Ответ от юля хворрова
[новичек]
я знаю только кагда бывает
ПОЧЕМУ БЫВАЕТ ГРАД
Град - это кусочки льда (обычно неправильной формы) , которые выпадают из атмосферы с дождем или без него (сухой град) . Град выпадает преимущественно летом из очень мощных кучево-дождевых облаков и обычно сопровождается грозой. В жаркую погоду градины могут достигать величины голубиного и даже куриного яйца.
Сильнейшие градобития известны еще с древнейших времен по летописям. Случалось, что не только отдельные районы, но даже целые страны подвергались градобитиям. Такие явления бывают и в наши дни.
29 июня 1904 г. в Москве выпал крупный град. Вес градин достигал 400 Г и более. Они имели слоистое строение (как у луковицы) и наружные шипы. Град падал отвесно и с такой силой, что стекла теплиц и оранжерей были словно прострелены ядрами: края образовавшихся отверстий в стеклах оказались совершенно гладкими, без трещин. В почве градины выбивали углубления до 6 см.
11 мая 1929 г. сильный град выпал в Индии. Встречались градины 13 см в диаметре и весом в килограмм! Это самый крупный град, когда-либо отмеченный метеорологией. На земле градины могут смерзаться в большие куски, чем и объясняются удивительные рассказы о размерах градин величиной с конскую голову.
История градины отражена в ее структуре. В разрезанной пополам круглой градине можно видеть чередование прозрачных слоев с непрозрачными. Степень прозрачности зависит от скорости замерзания: чем оно идет быстрее, тем менее прозрачен лед. В самом центре градины всегда видно ядро: оно похоже на зерно «крупы» , которая часто выпадает зимой.
Скорость замерзания градин зависит от температуры воды. Вода замерзает обычно при 0°, но в атмосфере дело обстоит иначе. В воздушном океане капли дождя могут оставаться в переохлажденном состоянии при очень низких температурах: минус 15-20° и ниже. Но стоит только переохлажденной капле столкнуться с кристалликом льда, как она мгновенно замерзнет. Это уже зародыш будущей градины. Возникает он на высотах более 5 км, где и летом температура ниже нуля. Дальнейший рост градины происходит при иных условиях. Температура градины, падающей под действием собственной тяжести из высоких слоев облака, ниже температуры окружающего воздуха, поэтому на градине оседают капельки воды, и водяной пар из которых состоит облако. Градина начнет укрупняться. Но пока она мала, и даже умеренный восходящий поток воздуха подхватывает ее и несет в верхние части облака, где холоднее. Там она охлаждается и при ослаблении ветра начинает снова опускаться. Скорость восходящего потока то усиливается, то уменьшается. Поэтому градина, совершив несколько раз «путешествие» вверх и вниз в мощные облака, может вырасти до значительных размеров. Когда она отяжелеет настолько, что восходящий поток уже не в состоянии будет ее поддерживать, градина упадет на землю. Иногда с края тучи выпадает «сухой» град (без дождя) , где восходящие потоки значительно ослабли.
Итак, для образования крупного града нужны очень сильные восходящие потоки воздуха. Для поддержания в воздухе градины диаметром в 1 см необходим вертикальный поток со скоростью 10 м/сек, для градины диаметром в 5 см - 20 м/сек и т. д. Такие бурные потоки были обнаружены в градовых облаках нашими летчиками. Еще большие скорости - ураганные - зафиксированы кинокамерами, которые с земли снимали растущие вершины облаков.
Ученые с давних пор пытались найти средства для рассеивания градовых туч. В прошлом столетии были построены пушки для стрельбы по тучам. Они выбрасывали в высоту вихревое дымовое кольцо. Предполагали, что вихревые движения в кольце могут помешать образованию града в туче. Оказалось, однако, что, несмотря на частую стрельбу, град продолжал выпадать из градовой тучи с прежней силой, так как энергия вихревых колец была ничтожна. В наши дни эта задача принципиально решена, и главным образом усилиями Российских ученых.
