Тысяча и один вопрос о погоде

IV Грозы

Введение. Грозы — чрезвычайно интересное явление природы. Их развитие и разрушительное действие настолько грандиозно, они настолько хорошо иллюстрируют многие метеорологические закономерности, что заслуживают самого тщательного изучения. По-видимому, из всех явлений погоды молния и гром производили на людей наиболее глубокое впечатление и вызывали у них страх перед силами природы начиная с самых древних времен. Зигзагообразные разветвленные полосы молний, падающие с небес, казались огненными пальцами разгневанного бога, а рокот грома — его голосом. Громовержцем считался древнегреческий бог Зевс, который распоряжался также дождем. Метать молнии с небес могли, кроме того, Юпитер и Тор. История утверждает, что места, куда ударяли молнии, древние греки ограждали и посвящали их Зевсу, который с ударом молнии якобы сходил на землю.

Многие люди и до сих пор в той или иной степени боятся гроз. Однако даже поверхностное знакомство с причинами образования и механизмом развития грозы способно рассеять вековой страх перед ней и дать возможность наслаждаться ужасной прелестью грозы, этим гигантским естественным экспериментом в области физики атмосферы.

374. С какими облаками связаны грозы? Грозы и сопутствующие им явления (ливневый дождь, град и шквал) приносят кучево-дождевые облака, называемые еще и грозовыми. Грозой называют явление, характеризующееся либо видимой молнией, либо слышимыми раскатами грома, либо тем и другим вместе.

375. Каковы общие характеристики кучево-дождевых облаков? Кучево-дождевые облака — это облака вертикального развития. Их вершины в виде башен и гор достигают очень больших высот. Верхние части этих облаков состоят из ледяных кристаллов и часто растекаются по горизонтали, приобретая форму наковален. Ледяная кристаллическая шапка кучево-дождевых облаков называется incus или cirrus nothus. Скопления кучевых. облаков, сколь бы многочисленными и развитыми по вертикали они ни были, не могут называться кучево-дождевыми облаками до тех пор, пока их вершины не оледенели и не трансформировались в перистую облачность.

376. Какие условия погоды обычно наблюдаются при грозах? Во время грозы некоторые явления погоды достигают большой интенсивности. Сильный ливневый дождь может иметь интенсивность, равную нескольким сантиметрам за несколько минут. Сильный порывистый ветер может достигать 35 м/сек. Шквалы обычно бывают в передней части грозового облака. В грозовом облаке и вблизи него развиваются очень сильные восходящие и нисходящие вертикальные движения. В течение секунды может наблюдаться несколько вспышек молнии. Интенсивные грозы иногда сопровождаются выпадением крупного града.

377. Какие метеорологические условия благоприятствуют образованию гроз? Зарождение грозы происходит при двух условиях. Первым из них является наличие неустойчивой теплой и влажной воздушной массы. Этому требованию в наибольшей мере удовлетворяет морской тропический воздух. Вторым условием является наличие процессов, приводящих к увеличению вертикального градиента температуры и, следовательно, к возрастанию неустойчивости воздушной массы. Грозовые облака образуются в результате вертикальных движений влажного воздуха, возникающих при сильном и быстром его нагревании от подстилающей поверхности, при подъеме воздуха по склонам холмов и гор (орографический подъем), при распространении холодного воздуха над слоем теплого воздуха, и, наконец, при подъеме воздуха по фронтальной поверхности.

378. Какие бывают разновидности гроз? Грозы делятся на внутримассовые и фронтальные.

379. Какие грозы называют внутримассовыми? Внутримассовые грозы образуются в пределах данной воздушной массы вне зоны атмосферных фронтов. Это локальные грозы, возникающие над районами с сильно развитой конвекцией.

