Интересные факты о природных явлениях




Интересные факты о природных явлениях

Часто мы сталкиваемся с удивительными природными явлениями, скрывающими тайны этого мира. Для того, чтобы увидеть эти чудеса своими глазами, порой не нужно отправляться в дальнее путешествие. Самая обычная снежинка, упавшая зимой на рукав вашей шубы, способна рассказать об удивительном мире кристаллов. Переливающаяся всеми цветами радуги сфера мыльного пузыря может рассказать о волновой природе света.

Содержание:

  1. Струйные течения
  2. Тропические циклоны
  3. Торнадо
  4. Многовихревой торнадо
  5. Огненный вихрь
  6.   Waterspouts (Водяной смерч)
  7. Пылевые бури
  8. Пылевые вихри
  9. Молния
  10. Град
  11. Микропорыв
  12. Северное сияние
  13. СТИВ
  14. Спрайты
  15. Голубые струи (Blue jets)
  16. Эльфы
  17. Огни Святого Эльма
  18. Fallstreak hole (Дыра в облаках)
  19. Волны Кельвина-Гельмгольца
  20. Линзовидные облака
  21. Mammatus Clouds (Вымеобразные облака)
  22. Шельфовое облако
  23. Morning Glory Cloud (Облако Утренней Славы)
  24. Суперячейка (supercell)
  25. Белые радуги
  26. Лунная радуга
  27.  Огненные радуги
  28. Паргелий (ложные солнца)
  29. Гало
  30. Зеленый луч

Маленькая стрелка компаса воочию показывает нам существование магнитного поля нашей планеты. Северное сияние говорит о солнечном ветре и о явлениях, происходящих у нас над головой на высоте сотен километров.

Как можно объяснить все эти явления природы?

Атмосфера Земли нагревается от Солнца. Погода — это реакция атмосферы на неравномерное распределение тепловой энергии, которую она получает. Видимый и ультрафиолетовый свет нагревает Землю в течение дня, сильнее в низких широтах, слабее – в высоких. Земля же излучает во всех направлениях почти одинаковое количество инфракрасного излучения.

В среднем Земля получает от Солнца 340 Вт/м2. Около трети этой энергии отражается обратно в космос облаками и поверхностным льдом. Оставшаяся энергия поглощается поверхностью и атмосферой.

Но энергия Солнца поступает на дневную сторону Земли и, в частности, ее больше вблизи экватора. Поверхность Земли на экваторе обращена перпендикулярно к солнечному диску, но под большим углом к нему вблизи полюсов, где та же мощность падает на большую площадь поверхности.

Температура Земли не показывает экстремальных колебаний, изменяясь не более чем на 60 °C между экватором и высокими широтами, что намного меньше, чем на таком космическом объекте, как, например, Луна. Это потому, что атмосфера (и в несколько меньшей степени океаны) переносит тепло из более теплых регионов в более холодные. Максимум такого переноса тепла в атмосфере составляет около 5 ПВт (5 петаватт или 5 × 1015 Вт). Для сравнения, мощность крупнейшей атомной электростанции составляет 8 ГВт (8 × 109 Вт), а общая мощность, потребляемая сегодня во всех формах людьми, оценивается в 18 ТВт (18 × 1012).

Этот огромный источник энергии и неравномерность ее распределения — это то, что приводит в действие тепловой двигатель земной атмосферы и океанов и, как следствие, перемещение теплого воздуха в более холодные регионы. Во время путешествия энергия преобразуется во многие другие формы, а вращение Земли оказывает сильное влияние на характер погоды, особенно в средних широтах.

1. Струйные течения

Высотные струи
На этой фотографии, сделанной примерно с высоты 200 миль над Землей, изображен перистый струйный поток. 5 апреля 1984 года. Источник

Струйные течения представляют собой очень узкие потоки (несколько километров в глубину и, возможно, 100 км в ширину) быстро движущегося воздуха, которые кружат вокруг Земли и образуются на границе более теплых и более холодных воздушных масс на высоте около 10 км. В центре такого потока свирепствует ветер со скоростью от 100 до 900 километров в час. При этом вокруг этой «трубы» — нет никаких изменений в атмосфере.

Струйные течения являются результатом действия двух факторов: нагрева атмосферы солнечным излучением и действия силы Кориолиса, действующей на движущиеся массы воздуха. Сила Кориолиса вызвана вращением планеты вокруг своей оси.

Теплые ветры, дующие с экватора, встречаются с холодными ветрами с полюсов, и возникает большая разница в давлении. Именно в таких регионах образуются струйные течения. Эти течения являются разделительной линией между холодными и теплыми регионами. И чем больше разница температур, тем сильнее эти ветры.

Воздушные массы на экваторе нагреваются, и горячий воздух поднимается вверх — там низкое давление. Поднимающийся воздух течет на север или юг, охлаждается и опускается. Воздушные массы перемещаются из области высокого давления в область низкого давления. Воздух с юга и с севера снова направляется к экватору. В атмосфере, опоясывающей Землю, образуется система вертикальной циркуляции — это так называемые ячейки Хэдли, ячейки Феррела и Полярные ячейки. На стыках ячеек низких и умеренных широт потоки направлены вниз — в зону западных поверхностных ветров. В области соприкосновения ячеек высоких и средних широт воздух, наоборот, поднимается — зона восточных приземных ветров и струйного течения на больших высотах.

В зонах пассатов Северного полушария ветер дует с северо-востока, в зонах пассатов Южного полушария — с юго-востока. В верхних слоях атмосферы с запада на восток образуются мощные струйные течения, возникающие из-за разницы в давлении и температуре.

Чем больше высотный струйный поток отступает от линии запад-восток, тем более изменчивой и экстремальной становится погода. Чем больше контраст между холодным и теплым воздухом, тем выше скорость потока. Вращение Земли отклоняет струйный поток на восток, но он также может поворачивать на север и юг, образуя огромные петли. Там, где появляется струйный поток, он начинает определять местную погоду.

Расположение этих сфокусированных ветров жизненно важно для планирования маршрутов самолетов, и разумное использование является причиной того, что летать с запада на восток быстрее, чем в обратном направлении.

Например, североатлантическое струйное течение летчики используют при полете на трассе Нью-Йорк — Лондон. Обратно же им приходится лететь через Исландию и юг Гренландии, чтобы избежать встречной струи. Примерные расчеты: при полете со скоростью 600 км/ч в попутном струйном течении, скорость которого 360 км/ч, путевая скорость самолета увеличивается до 960 км/ч. В этом случае расстояние в 600 км самолет преодолеет за 36 минут вместо одного часа. Таким образом, экономия топлива составляет около 50%.

jet-streams
Jet Stream

Струйное течение, которое больше всего влияет на нашу погоду, — это Полярное струйное течение, или джет, которое движется по изменяющемуся маршруту и направляет движение погодных систем по всему земному шару, потенциально приводя к серии штормов и наводнений. Когда струйный поток поворачивает на юг, то холодный полярный воздух будет проникать в низкие широты, когда он поворачивает на север, в северных районах может установиться теплая погода.

2. Тропические циклоны

Ураган
Ураган «Катрина» в период максимальной интенсивности в Мексиканском заливе 28 августа 2005 года. Фото со спутника NASA. Источник

Тропические циклоны, более известные как ураганы в Северной и Южной Америке и тайфуны на Дальнем Востоке, представляют собой чрезвычайно разрушительные погодные явления, которые в более низких широтах начинаются как более слабые погодные системы с низким давлением. Тропические циклоны формируются над очень теплыми морями, как правило, в конце лета и осенью в каждом полушарии. Их усиление вызывается скрытым выделением энергии из водяного пара, который конденсируется, образуя высокие грозовые облака.

Вокруг центра шторма часто зарегистрируется скорость ветра более 200 км/ч, но разрушения в основном вызываются наводнениями в результате увеличения высоты уровня воды в море и интенсивных осадков.

