Еще со времен Средневековья лучшие ученые и исследователи пытались понять, при каких условиях и как образуется град. Не владея научными доказательствами о причинах появления таких осадков, при малейшем подозрении на риск их возникновения люди начинали звонить в колокола, а иногда и стреляли из пушек, чтобы предупредить местных жителей о грядущем ненастье.
Научное описание
По своей сути град является распространенной разновидностью ливневых осадков, формирование которых происходит в крупных облаках кучево-дождевого типа с пепельным или темно-серым оттенком. Именно там появляются шарообразные частицы из непрозрачного льда, которые вскоре выпадают на землю, причем в произвольной форме.
Их размер варьируется от нескольких миллиметров и до нескольких сантиметров. К примеру, ученые сумели зафиксировать факт выпадения градин, которые весили около 1 килограмма, а их размер был равен 130 мм.
Такая форма осадков считается опасной, так как по статистике каждый год град убивает до 1% посевов, а финансовый ущерб достигает 1 млрд долларов. В отдельных регионах горошины могут не просто погубить растительность, но и нанести повреждения кровельным конструкциям, транспортным средствам, а порой и людям.
Зачастую ледяные осадки случаются в сильную жару и в дневное время, хотя бывали случаи выпадения горошин и при 25-градусном морозе. Их замечали и перед дождем, и во время ливней. Средняя продолжительность явления не превышает 10−15 минут, после чего вполне возможно возвращение солнечной погоды.
В летописях Николаевской Главной Физической Обсерватории фиксируются факты наблюдения за ледяными осадками в России. Статистика включает в себя и ледяные дожди, которые случаются в осенний, зимний и весенний период, но не сопровождаются громом.
Естественно, статистика таких природных явлений в России несравнима с аналогичными показателями в других странах. Общий суточный показатель частоты града сопоставим с частотой гроз, но последние чаще встречаются ночью и утром. Годовые значения тоже сходны, но в конце весны и в начале лета градовые явления замечаются гораздо чаще, чем в конце летнего сезона или в начале осени.
Причины возникновения
В большинстве случаев град выпадает в жаркую погоду, как правило, днем. Он может сопровождаться следующими природными явлениями:
- Молнии.
- Гром.
- Ливни.
Более того, в тропических регионах после града нередко случаются торнадо и смерчи. Такой тип осадков наблюдается или перед ливнем, или во время дождя. Случаи выпадения горошин после дождей крайне редки.
В каждом облаке, несущем летний град, содержится несколько туч:
- Нижняя находится на небольшом расстоянии от земли, а порой она вытягивается и становится воронкообразной.
- Верхняя расположена на высоте от 5 км.
В жаркую знойную погоду происходит сильное нагревание воздушных масс, которые вместе с присутствующим паром начинают подниматься вверх, а затем постепенно охлаждаться. Достигая определенной высоты, пар начинает конденсироваться, превращаясь в облако с каплями воды. Вскоре они выпадают на землю в виде дождя.
Неимоверная жара делает восходящий поток настолько интенсивным, что он заносит пар на высоту от 2,4 км, где значения температуры опускаются намного ниже нуля — это приводит к переохлаждению влаги. А если пар оказывается еще выше (к примеру, на высоте 5 км), он начинает замерзать, превращаясь в горошины льда. Наука утверждает, что для формирования одной льдинки может понадобиться около миллиона мельчайших капель.
Вместе с каплями воды в атмосфере оказываются крошечные частицы песка, соли, бактерии и прочих элементы, которые быстро обволакиваются замерзшим паром и превращаются в горошины града. После этого готовый шарик может еще подняться к верхним атмосферным слоям, а затем вернуться в облако.
При разрезании ледяной гранулы пополам можно заметить, что она включает в себя несколько слоев прозрачного льда, которые чередуются с полупрозрачными слоями и напоминают луковицу. В зависимости от числа этих колец можно судить о времени пребывания льдины в облаке.
И чем дольше такой предмет будет парить в воздухе, тем крупнее он станет. При этом на своем пути шарик будет собирать не только капельки воды, но и снежинки. В результате может сформироваться крупная градина размером до 10 сантиметров и весом до 500 граммов.
Дальнейшие процессы в облаке
В зависимости от скорости потоков воздуха продолжительность перемещения ледяной горошины по облаку может заметно вырастать. Такое явление делает ее очень большой и тяжелой.
По мере набирания определенного веса льдина становится настолько крупной, что воздушные потоки перестают ее удерживать. В конечном итоге она начинает падать на землю.
Но сформированные в небольшом кучево-дождевом облаке шарики редко оказываются на земной поверхности в своем исходном виде, так как, падая с небольшой высоты, они тают, вызывая ливень. По мере роста толщины тучи повышается вероятность выпадения ледяных осадков, поэтому ученые придерживаются следующих принципов определения предстоящего града:
- Если толщина тучи составляет 12 километров, вероятность появления града будет равна 50%.
- При толщине 14 км значение достигает 75%.
- Если туча достигает толщины 18 км, сильнейший град неизбежен.
Места образования ледяных осадков
Такое явление, как град, случается далеко не везде. К примеру, в тропической местности и полярных широтах оно бывает крайне редко, причем в отдаленных горных участках или на плоскогорье, где присутствуют низменности. В таких районах ледяные осадки наблюдаются часто, причем размер горошин бывает внушительным. Наиболее часто град выпадает в Сенегале, а размеры льдинок достигают нескольких сантиметров.
