Гроза – необычайно мощное и красивое природное явление, которое наблюдается почему-то исключительно в теплое время года. А бывает ли гроза зимой? И если нет, то почему? Прежде чем точно ответить на этот вопрос, нужно попробовать разобраться – а что же такое вообще гроза, что вызывает раскаты грома и при каких условия гроза невозможна в принципе.

Природа грозы

Для того, чтобы в атмосфере смог образоваться грозовой фронт необходимы три основных компонента: влага, область перепада давления и мощный источник энергии.

Главный источник энергии для всех атмосферных явлений один – солнечная энергия. В зимний период, когда световой день сокращается до минимума, а температура падает, солнечной энергии поступает гораздо меньше, нежели в более теплое время года.

Для процесса грозообразования необходимо наличие воды в атмосфере одновременно в трех состояниях : газообразном (в виде пара), жидком (капельки дождя или мельчайшие частицы тумана) и кристаллическом (льдинки или снежинки). Все три фазы одновременно можно наблюдать только в летних погодных условиях, когда на высоте достаточно холодно для появления льда и снега, а внизу, где гораздо теплее, вода выпадает в жидком виде. Зимой же одна из фаз – жидкая – отсутствует, потому что отрицательные температуры не дают снегу растаять.

Не менее важный компонент – давление, большие перепады которого в зимнее время гораздо менее выражены. Ведь для появления двух областей с разным уровнем давления необходимы достаточно мощные восходящие потоки увлажненного воздуха и как можно большая разность температур верхних и нижних слоев воздуха. В теплое время года солнце хорошо прогревает земную поверхность и обеспечивает эти условия, тогда как зимой солнечного тепла, как правило, недостаточно, и гроз не случается.

Исключение из правила

Разумеется, из любого правила бывают исключения. Существует такое природное явление, как снеговая гроза . Встречается оно крайне редко и происходит лишь на берегах крупных водоемов, которые не замерзают зимой и могут обеспечить достаточное количество влажного воздуха. Зимние грозы очень недолговечны и не идут ни в какое сравнение с мощными громовыми раскатами в летние месяцы.

Кстати, на Руси издавна существует праздник Громница. Отмечается он 2 февраля и посвящен Додоле-Маланьице – славянской богине молнии и жене бога Перуна. По народным приметам, это единственный день в году, когда возможно наблюдать зимние грозы.

К сожалению, активная деятельность человека все чаще и чаще приводит к глобальным изменениям климата. Во многих регионах, особенно в регионах с более мягким климатом, это приводит, в том числе, и к увеличению грозовой активности. В этих местах уже никого не удивить грозой в декабре или январе.

Причины возникновения грозы Для образования грозового фронта необходимы три основные составляющие: влага, перепад давления, вследствие чего образуется грозовое облако, и мощная энергия. Основным источником энергии является небесное светило солнце, которое освобождает энергию при сгущении пара. В силу того, что в зимний период наблюдается недостаток солнечного света и тепла, подобная энергия не может вырабатываться в достаточной степени. Следующим компонентом является влага, но вследствие поступления ледяного воздуха, атмосферные осадки наблюдаются в виде снега. При приходе весны температура воздуха становится выше, и в воздухе образуется значительное количество влаги, достаточной для образования грозы. Вообще, чем больше ее в воздухе, тем большей силой обладает электрический разряд молнии.

Не менее нужный компонент – это давление, перепады которого в холодный зимний период также случаются крайне редко. Для его образования нужны два противоположных потока воздуха – теплый и холодный. У поверхности земли в зимний период превалирует холодный воздух, который почти не прогревается, поэтому при встрече с таким же холодным воздухом в верхних слоях не происходит достаточного скачка давления. Исходя из всего этого, объективная возможность возникновения грозы зимой практически невозможна. Однако в последние годы Земля переживает не самые лучшие свои времена, вследствие жизнедеятельности человека и других вероятных источников воздействия. Климат претерпевает изменения, мы стали часто наблюдать затянувшуюся осень с положительной температурой воздуха и существует реальная возможность в будущем наблюдать самые настоящие грозы и сильные дожди зимой.