Циклон Бхола 1970 года был одним из самых страшных стихийных бедствий всех времен, унес жизни полумиллиона человек в Бангладеш и Западной Бенгалии в основном в результате таких наводнений, но это был далеко не самый мощный тропический циклон, относящийся к относительно умеренной третьей категории. К самым сильным штормам 5-й категории относится ураган «Катрина» 2005 года со скоростью ветра более 280 км/ч.

3. Торнадо

Торнадо
Торнадо над Южной Дакотой 2 июля 2018 года, США.

Торнадо — это сильно вращающийся столб воздуха, соприкасающийся с землей, который может образовываться под кучево-дождевым грозовым облаком. В центре вихря образуется воронкообразное облако, хотя сильные ветры распространяются гораздо дальше вокруг него. Самые сильные ветры достигают скорости почти 500 км/ч и наносят огромный ущерб на своем пути. Его часто называют смерчем, вихрем или циклоном.

Торнадо чаще всего происходят в Северной Америке. На США и Канаду приходится наибольшее количество торнадо из всех стран мира. В Соединенных Штатах в среднем около 1200 торнадо в год, в Канаде — 62.

Торнадо наносят огромный урон. Ущерб может оцениваться в миллионы долларов, но самое страшное — они уносят сотни и тысячи человеческих жизней.

Торнадо, охватившее три североамериканских штата в марте 1925 года, свирепствовало на протяжении более 350 км, и унесло жизни 695 человек в долине реки Миссисипи. Общее число погибших составило 747 человек. Но Самым смертоносным торнадо в мировой истории был торнадо Даултипур-Салтурия в Бангладеш 26 апреля 1989 года, в результате которого погибло около 1300 человек и 80 000 остались без крова.

4. Многовихревой торнадо

Двойной торнадо
Два торнадо на равнинах восточного Колорадо, США, 29 мая 2018 г.

Многовихревые торнадо невероятно редки, возникают с периодичностью от 10 до 15 лет. Многовихревой торнадо образуется из одной и той же штормовой суперячейки (грозового облака на стадии максимального развития), поэтому, чтобы у торнадо образовались близнецы, шторм должен быть очень сильным.

Считается, что несколько воронок могут сформироваться во время переходного периода, когда новый торнадо образуется по мере того, как старый угасает. Это также может произойти, когда одна воронка настолько огромна, что из вихрей, генерируемых первой, может образоваться несколько других, менее мощных воронок.

Самый крупный из когда-либо зарегистрированных многовихревых торнадо обрушился на Эль-Рено, штат Оклахома, США 31 мая 2013 года. Его максимальная ширина составляла 4,2 км, а максимальная зарегистрированная скорость ветра составляла не менее 486 км/ч. Этот шторм также унес жизни нескольких человек.

5. Огненный вихрь

Огненный торнадо
Огненный торнадо, Будапешт, Венгрия, 2011 г.

Огненный вихрь, также широко известный как огненный дьявол, огненный торнадо, или огненный смерч, представляет собой вихрь, вызванный огнем и часто (по крайней мере частично) состоящий из пламени или пепла.

Они начинаются с ветряного завихрения, который становится видимым из-за дыма, и могут возникать, когда сильная жара и завихряющийся ветер объединяются, образуя раскаленные вихревые потоки воздуха. Плотность раскаленного воздуха меньше и он поднимается вверх. Снизу на его место поступают холодные массы воздуха с периферии. Прибывший воздух тоже нагревается. Подсос кислорода действует как кузнечные меха.

Образуются устойчивые центростремительные направленные потоки, устремляющиеся закрученной струей на высоту до пяти километров от земли. Возникает эффект дымовой трубы. Скорость вращения воздуха внутри огненного торнадо достигает невероятных показателей — выше 400 км/ч, а температура доходит до 1090 °C — температура плавления некоторых металлов. Все горит и плавится. И так до тех пор, пока не сгорит все, что может гореть.

Несмотря на то, что огненный вихрь иногда неофициально называют огненным торнадо, его не классифицируют как торнадо, поскольку этот вихрь не всегда простирается от поверхности земли до основания облаков. Огненные вихри не являются классическими торнадо, поскольку их природа обусловлена повышением температуры и поверхностными ветрами, а не торнадообразующим мезоциклоном в атмосфере.

Вихрь огня
Огненный вихрь, Великобритания, 1986 г.

6.  Waterspouts (Водяной смерч)

Водный смерч

Еще одно редкое явление, но не менее опасное — водяные смерчи.

Водяной смерч — воронкообразный вихрь воздуха и воды, образующийся над поверхностью большого водоема и соединённый с кучевым облаком. По своей природе подобен обычному смерчу. Водяной смерч может образоваться в случае прохождения обычного смерча над водной поверхностью. Чаще встречается в тропических широтах. В отличие от классического смерча, водяной смерч существует всего 15-30 минут, намного меньше в диаметре (от 5 до 200 м), скорость движения и вращения ниже в два-три раза, и не обязательно сопровождается ураганным ветром.

Несмотря на то, что в основном водяные смерчи рождаются в тропических и субтропических широтах, они могут появиться и в умеренных широтах. Их можно часто наблюдать на западном побережье Европы, на Британских островах и в некоторых районах средиземноморья.

Водяные смерчи могут засасывать рыбу из воды, уносить в облако и затем выбрасывать ее на сушу. Они имеют те же характеристики, что и наземные торнадо, и обычно сопровождаются сильными ветрами и сильными грозами. Смерчи не только опасны для пловцов и морских судов, но и представляют угрозу для самолетов и вертолетов.

7. Пылевые бури

Пылевая буря
Приближение пылевой бури

Пылевые бури происходят во многих частях света и могут переносить песок и более мелкие минеральные частицы с одного континента на другой. В Северной Африке эти штормы известны как хабубы.

Хабуб, сильный ветер, который возникает в основном вдоль южных окраин Сахары в Судане, связан с крупными песчаными и пыльными бурями и может сопровождаться грозами. Обычно он длится около трех часов, чаще всего встречается летом. Этот ветер, как правило, дует с севера в зимние месяцы, а летом — с юга, юго-востока и востока.

Хабубы могут достигать высоты более 1 км, покрывать тысячи квадратных километров и длиться часами, поднятая пыль поглощает солнечный свет, нагревает воздух и усиливает ветер на границе шторма.

Хабубы также распространены в других частях пустыни Сахара и на Аравийском полуострове, а также в засушливых районах Северной Америки, таких как Аризона и Техас, а также в Австралии, Центральной Азии и Китае. Термин хабуб происходит от арабского слова хабб, означающего “неистово дующий ”.

Основными источниками пыли являются впадина Боделе в Чаде, район Аральского моря, юго-восточный Иран и лессовое плато в Китае. Эти районы характеризуются сезонно сильными ветрами и участками, покрытыми мелкозернистым песком. Частота возникновения и масштабы пыльных бурь тесно связаны с изменением климата, так что во многих районах выбросы пыли обратно пропорциональны количеству выпадаемых осадков.

Пыльные бури влияют на сельское хозяйство в результате обширной эрозии поверхности почвы. Пыль также может влиять на качество воздуха, которым мы дышим. Было установлено, что мельчайшие частицы почвенной пыли диаметром менее 10 мкм в атмосфере наносят губительное воздействие на органы дыхания человека.

Пыль из Африки
Пылевые шлейфы простираются на 200 км от берега от западной Сахары в Сенегале и Мавритании, 30 апреля 2003 года. Это был четвертый день шторма. Источник

8. Пылевые вихри

Пыльный дьявол
Пыльный дьявол в Аризоне. Источник

Пылевые вихри (пыльные дьяволы) — это небольшие конвективные вихри, которые становятся видимыми благодаря пыли, которую они поднимают с поверхности.

Обычные пылевые дьяволы похожи на миниатюрные торнадо и являются обычным явлением в пустынях по всему миру. Когда утреннее солнце прогревает пустынную землю, начинают подниматься столбы горячего воздуха. Столб вращается, если он сталкивается с ветрами, дующими в разных направлениях на разных высотах. Кружась над пустыней, он питается горячим воздухом, и, когда захватывает песок, обнаруживает свое присутствие.