380. Как возникает внутримассовая гроза? Первым необходимым условием для образования местных гроз является сильное нагревание поверхности суши или воды и последующее нагревание приземного слоя воздуха. Нагревание воздуха приводит к его расширению и вытеснению вверх окружающим более холодным воздухом. Быстро поднимающийся столб воздуха охлаждается, его температура достигает температуры точки росы, что влечет за собой конденсацию содержащегося в воздухе водяного пара и образование кучевого облака, которое непрерывно развивается вверх. Такое кучевое облако является первой стадией грозового облака. Кучевое облако продолжает расти и развиваться до тех пор, пока подымающийся воздух остается теплее окружающего воздуха. Капли воды, из которых состоит облако, начинают сливаться и увеличиваться. В результате конденсации водяного пара выделяется скрытая теплота конденсации, что еще больше усиливает восходящие движения в облаке. Таким образом, при благоприятных условиях кучевое облако быстро растет, достигая такого уровня, где температура равна точке замерзания. Выше этого уровня происходит перемешивание капель воды, переохлажденных капель воды и кристаллов льда. В результате этого в облаке создаются разности потенциалов, необходимые для возникновения электрических явлений. Полностью сформировавшееся грозовое облако имеет диаметр 6–8 км и достигает высоты 9—11 км над поверхностью земли.

381. Когда внутримассовые грозы образуются наиболее часто? В умеренной зоне условия их формирования являются общими только летом. Внутримассовые грозы наблюдаются над сушей, когда она наиболее нагрета, и, следовательно, конвекция достигает максимального развития. Такие условия обычно бывают от двух до четырех часов пополудни. Над океанами наиболее благоприятные условия для конвекции наблюдаются между полуночью и четырьмя часами утра. Таким образом, внутримассовые грозы над океанами образуются в ранние утренние часы. Затухание гроз над сушей и их прекращение происходит поздно вечером или после захода солнца, когда нагрев земной поверхности прекращается.

382. Где внутримассовые грозы возникают наиболее часто? Наиболее часто внутримассовые грозы развиваются в сезон дождей в" тропической зоне, где преобладает теплый, влажный и неустойчивый воздух. В это время в тропиках они наблюдаются ежедневно. Повторяемость гроз резко уменьшается выше 45° широты в результате ослабления нагрева и уменьшения неустойчивости воздуха.

В умеренных широтах внутримассовые грозы наиболее часто бывают в конце весны и летом.

383. Как возникают фронтальные грозы? Когда за холодным фронтом холодный воздух вторгается в районы, занятые теплым и влажным воздухом, он, как более тяжелый, подтекает под теплый воздух, образуя своего рода клин холодного воздуха. Этот клин механически вытесняет вверх теплый воздух, обусловливая охлаждение этого воздуха, конденсацию в нем водяного пара и, следовательно, формирование и рост облаков, приводящих, в конечном счете, к образованию гроз. Фронтальная гроза, или грозовой фронт, может иметь вид линии гроз, простирающейся на сотни километров. По основным характеристикам внутримассовые и фронтальные грозы похожи друг на друга. Однако фронтальные грозы не обязательно наблюдаются во время максимума термической конвекции, хотя нагрев земной поверхности является дополнительным стимулом грозообразования.

384. Какова природа ветров, наблюдающихся при грозах? Во время грозы обычно наблюдаются мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха, порывистые ветры. Скорость восходящих течений воздуха в грозовом облаке иногда достигает 25 м/сек. Наибольшие скорости бывают на высотах от 3 до 9 км. На высотах 15–18 км скорость воздушных течений уменьшается в среднем до 9 м/сек. Горизонтальная протяженность столба подымающегося воздуха колеблется от 300 до 7500 м. Естественно, следует ожидать, что в грозовом облаке должно иметь место и движение воздуха в противоположном направлении. Действительно, такое движение существует. Это быстрый нисходящий поток относительно холодного воздуха, вызванный эффектом трения о воздух падающих капель воды и частиц льда.

Добавочным источником охлаждения воздуха в облаке является испарение облачных элементов. Нисходящий поток воздуха достигает поверхности земли и с большой скоростью растекается. Поднимается порывистый ветер. Температура воздуха при этом понижается, что воспринимается как облегчение после летнего предгрозового зноя. Во время грозы очень опасной для авиации является турбулентность, которая возникает в результате перемешивания воздуха в сильных восходящих и нисходящих потоках.