Снежная гроза на территории России Существует такое понятие, как снежная, или снеговая гроза, но явление это крайне редкое и происходит в основном на берегах больших незамерзающих водоемов: морей и озер. В России снежные грозы чаще всего бывают в Мурманске, приблизительно раз в год. Впрочем, это атмосферное явление, хоть и редко, можно наблюдать на территории европейской части России. Так, например, они были зафиксированы в Москве в первом зимнем месяце в 2006 году, причем два раза. На южных территориях с теплым влажным климатом грозы происходят постоянно, вне зависимости от поры года. Конечно, редко, но можно все-таки наблюдать это атмосферное явление зимой в России. На европейской и западносибирской территории нашей страны грозовые фронты возникают в результате проникновения туда циклонов, поступающих с теплых морей. При этом наблюдается повышение температуры воздуха до плюсовой, и при встрече двух потоков воздуха – теплого и холодного с севера, происходят грозы. В последнее время наблюдается увеличение активности грозовой деятельности. Наиболее часто это явление происходит в первые два месяца зимы – декабрь и январь. Грозы при этом очень непродолжительные, длятся они всего несколько минут и в основном происходят при температуре воздуха выше 0 градусов, и только 3% наблюдается при пониженной – от -1 до -9 Громница Каждый год 2 февраля наступает единственный день в году, когда, по народным поверьям, случаются зимние грозы. Тогда отмечается праздник, посвященный жене бога Перуна, имя ее Додола-Маланьица богиня молнии и кормления деток. В старину славяне прославляли ее за то, что она давала надежду людям на приход скорой весны.

Почему же, почему?..

Почему же, почему?..

? Почему зимой не бывает гроз?

Фёдор Иванович Тютчев, написав «Люблю грозу в начале мая,//Когда весенний первый гром...», очевидно, тоже знал, что зимой гроз не бывает. Но почему, в самом деле, их не бывает зимой? Чтобы ответить на этот вопрос, сначала разберёмся в том, откуда в облаке появляются электрические заряды. До конца механизмы разделения зарядов в облаке ещё не выяснены, однако, согласно современным представлениям, грозовое облако – это фабрика по производству электрических зарядов.

Грозовое облако содержит огромное количество пара, часть которого конденсировалась в виде мельчайших капелек или льдинок. Верх грозового облака может находиться на высоте 6–7 км, а низ нависать над землёй на высоте 0,5–1 км. Выше 3–4 км облака состоят из льдинок разного размера, т.к. температура там всегда ниже нуля.

Льдинки в облаке постоянно движутся из-за восходящих потоков тёплого воздуха от нагретой поверхности земли. При этом мелкие льдинки легче, чем крупные, увлекаются восходящими потоками воздуха. «Шустрые» мелкие льдинки, двигаясь в верхнюю часть облака, всё время сталкиваются с крупными. При каждом таком столкновении происходит электризация, при которой крупные льдинки заряжаются отрицательно, а мелкие – положительно.

Со временем положительно заряженные мелкие льдинки оказываются в верхней части облака, а отрицательно заряженные крупные – внизу. Другими словами, верхушка грозового облака заряжается положительно, а его низ – отрицательно. Таким образом, кинетическая энергия восходящих потоков воздуха преобразуется в электрическую энергию разделённых зарядов. Всё готово для разряда молнии: происходит пробой воздуха, и отрицательный заряд с нижней части грозовой тучи перетекает на землю.

Итак, чтобы образовалось грозовое облако, необходимы восходящие потоки тёплого и влажного воздуха. Известно, что концентрация насыщенных паров растёт с повышением температуры и максимальна летом. Разница температур, от которой зависят восходящие потоки воздуха, тем больше, чем выше его температура у поверхности земли, т.к. на высоте нескольких километров температура не зависит от времени года. Значит, интенсивность восходящих потоков максимальна тоже летом. Поэтому и грозы у нас чаще всего летом, а на севере, где и летом холодно, грозы довольно редки.

? Почему лёд скользкий?

Узнать, почему по льду можно скользить, учёные пытаются в течение последних 150 лет. В 1849 г. братья Джеймс и Уильям Томсон (лорд Кельвин) выдвинули гипотезу, согласно которой лёд под нами плавится оттого, что мы на него давим. И поэтому мы скользим уже не по льду, а по образовавшейся плёнке воды на его поверхности. Действительно, если увеличить давление, то температура плавления льда понизится. Однако, как показали эксперименты, чтобы понизить температуру плавления льда на один градус, необходимо давление увеличить до 121 атм (12,2 МПа). Попробуем посчитать, какое давление оказывает спортсмен на лёд, когда скользит по нему на одном коньке длиной 20 см и толщиной 3 мм. Если считать, что масса спортсмена 75 кг, то его давление на лед составит около 12 атм. Таким образом, стоя на коньках, мы едва ли можем понизить температуру плавления льда больше, чем на десятую градуса по шкале Цельсия. Значит, объяснить скольжение по льду в коньках и тем более в обычной обуви, опираясь на предположение братьев Томсонов, невозможно, если температура за окном, например, –10 °С.

В 1939 г., когда стало ясно, что понижением температуры плавления скользкость льда не объяснить, Ф.Бауден и Т.Хьюз предположили, что тепло, необходимое для плавления льда под коньком, даёт сила трения. Однако эта теория не могла объяснить, почему так тяжело бывает даже стоять на льду, не двигаясь.

С начала 1950-х гг. учёные стали считать, что лёд скользкий всё-таки из-за тонкой плёнки воды, образующейся на его поверхности в силу каких-то неизвестных причин. Это вытекало из опытов, в которых изучали силу, необходимую для того, чтобы рассоединить касающиеся друг друга ледяные шарики. Оказалось, что, чем ниже температура, тем меньше сила нужна для этого. Значит, на поверхности шариков есть плёнка жидкости, толщина которой увеличивается с температурой, когда она ещё гораздо ниже температуры плавления. Кстати, так полагал и Майкл Фарадей ещё в 1859 г., не имея на то никаких оснований.

Только в конце 1990-х гг. изучение рассеяния на образцах льда протонов, рентгеновских лучей, а также исследования с помощью атомно-силового микроскопа показали, что его поверхность не является упорядоченной кристаллической структурой, а скорее похожа на жидкость. К такому же результату пришли и те, кто изучал поверхность льда с помощью ядерного магнитного резонанса. Оказалось, что молекулы воды в поверхностных слоях льда способны вращаться с частотами, в 100 тысяч раз большими, чем те же молекулы, но в глубине кристалла. Значит, на поверхности молекулы воды уже не находятся в кристаллической решётке, – силы, заставляющие молекулы находиться в узлах гексагональной решетки, действуют на них только снизу. Поэтому поверхностным молекулам ничего не стоит «уклониться от советов» молекул, находящихся в решётке, и к такому же решению приходят сразу несколько поверхностных слоёв молекул воды. В результате на поверхности льда образуется плёнка жидкости, служащая хорошей смазкой при скольжении. Кстати, тонкие плёнки жидкости образуются на поверхности не только льда, но и некоторых других кристаллов, например, свинца.

Схематическое изображение кристалла льда в глубине (внизу) и на поверхности

Толщина жидкой плёнки растёт с ростом температуры, т.к. больше молекул вырывается из гексагональных решёток. По некоторым данным, толщина водной плёнки на поверхности льда, равная около 10 нм при –35 °С, увеличивается до 100 нм при –5 °С.

Наличие примесей (молекул, отличных от воды) тоже мешает поверхностным слоям образовывать кристаллические решётки. Поэтому увеличить толщину жидкой плёнки можно, растворив в ней какие либо примеси, например, обычную соль. Этим и пользуются коммунальные службы, когда борются зимой с обледенением дорог и тротуаров.

Люди всегда уделяли большое внимание грозам. Именно их связывали с большинством главенствующих мифологических образов, вокруг их появления строили догадки. Наука разобралась в этом сравнительно недавно - в XVIII веке. Многих мучает вопрос до сих пор: почему зимой не бывает грозы? Далее в статье мы с этим разберемся.

Как происходит гроза?

Здесь действует обычная физика. Гроза - природное явление в слоях атмосферы. От обычного ливня она отличается тем, что во время любой грозы возникают сильнейшие электрические разряды, объединяющие кучевые дождевые облака между собой или с землей. Эти разряды сопровождаются также громкими звуками раскатов грома. Часто усиливается ветер, порой достигая шквально-ураганного порога, идет град. Незадолго до начала воздух, как правило, становится душным и влажным, достигает высокой температуры.

Виды грозы

Существуют два основных типа гроз:

внутримассовые;

фронтальные.

Внутримассовые грозы возникают в результате обильного прогревания воздуха и, соответственно, столкновения горячего воздуха у поверхности земли с холодным воздухом наверху. Из-за этой особенности они довольно строго привязаны ко времени и, как правило, начинаются во второй половине дня. Над морем они могут пройти и ночью, во время движения над отдающей тепло поверхностью воды.

Фронтальные грозы возникают при столкновении двух фронтов воздуха - теплого и холодного. Определенной зависимости от времени суток они не имеют.

Частота гроз зависит от средних температур в регионе, где они происходят. Чем ниже температура - тем реже они будут случаться. На полюсах их можно встретить всего раз в несколько лет, и они крайне быстро заканчиваются. Индонезия же, например, славится частыми затяжными грозами, которые могут начинаться чаще двухсот раз в год. Они, однако, обходят пустыни и другие территории, где редко идут дожди.

Почему происходят грозы?

Ключевой причиной происхождения грозы становится как раз неравномерное прогревание воздуха. Чем выше разность температур у земли и на высоте, тем сильнее и чаще будут происходить грозы. Вопрос остается открытым: почему зимой не бывает грозы?

Механизм того, как происходит это явление, следующий: теплый воздух от земли согласно закону теплообмена стремится вверх, в то время как холодный воздух из верхней части облака вместе с содержащимися в нем льдинками - опускается вниз. В результате этого круговорота в частях облака, поддерживающих разную температуру, возникает два разнополюсных электрических заряда: положительно заряженные частицы скапливаются внизу, а отрицательно - наверху.

Каждый раз при их столкновении между двумя частями облака проскакивает огромная искра, которая, собственно, и является молнией. Звук взрыва, с которым эта искра разрывает раскаленный воздух, и есть всем известный гром. Скорость света выше скорости звука, поэтому до нас молния и гром доходят не одновременно.

Типы молний

Все не раз видели обычную молнию-искру и уж точно слышали о Тем не менее этим все разнообразие молний, вызываемых грозами, не исчерпывается.

Всего существует четыре основных типа:

1. Молнии-искры, бьющие среди облаков и не касающиеся земли.
2. Ленточные, соединяющие облака и землю, - те самые опасные молнии, которых следует опасаться больше всего.
3. Горизонтальные молнии, рассекающие небо ниже уровня облаков. Они считаются особенно опасными для жителей верхних этажей, поскольку могут спускаться достаточно низко, но с землей не соприкасаются.
4. Шаровые молнии.

Ответ на этот вопрос довольно прост. Почему зимой не бывает грозы? Из-за низких температур у самой земной поверхности. Не возникает резкого контраста между теплым воздухом, разогретым внизу, и холодным воздухом из верхних слоев атмосферы, таким образом, электрический заряд, содержащийся в облаках, всегда отрицательный. Вот почему зимой не бывает грозы.

Разумеется, из этого следует, что в жарких странах, где температура зимой остается положительной, они продолжают происходить вне зависимости от времени года. Соответственно, в холодных точках мира, например в Арктике или в Антарктиде, гроза - величайшая редкость, сравнимая с дождем в пустыне.

Весенняя гроза, как правило, начинается, в конце марта или в апреле, когда почти полностью сходит снег. Ее появление означает, что земля прогрелась в достаточной степени, чтобы отдавать тепло и быть готовой к посевам. Поэтому с весенними грозами связано множество народных примет.

Ранняя весенняя гроза может быть вредна для земли: как правило, она происходит во время аномально теплых дней, когда погода еще не устоялась, и приносит с собой ненужную еще влажность. После этого землю часто сковывает льдом, она промерзает и обеспечивает плохой урожай.

Предосторожности во время грозы

Во избежание удара молнии не следует останавливаться возле высоких объектов, особенно одиночных - деревьев, труб и других. По возможности вообще лучше не находиться на возвышенности.

Вода - отличный проводник электричества, поэтому первое правило для тех, кто застигнут грозой, - не находиться в воде. Ведь если молния ударит в водоем даже на значительном удалении, разряд легко достигнет стоящего в нем человека. То же касается и сырой земли, поэтому контакт с ними должен быть минимален, а одежда и тело - по возможности сухими.

Не следует контактировать с бытовыми электроприборами или мобильными телефонами.

Если гроза застала в автомобиле - лучше его не покидать, резиновые шины дают хорошую изоляцию.

Прежде, чем выяснить, бывает ли гроза зимой, следует определить, что же такое вообще представляет собой это природное явление, что его вызывает и без чего оно невозможно в принципе.

Причины возникновения грозы

Для образования грозового фронта необходимы три основные составляющие: влага, перепад давления, вследствие чего образуется грозовое облако, и мощная энергия. Основным источником энергии является небесное светило солнце, которое освобождает энергию при сгущении пара. В силу того, что в зимний период наблюдается недостаток солнечного света и тепла, подобная энергия не может вырабатываться в достаточной степени.

Следующим компонентом является влага, но вследствие поступления ледяного воздуха, атмосферные осадки наблюдаются в виде снега. При приходе весны температура воздуха становится выше, и в воздухе образуется значительное количество влаги, достаточной для образования грозы. Вообще, чем больше ее в воздухе, тем большей силой обладает электрический разряд молнии.

Не менее нужный компонент – это давление, перепады которого в холодный зимний период также случаются крайне редко. Для его образования нужны два противоположных потока воздуха – теплый и холодный. У поверхности земли в зимний период превалирует холодный воздух, который почти не прогревается, поэтому при встрече с таким же холодным воздухом в верхних слоях не происходит достаточного скачка давления. Исходя из всего этого, объективная возможность возникновения грозы зимой практически невозможна .

Интересно:

Что такое Роза ветров и как она составляется?

Однако в последние годы Земля переживает не самые лучшие свои времена, вследствие жизнедеятельности человека и других вероятных источников воздействия. Климат претерпевает изменения, мы стали часто наблюдать затянувшуюся осень с положительной температурой воздуха и существует реальная возможность в будущем наблюдать самые настоящие грозы и сильные дожди зимой.

Снежная гроза на территории России

Существует такое понятие, как снежная, или снеговая гроза, но явление это крайне редкое и происходит в основном на берегах больших незамерзающих водоемов: морей и озер. В России снежные грозы чаще всего бывают в Мурманске, приблизительно раз в год. Впрочем, это атмосферное явление, хоть и редко, можно наблюдать на территории европейской части России. Так, например, они были зафиксированы в Москве в первом зимнем месяце в 2006 году, причем два раза и один раз 19 Января 2019 года.

На южных территориях с теплым влажным климатом грозы происходят постоянно, вне зависимости от поры года. Конечно, редко, но можно все-таки наблюдать это атмосферное явление зимой в России. На европейской и западносибирской территории нашей страны грозовые фронты возникают в результате проникновения туда циклонов, поступающих с теплых морей. При этом наблюдается повышение температуры воздуха до плюсовой, и при встрече двух потоков воздуха – теплого и холодного с севера, происходят грозы.

В последнее время наблюдается увеличение активности грозовой деятельности. Наиболее часто это явление происходит в первые два месяца зимы – декабрь и январь. Грозы при этом очень непродолжительные, длятся они всего несколько минут и в основном происходят при температуре воздуха выше 0 градусов, и только 3% наблюдается при пониженной – от -1 до -9.