Также погодное явление нередко возникает в Северной Индии, особенно в период летних муссонов. По статистике, каждая 4-я градина в этой местности крупнее 2,5 сантиметра.
История упоминает о катастрофическом происшествии, которое произошло в конце XIX века и стало причиной гибели 250 человек. Тогда град обладал настолько большими размерами, что он не оставил в живых никого, кто остался под открытым небом и не успел спрятаться.
Зачастую ледяные осадки выпадают в умеренном климатическом поясе — с чем это связано, во многом зависит от моря. И если над просторами воды град появляется редко, то у берега его можно встретить довольно часто. В отличие от тропического климата, в умеренном поясе горошины чаще выпадают в низменностях, чем в горных районах.
При возникновении града в горной местности, это может сопровождаться разрушающими последствиями, так как размер льдинок становится крайне крупным. Связано это с неравномерным прогреванием рельефа в жаркую погоду, что вызывает возникновение крайне мощных восходящих потоков. Они способны поднимать водяной пар на высоту до 10 километров, где воздух охлаждается до -40 градусов Цельсия. Естественно, в таких условиях величина горошин достигает внушительных значений, а скорость их падения на землю становится колоссальной — вплоть до 160 км/ч.
По сути, градовые осадки могут возникать везде, но с разной частотой. Так, в северных районах эти явления встречаются очень редко, а в субтропических — крайне часто.
Немного истории
В далеком прошлом град считался мистическим явлением или наказанием богов, которые сурово наказывали людей за их грехи или непослушание. Единственными средствами борьбы с таким ненастьем считались молитва и жертвоприношение. Древнегреческие правители поручали жрецам обязанность направлять градовые тучи как можно дальше от населенных пунктов. Если им не удавалось это сделать, их жестоко наказывали.
В средневековье для борьбы с ледяными осадками тоже использовалась молитва, волшебные заклинания, стрельба и колокольный звон. Когда трон Франкии занял Карл Великий, он запретил проводить различные суеверные обряды, а правительница Австрии Мария Терезия приостановила стрельбу из ружей и пушек. К сожалению, даже усиленные меры в виде штрафов не оправдали себя, поэтому пальба и звон колоколов постоянно практиковались перед началом градобития. Начиная с 1896 года, после проведения исследований в Штирии, люди стали использовать новый метод — пальбу из мортир.
Вскоре стали формироваться целые международные конгрессы, рассматривающие вопрос борьбы с ледяными осадками, появлялись лаборатории и научная литература, публиковались новые теории, опровергающие старые и т. д. Пальба из больших мортир, достигающих четырех метров в длину, оправдывалась тем фактом, что механическое и акустическое давление, сопровождаемое дымом, уравнивало электрические заряды облаков и поверхности земли.
А именно из-за разницы между этими значениями происходит формирование горошин града. Что касается механического действия, то оно подразумевало собой использование вихревых колец, которые появлялись во время выстрела, для разрушения льдин механическим образом.
Применение акустических методов аргументировалось тем фактом, что акустические волны способны вызывать сотрясение переохлажденных капель, превращая мелкие капли в такие же мелкие льдины. Кстати, еще в далеком прошлом люди пришли к такому мнению, что при граде гром довольно слабый. Если интенсивность звуковых сотрясений становилась очень высокой, она просто измельчала льдины, делая их неопасными. Но, с другой стороны, упоминались факты об извержении вулкана Стромболи, когда сильные детонации не предотвратили выпадение града.
Меры предосторожности
Последствия от крупных ледяных осадков бывают катастрофическими, причем порой они застают людей в самый неподходящий момент. И если это случилось во время езды на автомобиле, важно остановить его возле обочины, но не съезжать с дороги, так как почва может быстро размыться, и потом будет проблематично выехать обратно. По возможности транспортное средство следует оставить под мостом, завести в гараж или на крытую стоянку.
Если любая из перечисленных возможностей отсутствует и повреждение уязвимых частей автомобиля неизбежно, лучше отодвинуться подальше от стекол или повернуться к ним спиной. Также важно закрыть глаза руками или одеждой. Если машина обладает большими габаритами, то при сильном граде можно разместиться на полу.
Ни в коем случае нельзя покидать машину при появлении ледяных осадков. Да и нет смысла это делать, так как продолжительность такого явления редко превышает 15 минут. При пребывании в здании во время ливня необходимо отойти от окон, а также отключить электрические приборы, так как очень часто после града начинается сильная гроза с молниями.
Оказавшись на улице под открытым небом, важно как можно быстрее спрятаться в укрытии, а если оно отсутствует — накрыть голову одеждой, портфелем или другим предметом. Метеорологи не рекомендуют прятаться под деревьями, так как самые крупные горошины способны с легкостью повредить ветви, которые затем могут упасть на человека.
Без сомнений, град — это одно из наиболее интересных и малоизученных природных явлений, которое может приводить к внушительным убыткам для сельского хозяйства и любой другой человеческой деятельности. С давних времен оно вызывало у людей страх, ужас, но в то же время и необычайное любопытство. Приверженцы мистических историй наделяли градобой таинственными свойствами, считая его божественным наказанием, но стремительное развитие науки опровергало большинство суеверных теорий, демонстрируя конкретные аргументы о причинах и предрасполагающих факторах появления такой формы осадков.
Сегодня предугадать возникновение ливня с градобоем несложно. Существуют мощные метеорологические станции, профессиональное оборудование и передовые технологии, которые в режиме реального времени отслеживают изменения в атмосфере и определяют любые намеки на предстоящий град.