Град - осадки в виде сферических частиц или кусочков льда (градины) диаметром от 5 до 50 мм, иногда больше, выпадающие изолированно или же в виде неправильных комплексов. Градины состоят только из прозрачного льда или ряда его слоев толщиной не менее 1 мм, чередующихся с полупрозрачными слоями. Выпадение града наблюдается обычно при сильных грозах.
Образование града.
А каков механизм образования града? Гипотезы по этому поводу еще в первой половине XVII века строил Декарт. Однако научную теорию градовых процессов и методов воздействия на них создали физики совместно с метеорологами лишь в середине прошлого века.
Поднимающийся от земной поверхности в жаркий летний день теплый воздух охлаждается с высотой, а содержащаяся в нем влага конденсируется, образуется облако. Минуя на некоторой высоте нулевую изотерму, мельчайшие капли воды становятся переохлажденными. Переохлажденные капли в облаках встречаются даже при температуре минус 40°.
Град образуется в мощном кучевом облаке при сильных восходящих потоках воздуха. Скорость их обычно превышает 15 м/сек (средняя скорость пассажирского поезда). На этих потоках поддерживаются крупные переохлажденные (до -10…-20°С) капли воды. Чем выше, тем меньше скорость воздушных потоков, тем труднее им удерживать капли. Но эти капли очень нестабильны. Поднятые с земной поверхности мельчайшие частицы песка, соли, продукты сгорания и даже бактерии при столкновении с переохлажденными каплями нарушают хрупкий баланс. Переохлажденные капли, вступившие в контакт с твердыми ядрами конденсации, превращаются в ледяной зародыш градины.
Мелкие градины существуют в верхней половине почти каждого кучево-дождевого облака, но чаще всего такие градины при падении к земной поверхности тают. Так, если скорость восходящих потоков в кучево-дождевом облаке достигает 40 км/час, то они не в силах удержать зародившиеся градины, поэтому, проходя сквозь теплый слой воздуха между нулевой изотермой (в среднем высота от 2,4 до 3,6 км) и земной поверхностью, они выпадают из облака в виде 
мелкого "мягкого" града, либо и вовсе в виде дождя. В противном случае восходящие потоки воздуха поднимают мелкие градины до слоев воздуха с температурой от -10 до -40 градусов (высота между 3 и 9 км), диаметр градин начинает расти, достигая порой диаметра нескольких сантиметров.
На высоте 8-10 км, где температура достигает -35…-40°С, капли замерзают, образуются ледяные частички - зародыши градин. Ударяясь друг о друга, сталкиваясь с еще не успевшими замерзнуть переохлажденными каплями, они примораживают их к себе, толстеют, тяжелеют и опускаются в более низкие облака, где переохлажденных капель еще больше. Чтобы "набрать" в диаметре 1 см, каждая градина должна испытать примерно 100 миллионов столкновений с облачными капельками.
Стоит отметить, что в исключительных случаях скорость восходящих и нисходящих потоков в облаке может достигать 300 км/час! А чем выше скорость восходящих потоков в кучево-дождевом облаке, тем крупнее град. Для образования градины размером с шар для гольфа потребуются более 10 миллиардов переохлажденных капель воды, а сама градина должна оставаться в облаке как минимум 5 - 10 минут, чтобы достичь столь крупного размера. Стоит заметить, что на формирование одной капли дождя необходим примерно миллион таких мелких переохлажденных капель. Градины диаметром более 5 см встречаются в супер-ячейковых кучево-дождевых облаках, в которых наблюдаются очень мощные восходящие воздушные потоки. Именно супер-ячейковые грозы порождают смерчи (торнадо), сильные ливни и интенсивные шквалы.
