Гром и молния: надо ли бояться грозы?

Природные явления возникают из-за сочетания интенсивного прогрева поверхности Земли атмосферным воздухом, высокой влажности и восходящих потоков испарений. В атмосфере формируются облака с разной температурой, из них — тучи, а при их столкновении возникают грозовые явления.

Это связано с постепенным увеличением продолжительности дня и ростом солнечной активности. Когда Солнце сильнее нагревает поверхность Земли, по законам физики тёплый воздух с высокой влажностью стремится вверх. Испарения с Земли превращаются в водяной пар, он конденсируется — так формируются кучевые грозовые облака на высоте примерно 8 км от земли. Если нагрев воздуха и испарений сильный, облака формируются быстро. Это признак скорой грозы.

Формирование осадков

В атмосферных слоях не высоте от 3 до 6 км над Землей находится зона, где температура колеблется от 0 до −10°C и влажность очень высока. Чем выше в небе — тем ниже температура воздуха.

Под воздействием атмосферной температуры водяной пар в облаке находится в переходных состояниях — от газообразного до жидкого. Восходящие потоки испарений с Земли перемешиваются. В нижней части облака высокая влажность, в верхних слоях температура ниже, и вода замерзает до «ледяной крупы» выпадающей градом. Капли воды из нижних слоев облака под тяжестью массы буквально «проваливаются» сквозь оболочку и выпадают на землю в виде дождя.

Формирование грозы

В верхних слоях облака водяная масса замерзает, ледяная корка давит на жидкое ядро облака, сжимая его. На подмороженную водяную массу воздействует атмосферное давление снаружи и давление водяного пара из нижних слоев облака. Мелкие положительно заряженные частицы льда перемещаются в верхнюю «положительно заряженную» сферу облака. Более тяжёлые, насыщенные водой, отрицательно заряженные частицы тяготеют вниз. Внутреннее давление в облаке увеличивается, и в определённый момент замерзающая капля с шумом разрывается.

Под воздействием ветра облака перемещаются и сталкиваются, а их содержимое проникает друг в друга. Столкновение заряженных частиц создает дополнительное давление разной силы. Чем оно сильнее под воздействием разницы температур, тем громче звук грома слышат люди на Земле под грозовыми тучами.

Но гроза не всегда сопровождается видимыми электрическими разрядами — молнией. Электрические разряды формируются из-за разного состава водяной массы в облаке. Происходит разделение молекул и ионов на положительные, концентрирующиеся во льду, и отрицательные — в жидкой массе и паре. Под растущим давлением формируются разница потенциалов (напряжение) и электрический заряд. Напряжение создаёт накопительное электрическое поле — основу для возникновения молнии.

Формирование облаков и развитие грозового фронта также зависит от движения воздушных потоков. В небе их скорость может достигать 60 метров в секунду. Поэтому момент возникновения грозы и молнии с высокой точностью предсказать невозможно.

По многочисленным наблюдениям установлено, что благоприятные условия для кратковременных гроз, в том числе с эффектами молний, формируются примерно к 17−18 часам жаркого дня, когда прогрев земной поверхности и испарения достигают максимума, особенно если этому предшествовали несколько теплых дней.

Поскольку зимой такого стечения обстоятельств не бывает, ввиду малой солнечной активности, грозы и молнии в холодный период года — крайне редкое явление.

Шаровая молния

Движущиеся молниевые разряды особенной формы обыватели называют «шаровой молнией», о ней писал еще М. Ю. Лермонтов в «Герое нашего времени»:

«внезапно появляется огненный шар, шипит, гоняется за человеком…».

Причины необычного природного явления не объяснены наукой до конца, столкнуться с шаровой молнией может каждый, но предсказать ее появление затруднительно. Однако паниковать не следует — есть проверенные правила безопасности для защиты жизни, здоровья и жилища.

Вероятность возникновения загадочных шаровых молний повышается в сезон летних гроз, это не экзотическое явление. Нередко шаровая молния появляется сразу после вспышки или удара типичной линейной молнии по высокому объекту — дереву, дому, вышке, автомобилю. Очевидцы описывают шаровую молнию как светящийся сгусток энергии в форме шара диаметром до нескольких десятков сантиметров, медленно и хаотично перемещавшегося в пространстве.

Хаотичность, непредсказуемость движения шаровой молнии особенно пугает людей. Контуры вращающегося и меняющего траекторию движения шара нечётки, поэтому определить размер можно только примерно.

Шаровая молния визуально заметна даже при дневном свете, она не летает стремительно, а движется медленно. Огненный шар имеет неоднородный (переливающийся) цвет от лунно-белого и желтого до ярко-оранжевого и синевато-зелёного колера.

Шаровая перемещается потоком воздуха, а ее «магнетизм» относительно движения рядом живого существа научно не доказан. Заблуждение объясняется просто: любое движение человека в замкнутом пространстве создает небольшую волну (поток) воздуха, на это и реагирует огненный шар. Если он перемещается в сторону человека, для безопасности надо не прятаться в спешке, а медленно и аккуратно удаляться от него, сохраняя визуальный контроль.

Один из способов ухода от опасности — присесть и, наблюдая за шаровой молнией, увеличивать дистанцию, укрывшись за перегородкой из диэлектрического материала — стенами помещения, дверьми или перекрытиями. Шаровая молния не проходит сквозь заслоны. Крайне редки, хоть и известны, случаи, когда огненный шар пробивает стену. Тем не менее в помещение молния может проникнуть даже через небольшую щель.

Сталкиваясь с токопроводящими предметами и конструкциями, к примеру, с заземленной металлической балкой или перегородкой, разряд шаровой молнии уходит в землю и более не опасен.

Доступные меры безопасности

Наибольшую угрозу для человека и животного представляет непосредственный контакт с шаровой молнией и неправильное поведение вблизи нее. Последствия соприкосновения с огненным шаром могут быть от сильных ожогов до летального исхода. Чтобы исключить (на всякий случай) появление шаровой молнии, во время грозы рекомендуется плотно закрывать двери, окна и форточки в доме (в том числе во избежание сквозняков), а также отключать электроприборы.

Последняя рекомендация полезна потому, что при ударе линейной молнии в объект энергетической инфраструктуры — подстанцию, напряжение в осветительной сети на миг может резко повыситься, что приводит к неисправности подключенной бытовой техники. На подстанциях установлены автоматические системы молниевой защиты, но они могут не сработать моментально. А «сказки» о том, что молния может появиться из электрической розетки — не более, чем миф.

Молниевые разряды не рекомендуют фотографировать со вспышкой, хотя в стрессовой ситуации человеку не до фотосъемки. Подтвердить или опровергнуть миф, что молния, в том числе шаровая, «разряжается» в смартфон и тем опасна для человека — нечем.

После исчезновения шаровой молнии часть предметов может быть заряжена электричеством, но не так, чтобы повредить здоровью человека. «Заряженные» предметы сохраняют в себе небольшое статическое электричество, и последствия «разряда» сравнимы с прикосновением рукой к натертой шерстью эбонитовой палочке или к кузову автомобиля с накопленным зарядом статического электричества.

После шаровой молнии воздух содержит взвеси озона, и это чувствуется обонянием. Проветривание помещения «выравнивает» состав воздуха примерно за час.

Жить в страхе о неизбежной встрече дома с шаровой молнией не надо. Инженерные системы молниевой защиты для частных, многоквартирных домов и производственных помещений применяются повсеместно и постоянно совершенствуются. Ни одно строение (кроме частных домохозяйств) не допускается к эксплуатации без систем молниевой защиты. При строительстве обязательно качественное заземление металлоконструкций и громоотводы.