На Земле многие пылевые дьяволы обычно маленькие и слабые, часто менее 0,9 м в диаметре, с максимальными ветрами в среднем около 70 км/ч, и они часто рассеиваются менее чем через минуту после образования. В редких случаях пылевой дьявол может стать очень большим и интенсивным, иногда достигая диаметра 90 м при ветре свыше 100 км/ч и может длиться более 20 минут, прежде чем рассеяться.

Пылевые дьяволы обычно не причиняют травм, но редкие, достаточно мощные пылевые дьяволы в прошлом наносили ущерб и даже приводили к смерти.

Зарегистрировано примерно 100 авиакатастроф, причиной которых стали пылевые дьяволы. Пылевые вихри также представляют серьезную опасность для парашютистов и парапланеристов, поскольку могут привести к разрушению парашюта или параплана на высотах, которые считаются слишком низкими, чтобы можно было обрезать стропы и воспользоваться запасным парашютом, вследствие чего привести к серьезным травмам или смерти парашютистов.

На Земле пылевые дьяволы, даже небольшие, могут создавать радиошум и электрические поля напряжением более 10000 вольт на метр. Переносимые ветром частицы пыли наэлектризовываются в пылевых дьяволах, когда они трутся друг о друга, перенося положительный и отрицательный электрический заряд точно так же, как вы накапливаете статическое электричество, передвигаясь по ковру.

9. Молния

Молния
Молнии над водной гладью

Молния — обычное явление в атмосфере Земли, видимый разряд электричества, возникающий, когда часть облака приобретает избыточный электрический заряд, положительный или отрицательный, которого достаточно, чтобы преодолеть сопротивление воздуха.

Молния обычно связана с кучево-дождевыми облаками (грозовыми облаками), но она также встречается в слоистых облаках (слоистых облаках с большой горизонтальной протяженностью), в снежных бурях и пыльных бурях, а иногда в пыли и газах, выделяемых извергающимися вулканами. Во время грозы молния может возникать внутри облака, между облаками, между облаком и воздухом или между облаком и землей.

Молния возникает, когда в облаке образуются области избыточного положительного и отрицательного заряда. Как правило, в верхних областях облака имеется большой положительный заряд, большой отрицательный заряд в центре и небольшой положительный заряд в нижних областях. Эти заряды сосредоточены на каплях воды и на частицах льда.

Разность потенциалов между облаком и землей составляет порядка 10-100 миллионов вольт, а максимальный ток обычно составляют около 30 000 ампер. Пиковые температуры в канале молнии составляют порядка 30 000 °C. Весь процесс происходит очень быстро —  примерно за 30 миллисекунд.

Гром возникает в результате быстрого нагрева воздуха в канале молнии и последующего увеличения давления. Давление, создаваемое плазмой удара, намного превышает давление окружающей атмосферы и заставляет канал расширяться со сверхзвуковой скоростью, что в конечном итоге создает звуковую волну, воспринимаемую как гром. Хлопки, раскаты и грохот, которые характеризуют звук грома, вызваны сложной геометрией и извилистостью канала молнии, а также влиянием на распространение звука атмосферы и рельефа местности.

Пораженные деревья буквально разлетаются на части, поскольку вода внутри них мгновенно закипает.

Молния представляет собой очень серьезную опасность и происходит со средней скоростью от 50 до 100 разрядов в секунду по всему миру. Для защиты от молний могут использоваться громоотводы для перехвата и безопасного отвода разряда молнии в землю. При вероятности возникновения молнии людям рекомендуется оставаться в помещении или в автомобиле, вдали от открытых дверей и окон, будучи застигнутыми непогодой на открытой местности, не прятаться от дождя под высокими деревьями, также избегать контакта с любыми электроприборами или сантехникой, которые могут подвергаться воздействию внешней среды.

Вулканическая молния — это электрический разряд, вызванный извержением вулкана, а не обычной грозой.

Вулканическая молния
Вулканическая молния — завораживающее зрелище

Как и все грозы, вулканическая молния возникает, когда в атмосфере накапливается статическое электричество, прежде чем оно высвобождается в виде разряда молнии. Это редкое явление, иначе известное как Грязная гроза, вызвано тем, что осколки породы, пепел и частицы льда из вулканического шлейфа, сталкиваясь друг с другом, генерируют статическое электричество внутри вулканического шлейфа, создавая электрический разряд — молнию.

Самое раннее зарегистрированное наблюдение вулканической молнии произошло в 79 году нашей эры, когда Плиний Младший, описал извержение Везувия: «Была очень сильная темнота, которая становилась еще более ужасающей из-за прерывистого мерцания факелов, через определенные промежутки времени затемняемых кратковременным блеском молний».

Шаровая молния — редкое и необъяснимое явление, описываемое как светящиеся сферические объекты размером от горошины до нескольких метров в диаметре.

Шаровая молния
На этой французской иллюстрации изображена шаровая молния, проникающая в комнату через окно.

Одно из первых официально зарегистрированных наблюдений шаровой молнии произошло в 1638 году, когда «большой огненный шар» влетел в окно английской церкви.

Обычно это происходит вблизи земли во время грозы, в тесной связи с обычными молниями. Она может быть красного, оранжевого, желтого, белого или синего цвета и часто сопровождается шипящим звуком и отчетливым запахом. Как правило, она длится всего несколько секунд, обычно перемещаясь, а затем внезапно исчезая, либо бесшумно, либо взрываясь. Говорят, что шаровая молния может нанести ущерб, но обычно она безвредна. Ее причины и связь с обычной молнией неизвестны, но среди предлагаемых объяснений: аномальное поведение воздуха или газа, явления плазмы высокой плотности, воздушный вихрь, содержащий светящиеся газы, или то, что шаровая молния это тлеющий разряд, вызываемый микроволновым излучением.  

Изображение шаровой молнии
Изображение художником шаровой молнии

Пытаясь выяснить, что же такое шаровая молния и как она возникает, ученые многократно попытались воссоздать ее. В 2006 году исследователи из Израильского университета Тель-Авива создали лабораторную версию шаровой молнии с помощью микроволнового луча. В 2018 году физики продемонстрировали синтетическое узловатое магнитное поле, которое, возможно, поможет объяснить природу шаровой молнии.

Но, несмотря на все эти исследования и лабораторные эксперименты, шаровая молния по-прежнему хранит свою тайну. Ученые говорят, что им еще многое предстоит узнать об этом загадочном явлении.

В настоящее время нет общепринятого объяснения, что такое шаровая молния.

Шаровую молнию часто ошибочно отождествляют с огнями Святого Эльма. Но это совершенно разные явления.

Молния Кататумбо — атмосферное явление, возникающее над устьем реки Кататумбо, в том месте, где она впадает в озеро Маракайбо в Венесуэле. Кататумбо означает «Дом грома» на местном наречии. Она рождается в массе грозовых облаков на высоте более 1 км и случается от 140 до 160 раз в году, длится по девять часов в сутки, со вспышками молний от 16 до 40 раз в минуту. Подсчитано, что в регионе происходит почти 1,2 миллиона ударов молний в год.

Молнии Катакумбо
Молния Кататумбо — это захватывающее зрелище

Это происходит над озером Маракайбо и вокруг него, обычно над болотистой местностью, образовавшейся там, где река Кататумбо впадает в озеро. В этом явлении наблюдается самая высокая плотность молний в мире — 250 на один квадратный километр, что превзошло аналогичный рекорд горной деревни Кифука в Демократической Республике Конго в Центральной Африке, ранее считавшимся самым электрофицированным местом на земле с 158 вспышками молнии на квадратный километр каждый год.

Высокая частота ударов молний над озером Маракайбо принесла ему место в Книге рекордов Гиннесса за “самую высокую зарегистрированную концентрацию молний”. Точная причина такой высокой электрической активности в регионе пока неизвестна. Для объяснения этого явления было выдвинуто несколько гипотез.

В 1960-х годах считалось, что удары молнии в озеро может привлечь большое количество залежей урана в коренных породах региона. Другая гипотеза заключалась в том, что метан, выделяющийся с нефтяных месторождений в регионе, также мог быть причиной молнии Кататумбо. Однако на данный момент, в отсутствие достаточных доказательств, считается, что причиной непрекращающегося шторма может быть сочетание различных факторов, включая рельеф местности и характер ветра. Кроме того, следует отметить, что эта молния уникальна еще и тем, что она возникает в озоновом слое в тропосфере, а не в обычных грозовых облаках.

Да, молния Кататумбо — это захватывающее зрелище. Но это, явно, не то место, где можно расслабиться.

10. Град

Град

Град представляет собой удивительное природное явление. Появляющийся неожиданно, крупный град становится суровым испытанием для человека и природы. К счастью, ледяные осадки крайне редки и недолговечны.

Град образуется в кучево-дождевых облаках во время грозы, и, преимущественно, выпадает только летом. Случаи появления осенью, весной очень редки. Образование частиц льда происходит за много километров от того места, где он упадет.

Образование града возможно только при большой разнице температур. Идеальными условиями являются повышенные температуры вблизи поверхности земли. Чаще всего такое природное явление наблюдается в континентальных районах умеренных широт, реже — в тропиках, несмотря на гораздо более высокую там частоту гроз, чем в средних широтах. Зимой образование льдин в верхних слоях атмосферы считается невозможным. Поэтому в холодное время можно не бояться появления таких осадков.

Облако, в котором образуются льдины, состоит из нескольких слоев. Нижний слой обычно очень близко прилегает к земле, имеет воронкообразную форму. Верхний слой многоярусный, простирающийся на высоту от 1 до 5 км.

Причиной образования града является жаркая летняя погода, при которой воздух нагревается и вместе с испарением поднимается вверх. При этом, мельчайшие частицы остывают и образуют облако. Такие облака содержат капли воды и могут излиться дождем.

Летом, при жаре, восходящий поток настолько силен, что уносит частицы воды на высоту 2-5 км. На этой высоте преобладают минусовые температуры. Капли воды замерзают и превращаются в градины. Для образования льдины диаметром около 0,5 см может потребоваться до миллиона частиц воды.

При этом для образования льда скорость восходящих потоков должна быть больше 30 м/с. Температура в верхних слоях не выше -20 -25°C. Иногда градины задерживаются в облаках, тают, а позже падают на землю в виде различных осадков.

Основой для градин являются мельчайшие частицы пыли, песка или соли. Капли воды замерзают вокруг плотных частиц, образуя твердый кусочек льда. После замерзания шарик может еще несколько раз подниматься в верхние слои атмосферы и снова опускаться в облако. Таким образом, образуется многослойный кусок льда, который впоследствии может упасть на землю.

Схема града
Схема образования явления

Чем дольше градинки находятся внутри облака, тем больше они становятся. В процессе образования градины накапливают множество слоев. Облако способно удерживать град только до накопления частицами определенного веса. Как только вес становится критическим или сила восходящего потока ослабевает, град выпадает из облака и со скоростью устремляется к земле.

При сильных восходящих потоках воздуха градины могут достигать очень больших размеров, до 20 см в диаметре, и могут весить почти 1 кг.

Известно, что мощные градины нередко вызывают сотрясения мозга или смертельные травмы головы. Град был причиной смертельных событий на протяжении всей истории. Один из самых ранних известных инцидентов произошел примерно в IX веке в Рупкунде, штат Уттаракханд, Индия, где от 200 до 600 кочевников, по-видимому, погибли от травм, связанных с выпадением града размером с крикетные мячи. Вообще, Индия является одним из наиболее распространенных регионов выпадения крупного града. Так в апреле 1888 года сильный ливень с градом унес жизни более 230 человек и 1600 голов скота в штате Уттар-Прадеш, северная Индия.

Последствия града

Также град может нанести серьезный ущерб автомобилям, самолетам, стеклянным крышам, домашнему скоту и, чаще всего, урожаю. Поражающий фактор града сравнивают с последствиями применения оружия массового поражения. Примерно 1% растений на Земле ежегодно погибает от осадков. Ущерб, причиненный кратковременными осадками, приравнивается к торнадо или цунами. Пшеница, кукуруза, соевые бобы и табак являются наиболее чувствительными культурами к повреждениям от града. Град — одна из самых дорогостоящих и массовых метеорологических опасностей в мире.

Град является одной из наиболее значительных опасностей для самолетов. Когда градины превышают 13 мм в диаметре, самолеты могут быть серьезно повреждены в течение нескольких секунд. Градины, скапливающиеся на земле, также могут представлять опасность для приземляющихся самолетов.

Град является распространенной неприятностью для водителей автомобилей, оставляя на автомобиле серьезные вмятины и разбивая или даже разбивая ветровые стекла, если они не припаркованы в гараже или не покрыты защитным материалом.

Продырявленные автомобили
Автомобили всегда были беззащитны перед градом. Источник

11. Микропорыв

Микропорыв, иллюстрация
Схематическое изображение микропорыва

Microbursts (микропорыв, микрошквал) — это мощный локальный нисходящий поток, создаваемый потоком быстро опускающегося воздуха через основание грозового облака, который растекается горизонтально при соприкосновении с поверхностью. Это метеорологическое явление подразделяется на сухие и влажные микропорывы, которые оба могут привести к серьезным разрушениям.

Возникающий поток нисходящего воздуха (15—20 м/с, зарегистрировано до 35 м/с) при достижении земли расходится в разные стороны со скоростью ветра до 180 км/ч на расстоянии до нескольких километров. Явление продолжается до пяти минут, при наибольшей интенсивности 2—3 минуты, диаметр зоны распространения — не более 4 км (обычно 1—3 км).

Микропорыв обычно возникает во время грозы или сильного ливня и часто рассеивается так же быстро, как и появился.

Это метеоявление часто путают с торнадо или ураганом.

Хотя микропорыв обладает многими характеристиками торнадо (а иногда и урагана), это абсолютно другой тип метеорологического события, которое формируется и развивается с помощью совершенно других механизмов.

Термин Microbursts введён известным исследователем опасных явлений погоды Фудзита Тэцуя, как вид нисходящего порыва воздуха (англ. downburst). Если данное явление охватывает зону более 4 км, то оно называется макропорыв (макрошквал; англ. macroburst).

Микропорыв
Микропорыв над Фениксом
18 июля 2016 года из-за микропорыва проливные дожди и ветер из грозовых облаков обрушились на южный Феникс, США

Микрошквалы представляют серьёзнейшую опасность для воздушных судов при взлёте и заходе на посадку, так как сильный порыв ветра, приводит к потере самолётом скорости и может привести к возможному столкновению с земной поверхностью (или поверхностью воды). В 1985 году пассажирский самолет Delta Airlines потерпел крушение при посадке в аэропорту Далласа из-за микропорыва, в результате которого погибло 137 человек.

12. Северное сияние

Северное сияние
Северное сияние. Хафнарфьордур, Исландия

Северное сияние — это красивые танцующие волны света, которые очаровывали людей на протяжении тысячелетий.

Полярное сияние можно увидеть вблизи полюсов как северного, так и южного полушария. В Северном полушарии это явление называется северным сиянием (aurora borealis), в то время как в Южном полушарии оно называется южным сиянием (aurora australis).

Огни, которые мы видим в ночном небе, на самом деле вызваны солнечной активностью.

Солнечные бури на поверхности нашей звезды выделяют огромные облака электрически заряженных частиц. Эти частицы могут преодолевать миллионы километров, и некоторые в конечном итоге сталкиваются с Землей, будучи захваченными магнитным полем Земли, ускоряясь вниз к северному и южному полюсам в атмосферу. Вот почему активность полярных сияний сосредоточена на магнитных полюсах.

Потоки солнечных электрически заряженных частиц  врезаются в ионосферу Земли или верхние слои атмосферы и порождают полярное сияние.

«Эти частицы отклоняются к полюсам Земли магнитным полем нашей планеты и взаимодействуют с нашей атмосферой, выделяя энергию и заставляя атмосферу светиться», — сказал астроном Билли Титс, директор обсерватории Дайера в Университете Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннесси.

