Почему происходят молнии?

Как выглядят грозовые облака?

Суперячейковое облако

Мультиячейковое облако

Мультиячейковая линия неустойчивости или линия шквалов состоит из целой вытянутой гряды кучево-дождевых облаков с хорошо выраженным фронтом порывистости, расположенным перед облачным массивом. Линия шквалов может продуцировать град размером с мяч для гольфа, сильные дожди и слабые смерчи, но главной ее особенностью остается сильнейший нисходящий поток. Иногда сильный нисходящий поток может ускоряться, и небольшой участок линии шквалов может оторваться вперед от основной линии. Так получается «луковое» (или «подковообразное» или «дуговое») эхо (англ. «bow echo» чаще переводят как «луковое эхо», главное, имеется в виду форма радиоэхо – это радарное эхо в виде полосы, изогнутой как лук или дуга). Разрушительные ветры часто наблюдаются около вершины такой линии. На любом конечном участке дуги может развиться замкнутая циркуляция, иногда это приводит к образованию торнадо, особенно в левой (чаще северной) части, где циркуляция будет циклонической). Такая структура может развиться не только на линии шквалов, но и при изолированном облаке. Однако его трудно определить визуально, но на экране радара (доплеровского) видно хорошо.

Суперячейковое облако – это высоко организованная структура. Они встречаются редко, но представляют наибольшую опасность для людей и инфраструктуры. Суперячейковое облако подобно одноячейковому, тоже имеет один главный восходящий поток. Отличие заключается в том, что в суперячейком облаке восходящий поток очень мощный, скорости в нем достигают 240-260 км/ч (60-80 м/с). Главной характеристикой отличающей этот вид облаков от других является наличие вращения. Вращающийся восходящий поток (когда он становится виден на экране радара, его называют мезоциклоном) способствует возникновению экстремальных погодных событий, таких как гигантский град (диаметром более 5 см), сильных порывов ветра (более 40 м/с) и сильных смерчей.

Окружающая среда – это сильный фактор в организации структуры. Воздух, втекающий с разных направлений, поддерживает вращение. Осадки формируются в мощном восходящем потоке, затем их увлекает сильный нисходящий поток. Едва ли осадки могут падать вниз сквозь восходящий поток, и это поддерживает большую продолжительность существования системы – она не разрушается. На переднем крае зоны осадков обычно отмечается слабый дождь. Сильные ливни наблюдаются ближе к восходящему потоку, очень сильные ливни и град выпадают к северу и востоку от основной части восходящего потока. Область, расположенная около главного восходящего потока, отличается наиболее сильными проявлениями суровой погоды.

Грозовые облака могут выглядеть как большая цветная капуста или могут иметь «наковальню». Наковальня – это плоское облачное образование на вершине грозового облака. Она появляется, когда восходящий теплый воздух достигает высоты, где температура окружающего воздуха примерно такая же (уровень выравнивания температуры). Рост облака внезапно прекращается – тогда и появляется плоская наковальня. Если поток воздуха очень мощный, то над наковальней может образоваться пузырь, возвышающийся над наковальней. Такое происходит часто в течение нескольких минут. Но, если возвышающийся пузырь существует более 10 минут, то это говорит о высокой вероятности того, что облако способно произвести опасные явления погоды. Так что по форме наковальни можно оценить степень опасности грозового облака.

В поднимающемся воздухе в грозовом облаке образуются маленькие ледяные кристаллы и более крупные частички, снежинки и льдинки. Маленькие ледяные кристаллы поднимаются в восходящем потоке вверх к вершине облака, а более крупные и тяжелые частицы тоже могут медленно подниматься вверх или начинают падать вниз. Частицы могут ударяться друг о друга и получать при этом электрический заряд. Мелкие частички приобретают положительный заряд, а крупные – отрицательный. В результате верхняя часть облака оказывается положительно заряженной, средняя и нижняя – отрицательно. В то же время земля под облаком приобретает положительный заряд. Когда разница зарядов между землей и облаком становится очень большой, то развивается кондуктивный канал между облаком и землей, и маленький заряд (лидер) движется по нему к земле. Когда он около земли, восходящий лидер противоположного заряда соединяется с первым лидером. При соединении мощный разряд происходит между облаком и замлей. Мы видим этот разряд как яркую вспышку-молнию.