385. Что такое грозовой шквал? Сильные восходящие потоки в передней части грозового облака и холодные нисходящие потоки при своем взаимодействии образуют перед грозовым облаком крутящийся облачный вал с горизонтальной осью, при прохождении которого ветер резко меняется. Когда гроза приближается, ветер дует к грозовому облаку. Как только крутящийся вал проходит, ветер меняет направление на противоположное и резко усиливается, причем скорость ветра при порывах нередко достигают 96 км/час. Резкое усиление ветра с изменением направления во время грозы и называют грозовым шквалом.

386. Что такое линия предфронтальных шквалов? Это линия порывистых, переменных по направлению ветров, сопровождающих сильные грозы и ливни, которые часто перемещаются довольно далеко от гроз на холодном фронте. Они могут быть вызваны вторжением на некоторой высоте от линии основного холодного фронта языка холодного воздуха и конвергенцией последнего с теплым предфронтальным воздухом. Таким образом, формируется так называемый «псевдохолодный фронт». Предфронтальные шквалы могут сохраняться от 12 до 24 часов, располагаясь приблизительно в 240 км впереди холодного фронта.

387. Каковы особенности грозовых дождей? Средняя продолжительность грозовых дождей составляет примерно 25 минут. Действительная же продолжительность может изменяться в широких пределах Наиболее интенсивный дождь выпадает под ядром главного грозового очага и продолжается в течение двух-трех минут. Как правило, сильный дождь продолжается 5—15 минут, затем его интенсивность ослабевает, причем гораздо медленнее, чем нарастает в начале его выпадения.

Количество воды, выпадающей во время такого дождя, огромно. Во время грозы на площади около 15 кв. км при выпадении 2 см осадков общая масса выпавшей воды может составить более полумиллиона тонн.

388. Что такое выброс облака? Выброс облака — это внезапное очень сильное выпадение дождя. Оно наблюдается, когда сильное восходящее движение воздуха в грозовом облаке приводит к чрезмерно большой концентрации капель дождя и к последующему очень интенсивному их выпадению над ограниченной территорией. Подобные дождевые выбросы облака являются причиной местных наводнений.

389. Как образуется молния? Механизм образования молнии является крайне сложным и многогранным и до сих пор окончательно не изучен. Тем не менее можно определенно утверждать, что молния возникает под действием процессов, которые приводят к разделению положительных и отрицательных зарядов. К ним относятся трение, дробление дождевых капель, а также замерзание капель и таяние ледяных кристаллов. Под действием воздушных потоков разные по знаку заряды концентрируются в различных частях грозового облака, создавая разности потенциала. Когда разности потенциала достигают определенной величины, между этими частями облака происходит электрический разряд — молния.

390. Какова сила электрического тока в канале молнии? Сила тока в канале молнии очень велика. Наибольшее значение силы тока, отмеченное при грозе, составляет 2 -10⁵ ампер.

Ученые Питсбургского университета зафиксировали случай еще более сильной молнии, состоявшей из пяти отдельных разрядов, один из которых обладал силой тока в 3,45–10® ампер. Этой силы тока достаточно для снабжения электрической энергией 20 тысяч домов. Электрическая энергия, реализующаяся при грозах, огромна. Она составляет миллионы киловатт. Теперь ученые могут создавать молнии в своих лабораториях. По электрическому напряжению они сравнимы с молниями, наблюдающимися в природе.

391. Как изучают грозовые разряды? Механизм грозового разряда изучают с помощью фотокамер, которые имеют большую скорость фотографирования и сконструированы так, чтобы можно было в мгновение ока сфотографировать молнию в момент удара ее в землю. Особенно остроумным прибором является вращающаяся камера, названная «камерой Бойса» по имени ее изобретателя — С. В. Бойса. Для измерения мощности удара молнии используют прибор, называемый фулхронографом, основой которого служит электромагнит.

392. Как происходит грозовой разряд? Молния, как было отмечено выше, возникает при образовании в грозовом облаке больших электрических напряжений, достигающих пробойного значения. Она состоит из нескольких отдельных разрядов, предшествуемых слабо светящимися длинными узкими лентами (стриммерами), которые называются лидерами[23]. От некоторого отрицательно заряженного объема нижней части облака лидер проделывает канал, направленный к земле, диаметром до нескольких сантиметров. Этот лидер первого разряда устремляется к земле, проделывая ход вниз импульсами наподобие прыжков со ступеньки на ступеньку, каждая из которых имеет длину около 50 м. Паузы между импульсами составляют 50 микросекунд. Такие лидеры называют ступенчатыми.

В воздухе образуется ионизированный путь толщиной с карандаш. Когда лидер достигает земли, от нее к облаку по каналу проходит основной разряд, который мы видим как яркую вспышку молнии. Он называется обратным ударом, т. е. направлен от положительного заряда к отрицательному. Этот разряд протекает настолько быстро, что у человека создается иллюзия движения разряда от облака к земле. Грозовые разряды от облака к облаку и между различными частями облака, по-видимому, не имеют обратных ударов.

393. Какова скорость молнии? Как было отмечено выше, слабо светящиеся лидеры перемещаются к земле. Путь, равный примерно 600 м, лидеры проходят за 0,01 секунды. Яркий разряд, который проходит обратно по ионизированному каналу, созданному лидером, движется со скоростью около 3∙10⁴ км/сек., т. е. примерно в сто тысяч раз быстрее звука.

394. Какое расстояние может пройти грозовой разряд? Грозовые разряды пронизывают слой толщиной около 1 км и длятся обычно несколько миллионных долей секунды в виде нескольких импульсов, следующих друг за другом настолько быстро, что глаз не всегда успевает их разделить.

Эти импульсы делают вспышку молнии мерцающей. В Соединенных Штатах в течение каждого года на 2,5 км² приходится в среднем 10 ударов молнии. Но это лишь небольшая часть того количества разрядов, которые происходят между различными частями облака.

395. Может ли молния дважды ударить по одному и тому же месту? Старая поговорка, гласящая, что молния не ударяет дважды в одно и то же место, неверна. Вспышки молнии часто представляют собой сложные системы каналов и могут ударять в землю повторно в течение нескольких секунд.

В одном из составных разрядов было зарегистрировано 22 следующих друг за другом удара. В верхушку башни Эмпайр Стейт Билдинг[24] в Нью-Йорке во время сильной грозы обычно ударяет несколько молний.

396. Какие встречаются разновидности молний? В природе встречаются следующие формы молний: линейная, четочная, разветвленная, плоская, шаровая и зарница.

397. Что такое линейная молния? Это наиболее общий тип молнии, т. е. молния с обычным каналом, о котором подробно говорилось выше. Он имеет форму синусоиды или вычерчивается в виде зигзага. Такой вид имеет река на неровной местности. Линейная молния может наблюдаться в виде единственного ствола, но в большинстве случаев разъединяется на более мелкие ветви. Создается впечатление, что они исчезают где-то между небом и землей.

398. Что такое четочная молния? Четочной называют молнию в том случае, если по каналу разряда линейной молнии располагается ряд шариков. Расстояния между шариками около 1 м, а их диаметр — несколько сантиметров. Появление шариков может быть вызвано различиями в светимости различных частей канала молнии.

399. Что такое ленточная молния? Разветвленная молния, которая представляется наблюдателю в виде ярко светящегося изломанного канала со многими ответвлениями.

400. Что такое плоская молния? Плоская молния — бесшумное беловатое свечение значительной части грозового облака. Оно относительно устойчиво и этим отличается от зарницы.

401. Что такое шаровая молния? Шаровая молния — это светящаяся сфера, красноватого цвета, которая, по утверждению очевидцев, появляется из облаков и перемещается со скоростью нескольких десятков метров в секунду вдоль поверхности земли или на некоторой высоте. Средний ее диаметр равен 10–15 см. Шаровая молния сохраняется недолго и исчезает либо бесшумно, либо со взрывом. О природе шаровой молнии высказываются противоречивые суждения. Некоторые полагают, что она представляет собой оптическую иллюзию, которая создается в результате сохранения на сетчатке глаза в течение некоторого времени изображения сильных молний. Другие, достаточно квалифицированные наблюдатели утверждают, что шаровая молния — реальность. Фотографических подтверждений реальности шаровой молнии до сих пор не получено. (Согласно теории академика И. Л. Капицы, шаровая молния представляет собой ионизированное облако плазмы, обладающее собственным периодом электромагнитных колебаний, благодаря чему оно способно поглощать ультракоротковолновые электромагнитные излучения той же частоты, возникающие во время грозы. Образуется оно под воздействием мощных электрических разрядов, излучающих огромное количество энергии различных длин волн, в том числе и тех, которые способны поглощаться облаком плазмы. — Прим. ред.)

402. Что такое зарница? Зарницей называют грозовой разряд, который происходит настолько далеко, что раскаты грома до наблюдателя не доходят.

403. Какого цвета молния? Молния имеет беловатый цвет, представляющий собой сочетание спектров кислорода и азота. Иногда ее окраска приобретает разные оттенки, в зависимости от характера подстилающей поверхности и окружающих объектов. На фоне желтоватого искусственного освещения молния может казаться голубоватой. Наоборот, если свет имеет голубоватый оттенок, молния может выглядеть желтоватой.

Когда же очень влажный воздух настолько ионизован, что создает спектр водорода, вспышка молнии может казаться красноватой.

404. Много ли бедствий причиняют грозовые разряды? Ежегодно в Соединенных Штатах молния поражает в среднем около 2000 человек, причем 500 из них гибнет. Вероятность поражения и смертельного исхода гораздо больше в сельской местности, чем в городской. Девять из десяти смертельных исходов наблюдается в поселках, население которых не превышает 2500 человек.

Столь неравномерное распределение числа жертв между городом и деревней — результат того, что в городах преобладают стальные конструкции, которые являются хорошими проводниками и естественными громоотводами. Следовательно, городским жителям не надо долго искать укрытие во время грозы. Наиболее часто жертвами молнии бывают мужчины и дети. Статистика показывает, что в Соединенных Штатах от поражения молнией мужчин погибает в 5 раз больше, чем женщин. Это явление можно объяснить тем, что мужчины по роду своей деятельности больше находятся на открытом воздухе.

Самое большое число жертв наблюдается в горных штатах Айдахо, Монтана, Дакота, Вайоминг, Колорадо и Нью-Мексико. Оно изменяется от 14,6 на миллион жителей в Нью-Мексико до 6,5 — в Северной Дакоте и Колорадо. Арканзас, Миссисипи, Алабама, Южная Каролина и Флорида тоже являются штатами, где число жертв грозовых разрядов выше, чем среднее по стране.[25]

405. Какую помощь нужно оказывать пострадавшим от удара молнии? Если человек пострадал от непрямого удара, ему необходимо сделать искусственное дыхание. Дыхание во время удара прекращается из-за того, что диафрагма и мышцы легких оказываются временно парализованными. Ожоги, если они есть, можно обработать после того, как восстановится дыхание.

406. Почему опасно укрываться под деревом? Во время грозы деревья, особенно изолированные, — очень опасный приют. Дело в том, что дерево не может проводить ток большой силы, но, с другой стороны, возвышаясь над поверхностью земли, оно «притягивает» разряды. Попав на дерево, разряд молнии может мгновенно переместиться на любой другой объект, обладающий лучшей проводимостью, или, достигнув основания дерева, растечься по поверхности земли. Как в том, так и в другом случае, человек, ищущий убежища от грозы под деревом, будет поражен молнией. Дополнительную опасность представляют падающие ветви и обломки разбитого молнией дерева. Около трети всех пострадавших, как показывает статистика, было поражено, когда они прятались под деревьями.

407. Опасно ли находиться во время грозы в воде или на небольших лодках? Вероятность поражения купальщика, находящегося в воде, прямым ударом молнии, конечно, невелика. Однако электрический ток может распространяться в воде на некотором расстоянии от места удара молнии. Таким образом, если купальщик окажется недалеко от этого места, он может быть поражен током. Люди же, находящиеся на небольших деревянных лодках, являются великолепной мишенью.