Яркие цвета северного сияния продиктованы химическим составом атмосферы Земли.

 «Каждый тип атома или молекулы, будь то атомарный водород или молекула, подобная двуокиси углерода, поглощает и излучает свой собственный уникальный набор цветов, который подобен тому, как у каждого человека есть свои неповторимые уникальные отпечатки пальцев», — сказал Билли Титс.

Некоторые из преобладающих цветов, наблюдаемых в полярных сияниях, — это оттенки красного и зеленого, создаваемые молекулами кислорода, и фиолетовый цвет, который создается молекулами азота. Распределение различных цветов в атмосфере Земли неравномерно, отсюда и возникают по-разному расположенные полосы северного сияния. Во мраке полярной ночи они колышутся совершенно беззвучно, хотя по сути – это настоящий энергетический шторм, по мощности сопоставимый со средним землетрясением.

В то время как солнечный ветер постоянен, частота возникновения солнечных вспышек меняется в зависимости от 11-летнего солнечного цикла активности. Иногда наступает затишье, но бывает, что случаются сильные штормы, во время которых Земля бомбардируются огромным количеством энергии. В это время магнитное поле Земли начинает меняться наиболее сильно. Возникает так называемая магнитная буря. Это время, когда северное сияние наиболее яркое.

Несмотря на многочисленные достижения в области гелиофизики и в атмосферных науках, многое в северном сиянии еще остается загадкой.

13. СТИВ

СТИВ
STEVE («Strong Thermal Emission Velocity Enhancement»)

Новый тип северного сияния, но, как оказалось, вовсе не северное сияние, а абсолютно новый небесный феномен, был зафиксирован в 2016 году и был назван STEVE (“Стив”).

Это атмосферное оптическое явление проявляется в виде фиолетовой и зеленой световой ленты в небе шириной 25-30 км, длиной от 100 до 1000 километров. Обычно длится от двадцати минут до часа.

Явление не редкое, наблюдалось фотографами полярных сияний на протяжении десятилетий, но до недавнего времени не было исследовано и описано с научной точки зрения.

Поначалу ученые сочли этот странный феномен особым видом полярного сияния.

Но дальнейшие исследования показали, что возникновение STEVE не сопровождается массовым движением частиц через ионосферу (как в случае с полярными сияниями), а значит, этот феномен с полярными сияниями не связан. Ученые предполагают, что здесь мы имеем дело с совершенно отдельным, новым явлением, природу которого еще предстоит определить.

14. Спрайты

Спрайт
Спрайт в небе над Италией, 2019 г. Источник

На протяжении десятилетий пилоты сообщали о впечатляющих световых шоу, появлявшихся из вершин грозовых облаков. Сначала ученые не поверили тому, что утверждали пилоты. Но со временем странные цветные огни были сняты на высокоскоростное видео.

Мимолетные, яркие электрические явления, создаваемые в верхних слоях атмосферы, известны как эльфы и спрайты.

Спрайты — это крупномасштабные электрические разряды, которые происходят высоко над грозовыми или кучево-дождевыми облаками, создавая довольно разнообразный спектр визуальных форм. Они вызваны разрядами положительной молнии между грозовым облаком и землей.

Этот тип молнии достаточно трудно сфотографировать. Несмотря на то, что спрайты регистрируются уже более 30 лет, их первопричина остается неизвестной. Эти таинственные вспышки света в верхних слоях атмосферы на мгновение напоминают гигантских медуз.

Одной из необычных особенностей спрайтов является то, что они относительно холодные — они работают скорее как лампы дневного света, чем как горячие электрические лампочки. Спрайты — это своего рода разряд холодной плазмы, который возникает над грозовым облаком в котором отсутствуют температуры горячих каналов тропосферной молнии.

Спрайты трудно различимы, они появляются при сильной грозе на высоте примерно от 50 до 130 километров (высота образования «обычной» молнии составляет не более 16 километров) и достигают длины до 60 км и до 100 км в диаметре. Спрайты появляются через десятые доли секунды после очень сильного удара молнии и длятся менее 100 миллисекунд. Чаще всего спрайты распространяются как вверх, так и вниз одновременно, но при этом распространение вниз происходит заметно больше и быстрее.

Спрайты наблюдались над Северной Америкой, Центральной Америкой, Южной Америкой, Европой, Центральной Африкой (Заир), Австралией, Японским морем и Азией и, как полагают, они происходят во время большинства крупных грозовых систем.

Спрайты обвиняют в необъяснимых авариях, связанных с полетами воздушных аппаратов на большой высоте над грозами. Одним из примеров этого является повреждение стратосферного аэростата НАСА, запущенного 6 июня 1989 года из города Палестина, штат Техас. У воздушного шара во время грозы произошел непреднамеренный сброс полезной нагрузки на высоте 37 километров. Спустя месяцы после аварии расследование пришло к выводу, что инцидент спровоцировала некая «молния», вырвавшаяся из облаков. Приписывание аварии спрайту было сделано задним числом, поскольку этот термин был введен только в конце 1993 года.

Спрайты связаны с различными другими оптическими явлениями в верхних слоях атмосферы, включая Голубые струи и Эльфы.

15. Голубые струи (Blue jets)

Голубые струи
Фотография, сделанная с Международной космической станции, 26.02.2019 г.

Голубые струи — это конусы синего света, более яркие, чем спрайты, которые поднимаются с вершин грозовых облаков на высоту около 40 километров с удивительно низкой скоростью (примерно 100 км в секунду) в виде узких конусов света синего цвета. Они чаще всего случаются в начале грозы и, похоже, связаны с сильным градом.

Голубые струи, как правило, не видны с земли, за исключением редких случаев. Это происходит потому, что они кратковременны и обычно скрыты за облаками.

Только в 2019 году приборы на Международной космической станции (МКС) зафиксировали пять синих вспышек и синюю струю, которая вырвалась в космос из грозового облака. Она была зарегистрирована недалеко от острова Науру в Тихом океане. Каждая из зарегистрированных вспышек длилась от 10 до 20 миллисекунд. Голубая струя образовалась на высоте почти 51 км над уровнем моря.

Голубые струи возникают, когда какая-то положительно заряженная верхняя часть любого облака взаимодействует с отрицательно заряженным слоем, находящимся непосредственно над ним. Затем это на короткое время выравнивает оба противоположных заряда, что приводит к ярко-синему разряду статического электричества. Это называется голубыми струями.

Они ярче, чем спрайты, и, как следует из их названия, имеют синий цвет. Считается, что этот цвет обусловлен набором синих и почти ультрафиолетовых линий излучения нейтрального и ионизированного молекулярного азота. Голубые джеты встречаются гораздо реже, чем спрайты.

16. Эльфы

Эльфы

Эльфы представляют собой красноватые сверхбыстрые электрические вспышки, длящиеся, как правило, всего одну миллисекунду и достаточно яркие, чтобы их можно было увидеть днем высоко в атмосфере Земли. Это кольцеобразные ореолы, которые могут распространяться на ширину около 400 километров. Ученые впервые запечатлели изображения эльфов и спрайтов, танцующих над грозами, в конце 80-х и начале 90-х. Главный виновник эльфов и спрайтов — положительная молния.

Они появляются в ионосфере на высоте 100 км над землей во время грозы. Их цвет некоторое время был неизвестен, но теперь считается, что он красный.

Есть еще более редкие и загадочные высокие атмосферные электрические явления. Не все их них связанны с молниями. Среди них можно выделить такие, как тролли, пикси и призраки. Природа их возникновения также до конца не изучена.

17. Огни Святого Эльма

Огни Святого Эльма
Изображение огней Святого Эльма. Художник А.А.Солоделова

Иногда во время грозы можно наблюдать интереснейшее явление — на вершинах башен, шпилей, а иногда и стволов отдельных деревьев появляется довольно яркое свечение. Моряки давно знают это чудо природы. Древние римляне называли его огнями Кастора и Поллукса — по именам двух знаменитых мифических близнецов. Во время грозы на море такие огни появляются на верхушках корабельных мачт. Римский историк Луций Сенека образно писал по этому поводу: “Звезды как бы спускаются с неба и садятся на мачты кораблей”…

В средние века огни на мачтах стали ассоциироваться с именем святого Эльма, который в христианской традиции считался покровителем моряков.

