Как образуются грозы

Как образуются грозы
Почему во время грозы гремит гром и сверкает молния? В наше время ответ на
этот простой с виду вопрос знает даже школьник. В облаках накапливаются
электрические заряды, что приводит к гигантской электрической искре – молнии.
Воздух в месте её проскакивания сильно нагревается и расширяется – мы слышим
гром. То есть, гром и молния – это проявления атмосферного электричества.
Однако возникает вопрос: откуда оно берётся, да ещё в таких огромных
количествах?
Взгляните на карту частоты молний в различных местах Земли, составленную по
спутниковым данным. Нельзя не заметить, что подавляющее большинство молний
сверкает не над водной гладью нашей планеты, а над континентами. Причём,
больше всего молний бывает именно в тропиках. Следовательно, образование
грозовых облаков особенно интенсивно происходит именно над континентами в
тропических широтах, где воздух у поверхности земли (в отличие от воздуха над
поверхностью воды) всегда сильно прогревается и стремится подняться вверх.
В каком-либо месте (обычно на склонах возвышенностей) образуется восходящий
поток тёплого воздуха. Он втягивает в себя увлажнённый воздух с большой
площади земной поверхности, перенося его вверх. Так образуются кучевые облака
«вертикального развития», которые вскоре станут грозовыми облаками (см. левый
рисунок). Если влагосодержание воздуха велико и имеются благоприятные
условия, облако растёт в вертикальном и горизонтальном направлениях. Когда его
вершина достигнет высоких слоёв атмосферы с отрицательной температурой,
начинается образование из мельчайших капелек водяного пара более крупных и
более тяжёлых кристалликов льда. Они начинают падать вниз внутри облака. В
этот момент основание облака темнеет, принимая тёмный «свинцовый» оттенок
(см. правый рисунок).
Не только в тропиках, но и в других широтах тоже образуются такие облака,
размеры которых могут достигать нескольких километров. Падая внутри облака,
капли воды или кристаллики льда электризуются при столкновениях с молекулами
воздуха, а также другими микроскопическими частицами. В результате капли или
льдинки приобретают отрицательный заряд и переносят его в нижнюю часть тучи,
которая, таким образом, становится электрически заряженной (грозовой) тучей.
Поскольку нижняя часть тучи оказывается заряженной отрицательно, а верхняя –
положительно, эти заряды притягиваются. Поэтому до поры до времени капельки
или льдинки удерживаются электрическим притяжением внутри тучи, в нижней её
части. Однако скопившийся внизу тучи большой отрицательный заряд по
индукции притягивает к себе положительный заряд в поверхностном слое земли. В
результате между облаком и землёй возникает огромное напряжение – десятки и
сотни миллионов вольт. Электрическое поле становится настолько сильным, что
возникает электрический разряд через воздух в виде огромной искры длиной
иногда в несколько километров. Это и есть молния.
Молнии переносят отрицательный заряд на Землю,
снова и снова заряжая её. Однако, как выяснили
учёные, электрический заряд Земли в целом невелик
и составляет около 500 000 кулонов (это
приблизительно как у двух автомобильных
аккумуляторов). Куда же исчезает тот огромный
отрицательный заряд, переносимый молниями к
поверхности Земли? Ведь ежесекундно на всей
нашей планете происходит около 50 вспышек
молнии!
Дело в том, что выше 100 км от поверхности Земли расположен слой атмосферы
под названием «ионосфера». Он представляет собой разреженный атмосферный
воздух, в котором есть как электронейтральные молекулы, так и заряженные
частицы: ионы и электроны. Их концентрация может достигать десятков и сотен
тысяч в кубическом сантиметре воздуха. Ионосфера существует потому, что
Солнце постоянно испускает потоки заряженных частиц, ультрафиолетовое и
рентгеновское излучения, которые «выбивают» из молекул электроны, образуя
множество ионов.
В ясную погоду днём и ночью Земля постепенно разряжается: между ионосферой и
поверхностью Земли постоянно идёт слабый объёмный ток, пронизывающий
атмосферу. Хотя мы и привыкли считать воздух изолятором, в нём, тем не менее,
есть малая доля ионов, позволяющая существовать этому току во всём объёме
атмосферы. Он медленно, но верно переносит отрицательный заряд с поверхности
земли на высоту, поэтому суммарный заряд всей планеты сохраняется.
Как видите, грозы образуются
планетарного масштаба.
из-за
сложнейших
атмосферных явлений