Последнее обновление 18 мая, 2021
Ледяные кристаллы, летящие с неба и сметающие все на своем пути, вызывают бурю эмоций людей. Град — явление опасное и неприятное, если застанет человека на улице. Кроме этого, осадки нанесут финансовый ущерб огородникам, агрономам, и всему сельскому хозяйству. Столкнувшись с такой стихией, человек невольно задумывается — из чего состоит град и откуда он берется.
Что такое град и из чего состоит
Град образуется благодаря круговороту воды в природе. В результате испарения в жаркую летнюю погоду воздух насыщается влагой и поднимается в атмосферу. Чем выше поднимается пар, тем ниже становится его температура, а влага конденсируется. Образуется большое кучевое облако. Нижняя грозовая туча имеет характерный темный, почти черный цвет, и свисает прямо над землей. Градовая туча находится на высоте 5–9 км, имеет изодранные концы пепельного цвета. Общая картина сразу дает понять, что внутри нагромождения бушуют многочисленные процессы, предвещающие стихию.
Облако постепенно переполняется и выбрасывает воду в виде дождя. В слишком жаркие дни за счет мощного потока воздуха (10 м/с) испарения поднимаются настолько высоко, что пар переохлаждается и замерзает. Капли могут сталкиваться с инородными вкраплениями — песчинками и пылью, которые становятся сердцевиной кристалла.
На расстоянии более 5 км от земли льдинки начинают хаотично двигаться. Когда поток воздуха теряет силу, замерзшие капли, поддавшись гравитации, начинают опускаться под своей тяжестью. По пути они встречают новую порцию пара, пыли и песка, принесенную восходящим воздухом.
Ледяной шарик долго путешествует в атмосфере, неоднократно поднимается и опускается. Может растаять и выпасть в виде дождя. При наличии располагающих факторов в виде высокой скорости и низкой температуры воздуха в атмосфере, кристаллики обрастают новыми слоями льда и становятся тяжелыми. Достигнув максимальных размеров, с которыми сила воздуха не справляется, град покидает облако и обрушивается на землю.
Структура и размер
Структура и размер горошины может рассказать историю своего происхождения и возраст. В разрезе льдинки просматривается множество слоев льда. Их количество подскажет, сколько раз кристалл поднимался и опускался в облаке. Чем дольше льдинка путешествовала, тем крупнее она выросла.
Размер осадков колеблется от спичечной головки до куриного яйца. В среднем — это 1, 27 см в диаметре. Размер одной градины в России достигает 4 см.
Выпадение кристалла гигантского размера было зафиксировано в июне 1904 г. — 0, 5 кг.
По пути на землю шарик попадает в потоки теплого воздуха и теряет верхние слои льда. За счет вкраплений из песка и пыли осадки приобретают необычные оттенки.
Обычно льдины имеют форму шара со снежным центром, но не обязательно. Часто встречаются градинки в форме различных геометрических фигур: конусов, параллелепипедов, трапеций. Бывают овальные, с острыми концами, в виде пластинок.
Когда и где идет град
Природное явление в виде града характерно для средней широты. В тропических странах подобных осадков почти никогда не бывает, так как для их образования нужны низкие температуры воздуха в нижних слоях атмосферы. А если случаются, то в горных районах и не чаще 1 раза в 4 года. Не встречаются градовые осадки и в заполярье.
В умеренных широтах частота выпадения зависит от местных условий. Вероятность выпадения пропорциональна близости расположения моря, характеру суши, температурному режиму. Над сушей ледяные кристаллы образовываются чаще, чем над морем. Причина этому — необходимость мощного воздушного потока, которого надо морем недостаточно. Вблизи моря вероятность выпадения существенно выше, чем вдали. Поэтому в приморских странах градовые осадки случаются несколько раз в год.
Самые крупные осадки случаются в горных районах, которым характерно неравномерное прогревание поверхности земли. Водяной пар заносится потоком воздуха на высоту свыше 8 км, где преобладает очень низкий температурный режим (-40 ⁰C). С такой высоты осадки несутся со скоростью 160 км/ч.
Град никогда не появляется в одиночестве. Его верными спутниками являются: гроза, дождь и ливень. Смерчи и ураганы являются предвестниками падения ледышек с неба, так как свидетельствуют об образовании вихревых ветров, устремленных вверх. Когда поток воздуха не справляется с массой образованных кристаллов, они летят на землю. Чаще град выпадает одновременно с дождем, иногда появляется первым.
Осадков в виде града не бывает зимой. При низких температурах охлажденный конденсат располагается в снежных облаках. В холодное время года может пойти ледяной дождь, а это абсолютно другое природное явление. В летнее время град происходит после полудня, когда испарилось достаточное количество влаги. Вероятность сохраняется до 22.00.
Часто люди задаются вопросом — бывает ли град в ночное время суток? Для образования осадков требуются: мощный нагрев поверхности суши и сильные восходящие потоки воздуха. Только в этом случае хрусталики будут иметь такой размер, который позволит им долететь до земли и не растаять. Ночью такой возможности нет. Единственный шанс для появления града в темное время суток — возникновение большой грозовой тучи.
Выпадение града происходит узкими длинными полосами, и заканчивается примерно через 10 мин. Это является небольшим утешением, учитывая обстоятельства причиняемого ущерба.
Чем опасен град
Для имущества
Выпадение града часто носит стихийный характер. В сопровождении грозы и ливня стремительно несущиеся с неба ледяные шары беспощадно вредят всему, что встречается на пути. Град появляется внезапно. В течение нескольких минут природное явление способно нанести немалый ущерб имуществу людей. Ледышки разбивают стекла машин, оставляют вмятины на металле. Наносится порча окна жилищу: разрушаются крыши и окна.
Для сельского хозяйства
Град выпадает узкими длинными полосами, поэтому может погубить целые поля с посевами зерна и фруктовые сады. Страдают бахчевые, кофейные, чайные, виноградные, табачные, масличные плантации. В России подобные осадки полностью уничтожают урожай на территории более 140 тысяч га. Ущерб наносится 300 тысяч га площади.
Стихийное бедствие может привести к травмированию целых стад животных, находящихся на выгуле. Высок риск повреждений и гибели мелкого домашнего скота и птицы.
Для человека
Крупные осадки опасны для человека. Мелкие горошины причиняют боль и оставляют синяки на теле. Ледышки большого размера способны нанести вред здоровью людей, вплоть до потери сознания и серьезных травм.
Нередки случаи размыва дорог, что становится причиной аварий. Большие потоки образовывают преграды на трассах, способствуют непроходимости и формированию пробок. Возможен обрыв линий электропередач, распределительных устройств.
Меры предосторожности
Для предотвращения неприятностей следует проявить свою наблюдательность. Град происходит при наличии туч особенной формы, размера и цвета. Появление многоярусных кучевых облаков серого цвета с воронкой в нижней части, предупредит о скором выпадении ледяных осадков. Метеорологический прогноз в средствах массовой информации даст подробные сведения о погоде, в том числе об осадках.
Своевременная осведомленность даст шанс предотвратить ущерб: предварительно собрать урожай, закрыть молодые побеги и посевы, поставить автомобиль под укрытие, спрятать ценные предметы. А главное — не выходить на улицу, не выпускать детей и животных.
Если осадки застали человека на улице, необходимо найти убежище. Деревья — самый неподходящий вариант укрытия. Гроза является непременным спутником выпадения града, и молния может ударить в дерево. Поврежденные льдинами ветки нанесут не меньший вред здоровью, чем сами осадки.
Если оптимального варианта укрытия не нашлось, можно воспользоваться собственной одеждой, свернув ее в несколько слоев и накрыть голову. Для защиты подойдут доски, фрагменты металла и пластмассы.
В случае, если град настиг человека в собственном транспортном средстве, покидать его не рекомендуется. Нужно найти стоянку с навесом, заехать ближайший гараж, остановиться под мостом. Лучше держаться подальше от окон и закрыть голову. Если есть возможность — спрятаться под покрывалом или верхней одеждой.
Находясь в помещении, следует принять меры безопасности, как при грозе: закрыть окна и отойти подальше, выключить свет, отсоединить бытовые приборы от электропитания.
Способы предотвращения и предупреждения
С давних времен люди выяснили, что падению градовых осадков мешают резкие и громкие звуки. Заметив характерные тучи, обыватели начинали стрелять из пушек, бить в набат. Такая мера избавляла хозяйственников от потери урожая, спасала животных.
В настоящее время для этой цели используют зенитные установки. Противоградовые пушки выпускают заряд в направлении черных кучевых облаков. Звук разрыва детонатора доносится до туч, а крупинки пороха содействуют образованию капель на небольшой высоте. Кристаллы не формируются, а вода выпадает на землю в виде дождя. Такие установки располагаются в Краснодарском и Ставропольском краях, на Северном Кавказе и в Южном федеральном округе. В зоне их действия во время эксплуатации запрещены полеты самолетов в целях предотвращения авиакатастроф.
Другой способ предотвращения формирования льдинок — внесение в облако специального химического состава, который способствует созданию дополнительных хрусталиков льда. Когда крупинок мало, они обрастают многочисленными слоями льда и становятся объемными. В таком случае падения града не избежать. Влага из облака равномерно распределяется по вновь образованным градинкам в облаке. Это не позволяет появиться кристаллам большого размера, а мелкие осадки не нанесут существенного ущерба. Возможно, они выпадут в виде дождя.
С целью создания большого количества дополнительных ядер, самолеты рассеивают искусственную пыль над кучевым облаком. Это еще один способ избежать формирования крупных кристаллов. Каждая новая льдинка берет на себя определенное количество влаги и обледеневает. Облако наполняется многочисленными малыми градинками, не представляющими опасность.
Интересные факты
- Точного и научно обоснованного ответа на вопрос «Как образуется град?» — нет. Учеными разных времен был выдвинут ряд предположений о механизме образования ледяных кристаллов. Ни одна из этих теорий не была утверждена.
- В середине прошлого столетия в результате многочисленных исследований, подкрепленных научной литературой и знаниями, была представлена гипотеза, которую признала Всемирная метеорологическая организация. Гипотеза говорит, что образование градин происходит из-за испарения влаги с поверхности суши, которая с потоками воздуха поднимается в атмосферу, затем конденсируется, охлаждается, и при низких температурах замерзает. Официально она действует и сейчас. Но исследования продолжаются, и появляются новые предположения и факты.
- Теория возникновения града, которую принято считать основной, имеет существенные противоречия. Ученые разных стран провели ряд опытов и испытаний. Основываясь на полученных данных, проведя определенные параллели, пришли к выводу — град всегда появляется после грозы. Без разряда молнии ледяных осадков не бывает. Но бывают грозы без града.
- В момент разряда молнии с огромной скоростью выделяется значительное количество тепла, которое интенсивно испаряется в канале. С окончанием сверкания испарение влаги прекращается, происходит быстрая конденсация. Капли моментально охлаждаются и замерзают. Таким образом появляются ледяные кристаллы.
- Согласно новым исследованиям, для образования града вовсе не нужны низкие температуры в атмосфере. Льдинки появляются благодаря мощному разряду молнии в низких слоях при положительной температуре. Размер кристаллов зависит от интенсивности разряда. С окончанием молнии прекращается и падение градовых осадков.