Огни Святого Эльма — это погодное явление, связанное с проявлением электрического заряда. Это похоже на молнию, но это не молния. И хотя его иногда ошибочно принимают за шаровую молнию, это тоже не так – и, уж, определенно это не огонь.

Для современных физиков огни Святого Эльма не вызывают вопросов. Они давно имеют дело с этим явлением природы и считают эти огни электрическими коронными разрядами. Суть явления заключается в следующем.

В любом газе присутствует определенное количество заряженных частиц — ионов. Они возникают в результате отрыва электронов от атомов. Количество ионов в газе ничтожно мало, поэтому газ не проводит электричество.

Во время грозы напряженность электромагнитного поля резко возрастает. В результате ионы газа начинают двигаться более интенсивно — им передается дополнительная энергия. Ионы начинают бомбардировать нейтральные молекулы газа, а некоторые из них, в свою очередь, распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Этот процесс называется ударной ионизацией. Это происходит лавинообразно, и в результате газ начинает проводить электричество. Когда напряжение электромагнитного поля становится достаточно высоким, обычно около 30 000 вольт на сантиметр пространства, заряженный объект разряжает свою электрическую энергию.

Впервые это явление, лежащее в основе появления огней Святого Эльма, было изучено великим сербским изобретателем и физиком Николой Теслой. Он продемонстрировал, что в переменном электромагнитном поле и во время грозы напряженность этого поля наиболее велика вокруг острых выступов объектов. Именно здесь появляются области ионизированного газа. Они похожи на некие коконы или короны. Отсюда и название — коронный разряд.

Огонь Святого Эльма – это, по сути, непрерывная искра, иногда длящаяся несколько минут, создавая постоянное свечение. Свечение голубое, потому что разные газы, когда превращаются в плазму, светятся разными цветами. В атмосфере Земли есть азот и кислород, и эта конкретная комбинация газов светится синим цветом.

Собственно, Огонь Святого Эльма — это именно то, что происходит в неоновых трубках. Если бы атмосфера Земли состояла из неона, Огни Святого Эльма были бы оранжевыми, а не синими. Неоновая трубка — это просто огонь Святого Эльма, но заключенный в стекло.

К счастью для моряков, огонь Святого Эльма не обжигает и не представляет какой-либо непосредственной опасности, кроме предупреждения о потенциально штормовой погоде.

18. Fallstreak hole (Дыра в облаках)

Дыра в облаках

Fallstreak hole — на русский язык его можно перевести как «дырообразная полоса выпадения (осадков)» или «зона пробития облаков». Звучит довольно нелепо, поэтому лучше пользоваться таким иностранным термином. Fallstreak hole — это большое круглое или эллиптическое отверстие, которое может появиться в перисто-кучевых или высоко-кучевых облаках. Выглядит оно так, будто кто-то вдруг вырезал из облаков целый круг, и теперь на этом месте видно чистое небо.

Из-за их редкости и необычного внешнего вида, fallstreak hole иногда ошибочно принимают за неопознанные летающие объекты или приписывают их появление деятельности НЛО.

На самом деле, такие дыры образуются, когда температура воды в облаках ниже нуля, но вода в переохлажденном состоянии еще не замерзла из-за отсутствия центров концентрации кристалликов льда. При появлении центра кристаллизации, вся содержащаяся в облаке вода практически моментально превращается в лёд.

Возникновение центров кристаллизации может быть вызвано, например, самолетом, пролетающим сквозь облака, который оставляет после себя область низкого давления. Капли воды начинают кристаллизоваться, вызывая цепную реакцию с участием других капель воды, которые падают на землю. В результате на облачном небе за короткое время появляется круг или овал, производящий сильное впечатление на наблюдателей.

19. Волны Кельвина-Гельмгольца

Волны Келвина-Гельмгольца
Интересные облачные образования. Юго-восток Небраски,США

 Волны Кельвина-Гельмгольца — это вертикальные волны в атмосфере, создаваемые сдвигом ветра (внезапным изменением скорости и/или направления ветра). При наличии достаточного количества влаги может образоваться характерное волновое облако Кельвина-Гельмгольца (также известное как Fluctus). Сдвиг ветра является результатом того, что более сильные верхние ветры отделены от более слабых нижних ветров устойчивым слоем между ними.

Когда верхний слой воздуха движется с большей скоростью, чем воздух нижнего уровня, он может зацепить верхнюю часть существующего облачного слоя в эти волнообразные формы. Сами облака находятся в пределах стабильного слоя на высотах выше 5 км.

Облака Кельвина–Гельмгольца названы так в честь в честь лорда Кельвина и Германа фон Гельмгольца, изучавших неустойчивость жидкости, возникающую при сдвиге скорости в одном сплошном потоке жидкости или разности скоростей на границе раздела двух жидкостей.

Образование волн. Схема
Образование волн Кельвина-Гельмгольца и связанных с ними «волнистых» облаков
 

Примером может служить ветер, дующий над водой: нестабильность проявляется в виде волн на поверхности воды. Нестабильность Кельвина-Гельмгольца видна в атмосферах планет и спутников, например, в облачных образованиях на Земле или Красном пятне на Юпитере, а также в атмосферах Солнца и других звезд.

Когда поднимающийся более холодный воздух влажный, при определенных условиях на гребне каждой волны образуются облака. Для наблюдателя с земли они выглядят как параллельные полосы облаков, облачные валы. Оси облаков перпендикулярны сдвигу ветра.

Волны Кельвина-Гельмгольца чаще всего встречаются в горных районах, но не ограничиваются ими.

Пилотам следует избегать полетов на высоте, где образуются эти облака, и следует готовиться к возможной турбулентности, если им приходится пролетать через границу между двумя воздушными потоками, например, во время набора высоты или снижения.

20. Линзовидные облака

Лентикулярные облака

Лентикулярные (линзовидные) облака — довольно редкое природное явление. Такие облака образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Как правило, такие облака появляются с подветренной стороны горных хребтов, за хребтами и отдельными вершинами на высоте от 2 до 15 километров. Характерной особенностью этих облаков является то, что они как будто застывают на месте, несмотря на ветер.

Линзовидные облака, принадлежащие к семейству высоко-кучевых облаков, образуются, когда влажный воздух проходит над горной вершиной или горным хребтом, что приводит к атмосферной волне. Когда воздух поднимается вверх по горному склону, он охлаждается, конденсируется и образует облако на гребне волны.

Когда воздух спускается с подветренной стороны горы, из него испаряется влага, и облако рассеивается у впадины волны. В результате получается облако, похожее на блюдце, которое парит над одним и тем же местом до тех пор, пока существует это обтекание воздушным потоком.

Появление линзовидных облаков указывает на то, что в атмосфере существуют сильные горизонтальные воздушные потоки, образующие волны над горными препятствиями, а также на то, что воздух имеет достаточно высокое содержание влаги. Обычно это связано с приближением погодного фронта или с интенсивным переносом воздуха из отдаленных районов. Часто столь необычное природное явление может быть предвестником ухудшения погоды.

Линзовидные облака с характерной формой блюдца часто ошибочно принимают за НЛО.

Летчики, как правило, избегают полетов вблизи линзовидных облаков, но пилоты планеров активно ищут их, чтобы подняться в восходящем потоке воздуха. Точное местоположение поднимающейся воздушной массы довольно легко предсказать по ориентации облаков. «Подъемная волна» такого типа часто бывает очень сильной и позволяет планерам подниматься на значительные высоты и преодолевать большие расстояния.

21. Mammatus Clouds (Вымеобразные облака)

Mammatus Clouds
Вымеобразные облака (Волнисто-бугристые облака)

Вымеобразные облака (Волнисто-бугристые облака) — визуально представляют собой поразительные мешкообразные структуры, которые обычно образуются ниже основания кучево-дождевых облаков. Сами по себе они не представляют какой-либо угрозы, но могут служить предвестником неблагоприятных погодных условий. Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах, и связаны с образованием тропических циклонов.