408. Какие другие условия, в которых может оказаться человек во время грозы, представляют опасность? Нельзя использовать для укрытия небольшие изолированные навесы, которые расположены на возвышенных местах, а также небольшие амбары, деревянные купальни на пляжах, билетные павильоны, телефонные будки и прочие подобные сооружения, если они стоят совсем в стороне от других строений и высоких деревьев. Во время грозы на открытом поле опасно переносить клюшки для игры в гольф и длинные предметы с металлическим» деталями. Следует также избегать проводов и телеграфных столбов. Однако в каких бы условиях человек ни оказался, он должен опасаться молнии, но ни в коем случае не раскатов грома, приводящих некоторых в ужас. Известный специалист по грозам доктор К. В. Макихрон очень образно выразил эту мысль: «Если вы услышали гром, — говорит он, — молния вас уже не ударит; если вы увидели молнию, она уже не попадет в вас, а если она в вас ударит, вы об этом не узнаете».

409. Какие общие правила безопасности необходимо соблюдать, находясь в доме, на улице, в автомобиле, автобусе или трамвае?

1. Находясь в доме, держитесь подальше от печи, камина, дверей и окон. Не взбирайтесь на чердак. Во время грозы не принимайте ванну или душ. Проверьте, заземлены ли радио- и телевизионная антенны. В больших зданиях и современных домах поражение человека молнией почти исключено.

2. Если гроза застала вас на улице, спешите укрыться в большой дом, причем чем дом больше, тем лучше. Крыши и стены зданий всегда являются лучшим проводником по сравнению с телом человека. Но когда имеющееся укрытие мало по размерам или когда укрытий нет вовсе, ложитесь на землю, несмотря на проливной дождь. Избегайте изолированных деревьев, водонапорных башен, а также выступающих хребтов и пиков в горной местности. Держитесь вдали от металлических оград, всякого рода проводов и металлических труб. Уходите со спортивных площадок и открытых пляжей, прекращайте игры на воздухе. Во время грозы не рекомендуется ездить на велосипеде или лошади, работать на открытых машинах, таких, например, как трактор.

3. В случае когда гроза застала пассажиров в автомобиле, автобусе или трамвае, им следует оставаться на своих местах и не покидать указанные средства транспорта по крайней мере до тех пор, пока они не приедут туда, куда направляются. Необходимо лишь при выходе избегать одновременного соприкосновения с корпусом вагона и землей. Городские средства передвижения безопасны потому, что металлический каркас вагона является, в принципе, клеткой Фарадея. Клетка Фарадея представляет собой заземленную оболочку из металла, толщиной не менее 1.2 мм, полностью окружающую объект и отстоящую от него со всех сторон на несколько десятков сантиметров. Она является самым лучшим из возможных средств защиты от молнии.

410. Какое действие оказывает молния на различные материалы? Надломленные или неровные металлические стержни и проволока могут быть ударом молнии отброшены на другое место, изогнуты, сожжены или расплавлены. Недостаточно большие проводники, как, например, радиоантенны, под действием прямых ударов обычно испаряются или оплавляются. Изоляционные материалы, как, например, дерево или камень, раскалываются или взрываются. Особенно разрушительными бывают удары молнии в большие проводящие массы, разделенные изоляционными материалами. Примером такого сооружения может служить незаземленная металлическая крыша на деревянном доме. По-видимому, хорошая проводимость железа крыши способствует разрушению расположенного под ней непроводящего материала.

Ежегодный ущерб, причиняемый молнией строениям ферм в США, составляет примерно 12 миллионов долларов. Удары молний являются главной причиной возгорания баков с горючим и приносят неисчислимый вред ценным породам леса.

411. Каковы устройство и принцип действия громоотвода? Главным принципом грозозащиты строений является создание средств, с помощью которых заряд отводится в землю или уходит из земли, минуя непроводящие части строений, как, например, детали из дерева, кирпича, черепицы или бетона. Эти детали в случае попадания в них молнии разрушаются в результате выделения большого количества тепла. Грозовые разряды, как известно, имеют тенденцию переходить в металлические части, расположение которых совпадает с общим направлением разряда. Следовательно, создав металлические конструкции в необходимой пропорции и должным образом распределив их и хорошо заземлив, можно в значительной мере избежать разрушений строений. Таким образом, громоотвод представляет собой систему, которая принимает удар молнии и разряжает его в землю. Вот уже почти 200 лет, после знаменитого эксперимента с молнией Бенджамена Франклина, громоотводом является металлический стержень, устанавливаемый над защищаемым объектом. Этот стержень либо имеет набалдашник, либо заострен. Он соединен с землей проволокой. Другой формой защиты от грозы служит металлический каркас современных домов, который отводит удар молнии, попадающий в дом, в землю.

Силовые линии электропередачи защищаются заземленными экранирующими проводами — разрядниками. Последние, кроме того, защищают железнодорожные сигнальные линии и системы огней предупреждения, а также генераторы гидроэлектростанций. В зависимости от назначения разрядники могут иметь различную высоту.

412. Приносит ли молния какую-нибудь пользу? В действительности грозовые разряды приносят больше пользы, чем вреда. Ежегодно над всей Землей наблюдается около 16 миллионов грозовых разрядов. Они образуют в воздухе около 100 млн. т связанных соединений азота, которые состоят приблизительно из четырех частей азота и одной части кислорода. Азот отлагается на почве и растениях, поступая на землю с дождем, и служит ценным удобрением.

При искусственном производстве этих веществ на промышленных предприятиях применяются электрические разряды длиной 4,5–6 м. Естественная установка— молния — распространяется на несколько километров. Если бы молнии не были так кратковременны, они производили бы значительно большее количество важных сельскохозяйственных химикатов.

413. Как возникают раскаты грома? Выше уже говорилось, что во время грозового разряда создается канал, имеющий длину от нескольких сотен метров до нескольких километров и толщину от нескольких сантиметров и менее до полуметра. По мере развития этого канала выделяется тепло, которое приводит к сильной диссоциации молекул воздуха на пути разряда. Эта мгновенная ионизация порождает резкое увеличение давления на пути разряда, которое в виде звуковых волн передается в атмосфере. Звуковые волны и воспринимаются ухом человека. Мы слышим гром.

414. Почему мы слышим раскаты грома? Если молния ударяет совсем близко, мы слышим сильный треск. Ухо временно настолько оглушается этим близким взрывом, что не может воспринимать звук от более удаленных частей канала молнии. В большинстве случаев ухо улавливает не единичный треск, а раскаты. Такое впечатление создается потому, что звук, распространяясь в атмосфере, доходит до уха человека от различных частей канала молнии в различное время. Например, если звук от участка молнии, находящегося в облаке, доходит через шесть секунд, то от части ее, соприкасающейся с землей, — через секунду. Поэтому мы слышим продолжительный грохот. Очень сложные и очень продолжительные раскаты грома бывают в горах, которые в результате многократного отражения увеличивают интенсивность звуковой волны.

415. На какое расстояние может распространяться гром? Гром редко слышится дальше чем за 25–30 км от разряда. Если разряд происходит на большой высоте, звук его может не дойти до земли. Расстояние, на котором может быть слышен гром, определяется многими факторами. Оно зависит от того, происходит ли разряд между облаком и землей, между соседними облаками или различными частями облака, от силы разряда, от высоты начала разряда от поверхности земли (чем больше высота, тем меньше плотность воздуха и тем меньше интенсивность звуковой волны), от распределения ветра и температуры в атмосфере.

416. Как можно оценить расстояние до грозового разряда? Свет вспышки молнии достигает глаза наблюдателя практически мгновенно. Звук разряда перемещается со скоростью только около 330 м/сек. Для определения расстояния до разряда надо, увидев вспышку молнии, начать отсчет времени, который необходимо прекратить. услышав первый раскат грома. Полученное время нужно умножить на скорость звука. Результат умножения и дает приближенное расстояние в метрах до грозового разряда. Путем последовательных засечек времени между вспышками и звуком грозовых разрядов можно оценить направление и скорость перемещения грозового облака.