Когда градина достигает такой массы, что восходящий поток не в силах ее удержать, она устремляется к поверхности земли, и мы наблюдаем выпадение крупного града. При наблюдении града, аккуратно разрезав градину, вы заметите, что матовые слои льда будут чередоваться в виде колец со слоями прозрачного льда. Таким образом, по количеству таких колец можно определить сколько раз градина была поднята восходящими потоками воздуха в облаке.
Скорость падения градины диаметров 4 см может достигать 100, а более крупные градины устремляются к земле со скоростью 160 км/час. Нетрудно догадаться, какие разрушения могут причинять градобития. Но и не каждая крупная градина достигнет земли: падая в облаке, градины сталкиваются друг с другом, при этом разрушаясь и превращаясь в более мелкие градины, тающие в теплом воздухе. В среднем 40 - 70% образовавшихся градин так и не достигают поверхности земли, тая в теплом воздухе. Град выпадает обычно при сильных грозах в теплое время года, когда температура у поверхности земли не ниже 20°С.
Выпадение града происходит лавинообразно. Иногда, за считанные минуты град покрывает землю ледяными шариками слоем 5-7 см. В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см! Чаще всего выпадение града проходит узкой (не больше 10 километров), но длинной (иногда на стони километров) полосой. Площадь зоны градобитий может меняться от одного гектара до нескольких десятков километров. В последнем случае зоны градобитий соответствуют линии шквала.
Град - бедствие менее страшное, чем ураган или землетрясение, но и он, как в старые времена, так и сейчас, нередко наносит огромные убытки. Град ломает виноградные лозы и ветки фруктовых деревьев, сбивает с них плоды, уничтожает посевы зерновых, ломает стебли подсолнечника и кукурузы, выбивает табачные и бахчевые плантации. Нередко от ударов градин гибнет домашняя птица, мелкий, а иногда и крупный рогатый скот.
В 1593 году "…в воскресенье одиннадцатого дня июня месяца, в день Святой Троицы, к семи часам вечера случилась такая сильная гроза с громом, молнией, дождем и градом, о которой до тех пор люди не слыхали. Некоторые градины… весили от 18 до 20 фунтов каждая. В результате этого был нанесен большой ущерб посевам и разрушено много церквей, замков, домов и других сооружений. Виноградники не плодоносили после этого 5-6 лет; лес был выкорчеван и повален на землю. Такой ужас охватил народ, что не было человека, как бы смел он ни был, который не готовился бы к смерти. Многие были убиты и ранены, другие потеряли рассудок. Погибло много скота, как домашнего, так и дикого". Это выдержка из хронологических записей, которые велись в одном их южных департаментов Франции. Может быть, здесь есть некоторое преувеличение, известно, что "у страха глаза велики". Сомнителен столь большой вес градин, но надо учесть, что в те времена фунт как единица веса имел несколько значений. Однако ясно, что это было ужасное стихийное бедствие, одно из самых катастрофических градобитий, обрушившихся на Францию.
В восточной части штата Колорадо (США) ежегодно происходит около шести градобитий, каждое из них приносит огромные убытки. В нашей стране градобития чаще всего случаются на Северном Кавказе, в Грузии, Армении, в горных районах Средней Азии. Вот одно из лаконичных сообщений метеостанции Нальчика: "С 9 на 10 июня 1939 года... выпал град величиной с куриное яйцо, сопровождающийся сильным ливнем. В результате погибло свыше 60 тысяч га пшеницы и около 4 тысяч га других культур; было убито около 2 тысяч овец".
Давно подмечено, что есть районы, которые из года в год страдают от града. Некоторые земледельцы даже убеждены, что на отдельных полях градом непременно выбьет посевы, в то время как соседний участок не пострадает. Для жителей Англии - град большая редкость, а французские виноградари, живущие по другую сторону Ла-Манша, проклинают его несколько раз в год. В тропиках град почти никогда не выпадает, хотя грозы там полыхают часто. Так, в Браззавиле за год бывает до 60 гроз, однако за всю историю города град там ни разу не зарегистрирован.