Ячейки обычно имеют размер около полукилометра, чаще всего резко очерченные, но иногда с размытыми краями. Их цвет обычно серо-голубой, как и у основного облака, но из-за прямого солнечного света или освещения от других облаков они могут казаться золотистыми или красноватыми.

Что делает эти облака особенно уникальными, так это не их внешний вид, а скорее их развитие, противоположное нормальному развитию облаков. Обычные облака образуются, когда поднимающийся влажный воздух достигает точки росы, происходит конденсация, что приводит к образованию облаков.

Напротив, вымеобразные облака образуются в результате опускания холодного воздуха, который обладает достаточной инерцией, чтобы продолжать опускаться, пока не пройдет через основание кучево-дождевого облака и не сформируется под ним в «мешковидных» структурах.

Вымеобразные облака часто являются предвестниками надвигающейся бури. Хотя они и ассоциируются с сильными грозами, они всего лишь вестники того, что может быть суровая погода — они сами по себе не являются суровой погодой. Они также не являются признаком того, что вот-вот образуется торнадо.

22. Шельфовое облако

Шельфовое облако
Сильная гроза создает шельфовое облако над Миннеаполисом, штат Миннесота

Шельфовые облака, конечно, выглядят устрашающе.

Шельфовое облако — это низко висящее, четко очерченное, клиновидное образование, возникающее вдоль переднего края фронта порывов ветра во время грозы. Шельфовые облака чаще всего образуются непосредственно перед фронтами интенсивных гроз.

Эти штормы, называемые линиями шквалов, имеют тенденцию создавать при своем появлении ураганные ветры. Наиболее четко очерченные шельфовые облака возникают при наиболее сильных грозах.

Основная циркуляция воздуха во время грозы происходит в «восходящем потоке» и «нисходящем потоке». Восходящие потоки подают теплый, влажный воздух в грозу, обеспечивая ее энергией. Нисходящий поток состоит из плотного, охлажденного дождем воздуха, который во время грозы опускается на поверхность земли.

Воздух от нисходящего потока собирается у поверхности под штормом в так называемом «холодном бассейне». Этот холодный бассейн может делать одно из двух: он может либо перекрыть восходящий поток и остановить шторм, либо он может начать двигаться впереди шторма, отклоняя восходящий поток и позволяя шторму начать гонку по ландшафту.

Когда холодный бассейн начинает удаляться от грозы (называемой «границей оттока» или «фронтом порывов ветра»), восходящий поток шторма наклоняется вдоль переднего края оттока, позволяя шторму продолжать поглощать теплый, влажный воздух, когда он движется в направлении оттока.

Когда теплый, влажный воздух восходящего потока поднимается вверх вдоль границы оттока, он охлаждается и конденсируется в шельфовое облако.

23. Morning Glory Cloud (Облако Утренней Славы)

Утренняя глория
Облако утренней Славы над полуостровом Кейп-Йорк, Австралия

Облака Утренней Славы — редкое метеорологическое явление, вид облаков, наблюдаемый ежегодно весной в заливе Карпентария на севере Австралии и реже в других местах.

Облако Утренней славы — это рулонное облако, или дугообразное облако, которое может достигать 1000 километров в длину, от 1 до 2 километров в высоту, часто всего от 100 до 200 метров над землей. Облако часто движется со скоростью от 10 до 20 метров в секунду. Иногда есть только одно облако, иногда до десяти последовательных облаков.

Утренняя слава часто сопровождается внезапными шквалами ветра, интенсивным сдвигом ветра у поверхности земли, быстрым увеличением вертикального смещения воздушных потоков и резким скачком давления на поверхности. Облако непрерывно образуется на переднем крае и размывается на заднем крае. После него могут начаться ливни или грозы. В передней части облака наблюдается сильное вертикальное движение, которое переносит воздух вверх через облако и создает видимость качения, в то время как воздух в середине и задней части облака опускается. Облако быстро рассеивается над сушей.

Облако также может быть описано как одиночная волна, которая представляет собой волну с одним гребнем и движется без изменения скорости или формы. Их называют «самыми большими волнами на планете».

Природа этого уникального явления до конца не изучена, и существует несколько гипотез. Кто-то говорит, что это спящие торнадо, кто-то – что это спиральные рукава циклонов, кто-то – что они напоминают сильное шельфовое облако, типа грозового воротника, которое иногда возникает непосредственно перед самой грозой.

24. Суперячейка (supercell)

Суперячейка
Суперячейка (supercell)

Суперячейка (supercell) — это гроза, характеризующаяся присутствием мезоциклона: мощного, постоянно вращающегося восходящего потока. Из-за этого эти штормы иногда называют вращающимися грозами.

Суперячеечные грозы, пожалуй, самые сильные из всех типов гроз и способны вызывать разрушительные ветры, крупный град и торнадо от слабых до сильных. Они наиболее распространены весной по всей центральной части Соединенных Штатов, когда присутствуют атмосферные ветра от умеренных до сильных, вертикальный сдвиг ветра (изменение направления и/или скорости ветра с высотой) и нестабильность.

Известно, что в Австралии, Южной Африке, Бангладеш и Центральной Европе (особенно в Германии и Польше) бывают довольно сильные торнадо, но того, что происходит в Соединенных Штатах, не случается больше нигде.

В чистом виде supercell состоит из одного вращающегося восходящего потока и связанного с ним нисходящего потока, срок существования которого может составлять несколько часов. Поскольку суперъячеечные грозы могут длиться часами, их называют квазистационарными штормами.

Суперячейки — это миниатюрные двигатели земной атмосферы. Наблюдать за ними – захватывающее зрелище, но надо помнить, что они ответственны за самые разрушительные торнадо в истории.

25. Белые радуги  

Белая радуга
Туманный мост в Брейкише, Хайленд, Шотландия

Редкое метеорологическое явление также известное как белая радуга, туманная радуга или призрак радуги.

Считается, что в отличие от классической радуги, которая создается, когда солнечный свет взаимодействует с каплями дождя, белая радуга образуется, когда солнечный свет взаимодействует с гораздо меньшими каплями воды, которые находятся в тумане или облаке.

Как и обычные радуги, белые радуги можно увидеть, когда солнце светит вам в спину. Белые и обычные радуги образуются, когда солнечный свет попадает на капли воды, взвешенные в атмосфере. “Они просто отличаются тем, что капли воды в тумане намного, намного меньше, чем капли обычного дождя”, — говорит Брайан Джексон, метеоролог Национальной метеорологической службы Великобритании.

Чтобы сформировать радугу, этот свет преломляется, когда он попадает из воздуха в каплю воды, разделяясь на разные цвета. Часть света отражается от задней части капли, возвращая его туда, откуда он пришел (т. е. по направлению к вашим глазам). На выходе свет снова изгибается, переходя из воды обратно в воздух.

Преломление света
Солнечный свет преломляется и отражается, встречаясь с каплей воды

Фиолетовый свет отклоняется больше всего, красный меньше всего. Таким образом, красный свет направлен более круто к земле, чем другие цвета. Это означает, что красный свет, оставляющий капли воды выше в небе, имеет больше шансов попасть в ваши глаза. Вот почему мы видим радуги как цветные полосы с красной полосой снаружи.

Как и в случае с радугой, дугообразная форма белой радуги возникает из-за капель воды под оптимальным углом, отбрасывающих солнечный свет обратно на зрителя. Но с белыми радугами цвета размазываются. Белая радуга образуется из-за капель тумана, которые примерно в 100 раз меньше, чем крупные капли дождя. Большая часть этого света преломляется или рассеивается, когда попадает на эти крошечные капельки, но часть преломляется.

“Из-за небольшого размера капель световые волны не проходят нужного расстояния внутри капли, чтобы преломиться достаточно, чтобы четко разделиться на различные цвета”, — говорит Джексон.  “Таким образом, световые волны в основном продолжают накладываться друг на друга и результирующий цвет кажется белым”.

26. Лунная радуга

Лунная радуга
Лунная радуга над городом Кихей, видимый из Кулы, на острове Мауи, Гавайи, США, 2016 год

Лунная радуга — это радуга, создаваемая лунным светом, а не прямыми солнечными лучами. Помимо разницы в источнике света, ее формирование такое же, как у солнечной радуги: она вызвана преломлением света во многих капельках воды, таких как ливень или водопад, и всегда расположена в противоположной части неба от Луны относительно наблюдателя.

Лунные радуги намного слабее, чем солнечные радуги, из-за меньшего количества света, отраженного от поверхности Луны. Поскольку свет обычно слишком слабый, чтобы возбудить цветовые рецепторы колбочек в человеческих глазах, человеческому глазу трудно различить цвета в лунном луче. В результате лунная радуга часто кажется белой. Тем не менее, цвета лунной радуги проявляются на фотографиях с длительной экспозицией.

Лунная радуга встречается гораздо реже, чем солнечная радуга. Для того чтобы появилась лунная радуга, должно произойти несколько вещей:

Луна должна быть в своей самой яркой фазе (полная) или близка к ней и свободно находиться на небе.

Капли воды должны присутствовать в той части неба, которая находится напротив Луны. Капли воды в воздухе могут быть результатом недавнего ливня, близлежащего водопада или даже брызг, вызванных разбивающимися о берег волнами.

Луна должна находиться низко в небе — не более 42 градусов над горизонтом.

27.   Огненные радуги

Огненная дуга
Огненная радуга в горах

Огненная радуга — один из видов гало, относительно редкий оптический эффект в атмосфере, выражающийся в возникновении горизонтальной радуги, образовавшейся на фоне лёгких, высоко расположенных перистых облаков. Это оптическое явление широко известно именно под названием огненная радуга, а не как более математически звучащее “круговая горизонтальная дуга”, которое чаще встречается в учебниках географии и намного реже в просторечии.

С огнем, правда, эти радуги не имеют ничего общего. Тем не менее, они, безусловно, красивы. Возможно, огненные радуги были названы так потому, что они образуются в тонких облаках на большой высоте, которые напоминают яркие языки пламени, освещающие небо.

Для возникновения этого впечатляющего явления должны совпадать несколько переменных.

Солнце должно находиться на высоте 58° над горизонтом или выше, на большой высоте должны быть перистые облака с плоскими шестиугольными кристаллами льда, а солнечный свет должен попадать на кристаллы льда под определенным углом. Вот почему круговая горизонтальная дуга — такое редкое явление. И, кроме того, так как источник света — Солнце (или Луна) — должен находиться на высоте не менее 58° над горизонтом, то это означает, что огненную радугу практически невозможно увидеть в местах к северу от 55° северной широты или к югу от 55° южной широты.

С огненными радугами часто путают радужную переливчатость облаков. Хотя радужные облака и выглядят разноцветно, как огненная радуга, это явление возникает из-за дифракции света, а не его преломления. Кроме того, огненные радуги всегда возникают в определенном месте по отношению к Солнцу или Луне, тогда как переливы облаков могут возникать в разных положениях на небе. Более того, цветовые полосы в огненной радуге всегда проходят горизонтально с красным цветом вверху и фиолетовым снизу. Переливы облаков не всегда показывают эту определенную последовательность цветов, т.е. последовательность цветов в них случайна.

Радужные облака
Радужные облака в горах

28. Паргелий (ложные солнца)

Паргелий

Ложное солнце или Солнечная собака, также называемое паргелием  в метеорологии, представляет собой атмосферное оптическое явление, которое состоит из яркого пятна с одной или с двух сторон от Солнца. Две солнечные собаки располагаются слева и справа от Солнца на угловом расстоянии  22 °. Солнечные собаки лучше всего видны, когда Солнце находится близко к горизонту.

И радуги, и паргелии образуются за счет того, что влага преломляется в атмосфере, содержащей влагу.

Радуги образуются, когда капли дождя действуют как призмы, разбивая солнечный свет на множество цветов. Солнечные собаки появляются, когда солнечный свет проходит сквозь тонкую завесу ледяных кристаллических облаков (обычно перистых или перисто-слоистых), и лед действует как призма, преломляя свет.

Солнечные собаки встречается чаще, чем радуги. Иногда они выглядят как яркие радуги по обе стороны от Солнца. В других случаях они смотрятся как два дополнительных Солнца.

Между радугами и солнечными собаками есть некоторые различия.

• Вы видите радугу, когда отворачиваетесь от Солнца.                  

• Вы видите солнечных собак, когда смотрите на Солнце.

Но самое большое различие между ними, вероятно, заключается в том, что радуга обычно сигнализирует об окончании дождя, в то время как появление ложных солнц часто означает, что дождь приближается — часто в течение следующих 24 часов.

29. Гало

Гало
Гало вокруг Солнца

Солнечное гало (Солнечные ореолы) – явление, похожее на предыдущее. Солнечное гало, иногда называемое «Гало 22 градусов», представляет собой оптическое явление, возникающее из-за преломления солнечного света в миллионах шестиугольных ледяных кристалликах, взвешенных в атмосфере. Он имеет форму кольца с радиусом примерно 22 угловых градуса вокруг солнца или Луны.

Подобно солнечным собакам,  22-градусное гало вокруг Солнца или Луны возникает из-за преломления лучей света в крошечных шестиугольных кристалликах льда, взвешенных в перисто-слоистых облаках. Чтобы появился ореол, кристаллы должны быть ориентированы и расположены определенным образом по отношению к вашему глазу. Вот почему, как и радуги, ореолы вокруг солнца или Луны видятся каждому человеку по-своему. Каждый видит свой собственный ореол, созданный особыми кристаллами льда, которые отличаются от кристаллов льда, образующих ореол для человека, стоящего рядом с вами.

Поскольку лунный свет не очень яркий, лунные ореолы в основном бесцветные.

Лунное Гало
Фотография лунного гало, Западная Бенгалия, Индия, 25 сентября 2021 года.

Обычно гало возникают при повышенной влажности или сильном морозе. Раньше гало считалось явлением свыше, и народ ожидал наступления чего-то удивительного, сверхъестественного.

Солнечные ореолы и солнечные собаки можно увидеть, когда на небе присутствуют тонкие перисто-слоистые облака. Эти облака часто присутствуют за несколько дней до надвигающейся штормовой системы.

30. Зеленый луч  

Зеленый луч
Зеленый луч

Чрезвычайно редкое явление, возникающее при закате или восходе Солнца.

При определенных условиях над верхней частью Солнца на короткое время появляется отчетливое зеленое пятно. Это явление обычно длится не более двух секунд. В редких случаях зеленая вспышка может напоминать зеленый луч, выходящий из точки заката или восхода солнца.

Зеленая вспышка возникает из-за того, что атмосфера заставляет солнечный свет разделяться или преломляться на световые лучи с разными частотами. Воздух действует как призма, но видны не все цвета света, потому что некоторые длины волн поглощаются молекулами до того, как свет достигает зрителя.

С большей вероятностью зеленую вспышку можно увидеть в стабильном, чистом воздухе, когда больше света от заходящего солнца достигает наблюдателя, не рассеиваясь.

Можно было бы ожидать увидеть и синюю вспышку, поскольку синий свет преломляется больше всего, и поэтому синяя составляющая солнечного света исчезает за горизонтом последней, но чем ниже солнце садится за горизонт, тем больше преломленному свету надо преодолевать расстояние до зрителя, и тем больше он будет рассеиваться. Поэтому синий цвет сильнее рассеивается за пределами прямой видимости, а оставшийся свет становится зеленым.

Призма
Преломление лучей в призме. Источник

Почти каждое явление природы по-своему уникально и удивительно. Можно бесконечно долго рассказывать о тумане и о дожде. Про облака, их форму и причины образования написаны толстые фолианты. Обо всех чудесах природы кратко не расскажешь. Гораздо важнее, чтобы читатели поняли — окружающая нас природа полна чудес и загадок. Их разгадке можно посвятить десятилетия. И это будет прекрасный выбор достойной цели в жизни.

c-sin






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *