Главная > Разное > Физика грозы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2.2.10. Грозы в теплых облаках

Весьма интересным представляется вопрос о возможности образования грозы в теплых облаках. Считается общепринятым, что в субтропических и тропических районах грозы в теплых облаках образуются не редко. Не исключена вероятность образования грозы в таких облаках и в умеренных широтах. Однако сведения об образовании гроз в теплых облаках весьма скудны. Более того, значительное число данных о грозах в теплых облаках, которые описаны в литературе, получено в результате случайных наблюдений. Поэтому их достоверность вызывает некоторое сомнение, и существует необходимость в специальных исследованиях для решения этого вопроса.

Одним из наиболее ранних является сообщение Фостера [300] о грозе в теплых облаках вблизи Марианских островов (Тихий океан). При полете над облаками были обнаружены вспышки молнии в двух трубообразных кучево-дождевых облаках, из которых шел дождь. Диаметр облаков составлял 100-150 м, а вертикальная мощность — около 1600 м. Вспышки молнии происходили через 9—11 с в центральных частях облаков, ярко освещая их изнутри. Самолет летел на высоте около 2400 м, примерно в 30 м над вершиной облаков (температура 6°С), тогда как изотерма 0°С располагалась на высоте около 4500 м. Непосредственно вблизи этих облаков был отмечен заметный рост радиопомех.

Ганн [326] в связи с наблюдениями Фостера сообщает, что, консультируясь с многочисленными пилотами, совершающими полеты над океанами, и метеорологами, знакомыми с погодными условиями над океанами, он получил подтверждения существования подобных теплых гроз.

Против мнения Ганна о существовании теплых гроз возражает Аппельман [213]. Он считает, что, по всей вероятности, теплые грозы — это не что иное, как обычные грозы в стадии разрушения, когда произошло опускание вершины. При этом Аппельман ссылается на данные, полученные при исследованиях по проекту «Гроза» в США: «хотя облако должно достигать весьма большой высоты и низкой температуры для того, чтобы возникли молнии, грозовая

деятельность сохраняется и после опускания вершины ячейки до значительно меньшей высоты». Он указывает также на то, что это же самое явление наблюдалось Воркменом и Рейнольдсом [583] в грозах в Нью-Мексико (США).

Петровский [470] при полете от Больших Багамских островов к побережью Флориды (США) на высоте 3300 м проходил над грядой облаков с хорошо выраженными ячейками диаметром около 3 км. Температура на уровне их вершин была около 2° С. Вершины облаков имели вид цветной капусты, типичный для мощных кучевых облаков. В течение 5 мин в облаках наблюдались вспышки молнии каждые 3—4 с. Так как уже наступили сумерки, вспышки молнии были отчетливо видны, при этом каждый разряд освещал центр облака изнутри. Основание облаков находилось на высоте около 800 м. Под облаками осадки не обнаруживались, но, так как в это время стало темно, могло оказаться, что осадки не удалось заметить.

Мур и др. [450] упоминают о целом ряде частных сообщений о наблюдениях грозовых разрядов в теплых облаках, например сообщения Дина о грозах над Бермудскими островами в 1958 г., Хефермана — над Флоридой в 1958 г., Леонарда — вблизи берегов Бразилии в 1959 г. Мур и др. [450] в одном из полетов в районе Больших Багамских островов наблюдали вспышки молнии в облаке, которое находилось на расстоянии около 50 км от самолета и располагалось ниже уровня изотермы 0° С. Но к тому времени, когда Мур и др. приблизились к облаку, его вершина уже находилась примерно на 1000 м выше уровня изотермы 0° С.

Наиболее точными авторы [450] считают наблюдения, выполненные 8 июля 1959 г. В одном из активных облаков, находившемся на расстоянии около 45 км от самолета и на высоте около 500 м над уровнем изотермы были визуально обнаружены грозовые разряды. Затем облако разрушилось. К этому времени вблизи развилось новое изолированное облако ниже уровня изотермы в котором в течение 10 мин произошли четыре разряда. При вспышках молнии удалось сфотографировать новое облако. Оно находилось в 26 км от самолета, и другие радиоэхо ближе 65 км не наблюдались. Радиоэхо исчезло через 5 мин после прекращения грозовых разрядов.

Весьма интересными являются наблюдения Россби [489] за грозовыми разрядами в теплых облаках (Флорида, США); эти наблюдения были выполнены в связи с разработкой методов наблюдений атмосфериков со спутников. Самолет был оборудован устройством для регистрации атмосфериков на ультравысокой частоте (610 МГц). Высота полетов (3050 м) поддерживалась постоянной, и наблюдения производились в 16 км от облака. Для повышения качества наблюдений они велись почти исключительно вечером, что, к сожалению, не позволяло обнаруживать ливни. 22 июля 1964 г. в небольших облаках конвективного характера проявлялась интенсивная грозовая активность. Уровень изотермы 0°С находился на высоте 4800 м, а вершины облаков — несколько ниже самолета.

Грозовые разряды внутри облаков следовали один за другим с интервалами 8—15 с, тогда как в обычных сильно развитых облаках в этом районе они следуют с интервалами в основном от 20 до 50 с. По-видимому, в теплых облаках молния состоит из одного разряда, тогда как в развитых грозовых облаках — из некоторого числа последовательных разрядов. Обнаружено также различие в атмосфериках на частоте 610 МГц для грозовых разрядов из теплых кучевых и развитых грозовых облаков. В развитых грозовых облаках атмосферики представляют собой как бы вспышку значительного числа импульсов длительностью 1-2 мкс каждый со средним интервалом между ними 3 мкс. В теплых облаках наблюдаются не вспышки, а отдельные импульсы, разделенные большими интервалами. 27 июля теплое облако, в котором наблюдались молнии, переросло в развитое кучево-дождевое облако с наковальней. Атмосферики, создаваемые грозовыми разрядами, пока облако было теплым, были такими же, как во время наблюдений 22 июля. При росте вершины облака до уровня изотермы 0°С произошло увеличение числа импульсов, но их характер остался прежним. Когда же вершина облака значительно превысила этот уровень, распределение импульсов претерпело значительное изменение и стало типичным для развитых грозовых облаков.

Образование гроз в теплых орографических облаках наблюдал Михновский [443а] в Демократической Республике Вьетнам на горной станции Ча-Па, находящейся на высоте 1570 м. Непосредственнно перед заходом солнца 29 июня 1959 г. на юго-запад от станции Ча-Па над долиной р. Муонг-Хан-Хо им было замечено кучевое облако. При наступлении сумерек между вершиной и основанием облака вспыхнула молния. Гром был едва слышен. Михновский определил, что вершина облака находилась на высоте около 2500 м. Через 3 мин после первого разряда произошла новая вспышка молнии. За это время вершина облака достигла высоты 3200 м. Так как в этом районе изотерма 0°С в июне не опускается ниже 4000 м, Михновский считает, что облако было теплым.

Мани и др. [423] приводят данные наблюдений за развитием теплой грозы 5 октября 1958 г. на станции Пуна (Индия), которая находится примерно в 100 км от побережья Аравийского моря. К тому времени, когда начались грозовые разряды, следовавшие с большой частотой — через каждые 5—10 с, вершина облака, по радиолокатору, находилась на высоте около 3000 м, где температура была около 10° С. Область облака, в которой наблюдались разряды, перемещалась вверх.

Хаутон [340] сообщает, что в Акапулько (Мексика), расположенном на побережье Тихого океана, часто наблюдаются интенсивные ночные грозы, часть которых, возможно, является теплыми. Он приводит случай, который наблюдался ночью в октябре 1968 г., когда две молний ударили в здание недалеко от наблюдателя. Дождь был весьма интенсивным, однако капли были относительно малых размеров. По данным пилотов, высота облаков не превышала 4200 м, т. е. вершины облаков располагались ниже уровня

изотермы 0° С. Так как пилоты проводили наблюдения ночью, существует некоторая вероятность того, что разряды происходили из облака, которое развивалось выше уровня изотермы 0°С.

Из вышерассмотренного можно сделать некоторые выводы.

1. Грозы в теплых облаках наблюдаются над теплыми океаническими областями или побережьями океанов, и пока что отсутствуют сведения о таковых над континентальными областями.

2. Грозовые разряды в теплых облаках происходят, по-видимому, только в их внутренних частях. Пока что отсутствуют достоверные сведения о разрядах на землю.

3. Частота грозовых разрядов в теплых облаках весьма велика. Интервалы между разрядами лежат в основном в пределах 3—15 с.

Эти сведения об особенностях гроз в теплых облаках представляют значительный интерес, но их скудность совершенно очевидна. Так, почти ничего не известно о том, сопровождаются ли грозы в теплых облаках ливнями, а если сопровождаются, то какой интенсивности. Неизвестна величина зарядов на каплях ливневых дождей, напряженность поля и сила тока при разрядах внутри теплых грозовых облаков. Для получения этих сведений необходимо осуществить исследования в тропических и субтропических областях с использованием специально оборудованных самолетов и наземных станций.

Сопоставление сведений о грозах в теплых и типичных кучево-дождевых облаках указывает на их большие различия, и в первую очередь по частоте и интенсивности разрядов. Можно полагать, что в теплых облаках существует эффективный механизм образования и разделения зарядов в сравнительно небольших объемах, который является достаточным для создания больших разностей потенциалов внутри облака, необходимых для возникновения разрядов. Вследствие сравнительно небольшого содержания электричества в отдельных заряженных объемах в облаке разряды должны быть малоинтенсивными, т. е. ток разрядов должен быть сравнительно небольшим. О малости заряженных областей в теплых кучевых облаках и о замкнутости электрических полей внутри них можно судить по отсутствию грозовых разрядов вне облаков, например на землю. Фицджеральд и Бейерс [299] при полетах над Карибским морем подтвердили существование в теплых облаках объемов с повышенной водностью и напряженностью поля.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление