Образование града: физика атмосферного явления

Что такое град и как он образуется?​

Град – это вид атмосферных осадков, состоящий из ледяных частичек (градин) различной формы и размеров․ Образование града – удивительный физический процесс, происходящий в мощных кучево-дождевых облаках․

Условия необходимые для образования града

Образование града – это сложный физический процесс, требующий особого сочетания атмосферных условий․ Давайте разберемся, какие факторы играют ключевую роль в этом явлении⁚

1. Мощные восходящие потоки воздуха⁚ Град формируется внутри кучево-дождевых облаков, отличающихся высокой вертикальной протяженностью․ Внутри этих облаков действуют интенсивные восходящие потоки воздуха, скорость которых может достигать 30 м/с и более․ Именно эти потоки удерживают ледяные частички (зародыши градин) на весу, предотвращая их преждевременное выпадение․
2. Наличие переохлажденной воды⁚ Внутри кучево-дождевых облаков, на значительной высоте, температура воздуха опускается ниже 0°C․ Однако, даже при отрицательных температурах, в облаке может присутствовать вода в жидком состоянии․ Эта вода, называемая переохлажденной, играет ключевую роль в формировании града․ При столкновении с зародышами градин, переохлажденная вода мгновенно замерзает на их поверхности, способствуя росту градин․
3. Высокая влажность воздуха⁚ Для образования града необходимо значительное количество влаги в атмосфере․ Чем выше влажность, тем больше в облаке переохлажденных капель, которые, сталкиваясь с зародышами градин, способствуют их росту․ Именно поэтому град чаще всего выпадает летом, когда воздух прогревается и способен удерживать большое количество влаги․
4. Значительный температурный градиент⁚ Для возникновения мощных восходящих потоков, необходимых для образования града, требуется значительный перепад температур․ Теплый воздух у поверхности земли, нагреваясь еще сильнее, стремительно поднимается вверх, в то время как на высоте температура значительно ниже․ Этот контраст температур и создает те самые мощные восходящие потоки, которые являются «двигателем» процесса образования града․

Таким образом, образование града – это результат сложного взаимодействия ряда атмосферных факторов⁚ мощных восходящих потоков, наличия переохлажденной воды, высокой влажности воздуха и значительного температурного градиента․ Сочетание всех этих условий, как правило, встречается в теплое время года, когда атмосфера наиболее динамична․

Роль температуры воздуха и восходящих потоков

Температура воздуха и восходящие потоки играют ключевую роль в формировании града, определяя как возможность его образования, так и размер градин․ Давайте подробнее разберём их взаимодействие⁚

1. Вертикальный транспорт⁚ Восходящие потоки воздуха внутри кучево-дождевых облаков – это своеобразные «лифты», которые подхватывают мельчайшие частички льда (зародыши градин) и переносят их в верхние слои атмосферы, где температура значительно ниже 0°C․ Без этих потоков градины просто не смогли бы подняться на достаточную высоту и вырасти до значительных размеров․
2. «Переохлаждённая фабрика»⁚ На больших высотах, куда восходящие потоки заносят зародыши градин, температура воздуха может достигать -20…-40°C․ В этих условиях вода в облаке находится в переохлажденном состоянии, то есть остаётся жидкой, несмотря на отрицательную температуру․ Сталкиваясь с зародышами градин, эта переохлажденная вода мгновенно намерзает на их поверхности, увеличивая их массу и размер․
3. «Конвейер роста»⁚ Чем мощнее восходящий поток, тем дольше он способен удерживать растущую градину в зоне переохлажденной воды․ Это подобно работе конвейера⁚ зародыш градины, подхваченный потоком, многократно курсирует вверх-вниз внутри облака, обрастая всё новыми и новыми слоями льда․ Именно поэтому сильные грозы с мощными восходящими потоками часто сопровождаются выпадением крупного града․
4. Предел подъёма⁚ Однако, сила тяжести также оказывает своё воздействие․ Когда масса градины становится слишком большой, восходящий поток уже не в состоянии удерживать её в воздухе․ Градина выпадает из облака, прекращая свой рост․ Размер выпавших градин напрямую зависит от мощности восходящих потоков⁚ чем сильнее потоки, тем крупнее может вырасти град․

Таким образом, температура воздуха и восходящие потоки действуют в тесном взаимодействии, создавая условия для образования и роста града․ Мощность восходящих потоков определяет размер градин, а низкие температуры на высоте обеспечивают постоянный приток «строительного материала» – переохлажденной воды․

Почему град не идет ночью?​

Град – это явление, характерное преимущественно для дневного времени суток, особенно для жарких летних дней․ Ночью же вероятность выпадения града стремится к минимуму․ Давайте разберемся, почему же град – такой «любитель» солнечного света⁚

1. Солнце – главный «нагреватель»⁚ Для образования града необходимы мощные кучево-дождевые облака, возникновение которых тесно связано с интенсивным прогревом земной поверхности солнечными лучами․ Днём, под воздействием солнца, земля нагревается, передавая тепло приземному слою воздуха․ Этот нагретый воздух, более лёгкий, чем холодный, начинает подниматься вверх, образуя восходящие потоки – «лифты» для будущих градин․
2. Ночью «двигатель» останавливается⁚ С заходом солнца интенсивность солнечной радиации резко снижается, земная поверхность начинает остывать, и процесс нагрева приземного воздуха затихает․ Восходящие потоки ослабевают, а без этих «транспортных артерий» образование крупных кучево-дождевых облаков, необходимых для формирования града, становится практически невозможным․
3. Ночные облака ⸺ «не те»⁚ Хотя ночью тоже могут образовываться облака, но это, как правило, облака других типов – слоистые или слоисто-кучевые․ Они формируются в условиях более стабильной атмосферы, когда отсутствуют мощные восходящие потоки․ В таких облаках может идти дождь, иногда – со снегом, но для образования града они не подходят․

Таким образом, хотя нельзя полностью исключить вероятность выпадения града ночью, особенно в условиях неустойчивой атмосферы, характерной для переходных сезонов, всё же это явление крайне редкое․ Дневное тепло и солнечный свет – вот главные «спонсоры» образования града․

Влияние града на природу и человека

Град, несмотря на непродолжительность выпадения, может оказывать значительное влияние как на природные экосистемы, так и на хозяйственную деятельность человека․ Это влияние во многом обусловлено размером градин и интенсивностью выпадения осадков․

• Повреждение растительности⁚ Крупный град может наносить серьезный ущерб растениям, ломая ветви деревьев, повреждая листья и цветы, а иногда и полностью уничтожая посевы․ Это особенно опасно для сельскохозяйственных культур в период их активного роста и созревания․
• Влияние на почву⁚ Интенсивные градобития могут приводить к уплотнению поверхностного слоя почвы, что затрудняет доступ воздуха и влаги к корням растений․ Кроме того, град может вызывать эрозию почвы, особенно на склонах․
• Последствия для животных⁚ Крупный град представляет опасность и для животных, особенно для мелких и средних млекопитающих и птиц․ Градины могут наносить им травмы, а также разрушать гнезда и норы․

• Ущерб сельскому хозяйству⁚ Град – один из самых опасных врагов сельского хозяйства․ Крупные градины могут полностью уничтожить посевы зерновых, овощных и плодовых культур, нанося серьёзный экономический ущерб․
• Повреждение имущества⁚ Град может повреждать крыши и окна зданий, автомобили, линии электропередач․ Крупные градины, падая с большой высоты, способны пробивать даже металлические конструкции․
• Угроза безопасности людей⁚ Крупный град представляет опасность и для жизни и здоровья людей․ Попадание крупной градины может привести к серьезным травмам, а в отдельных случаях – даже к летальному исходу․

Влияние града на природу и человека может быть значительным, поэтому так важно отслеживать прогнозы погоды и принимать меры по защите от этого опасного явления․