Когда рассказывают о выпавшем граде, прежде всего отмечают размеры градин. Они обычно все разные по величине. Обращают на себя внимание самые крупные. И вот мы узнаем о совершенно фантастических градинах. В Индии и Китае известны случаи падения с небес ледяных глыб весом 2-3 килограмма. Рассказывают даже о таком печальном происшествии: в 1961 году в Северной Индии тяжелая градина убила слона. В наших умеренных широтах наблюдались градины весом около килограмма. Известен случай, когда в Воронеже град разломал черепицу на крыше дома, пробил металлическую крышу автобуса. Это косвенные признаки, по которым тоже судят о величине градин. Иногда удается сделать фотоснимки с масштабом - рядом с градиной помещают предмет хорошо известных размеров (монету, часы, спичечный коробок, а еще лучше - линейку.)
Одна из градин, сфотографированная в США, имела диаметр 12 см, 40 см по окружности, а весила 700 г. Во Франции зарегистрированы удлиненные градины величиной примерно с ладонь (15 Х 9 см). Вес отдельных градин достигал 1200 г! И таких градин на один квадратный метр выпало штук 5-8. Так что древние летописцы, возможно, не очень преувеличивали увиденное.
Но это все случаи исключительные. Обычно даже градины диаметром от 25 мм встречаются редко. Не всякий старожил может вспомнить град размером с куриное яйцо…
Борьба с градом:
Во все времена самый большой ущерб град наносил сельскому хозяйству. Поэтому с очень давних времен люди начали искать средства борьбы с этим стихийным бедствием. Геродот рассказывает о том, как фракийцы пускали стрелы в градовые облака. Конечно, это был жест отчаяния. И в более поздние века по облакам стреляли из ружей, из пушек. Но стреляющие не представляли, что, собственно, должен сделать снаряд с облаком. И даже уже в нашем веке попытки использовать для борьбы с градовым облаком современнейшую технику - авиацию и ракеты - заканчивались безрезультатно. Известно, что в Италии в сезон 1955 года было выпущено по облакам, несущим град, около ста тысяч ракет.
Подсчитано, что на создание летнего кучевого облака природа "затрачивает" миллионы киловатт. Поневоле задумаешься: есть ли сила, способная его разрушить? К счастью, как выяснили метеорологи, разрушать облака и не требуется. Атмосферные процессы иногда находятся в столь неустойчивом состоянии, что при сравнительно небольшом вмешательстве можно подтолкнуть их ход в желаемом направлении.
Именно этого и добиваются метеорологи, штурмующие облака. Размеры градовых облаков огромны, иногда несколько тысяч квадратных километров, попасть снарядом и в такую цель нетрудно, но и результат от этого ничтожен - не более чем слону дробина. Нужно было найти уязвимое место - "ахиллесову пяту" гигантского облака. Расчеты и эксперименты метеорологов и физиков показали, что град зарождается в сравнительно небольшой (20-30 кубических километров), так называемой крупнокапельной зоне облака, и именно на нее надо оказать "нажим". Но как это сделать?
Самый эффективный способ - искусственно создать большое количество зародышей града. Каждый "новорожденный" будет перехватывать капельки переохлажденной воды, а запасы ее в облаке ограничены. Каждый из зародышей препятствует росту другого, поэтому градины получаются небольшие. Такой град, выпадая на землю, не принесет серьезного урона, а очень возможно, что вместо града пройдет ливень. Это уже победа!
Искусственные зародыши града создаются, когда в переохлажденную часть облака вносят сухую углекислоту или йодистое серебро, свинец. Один грамм создает 1012 (триллион) ледяных кристаллов.
Трудность в том, чтобы определить градовую зону в облаке и вовремя распылить там реагенты. В целом вся борьба с градом напоминает противовоздушную оборону.
Радиолокаторы обнаруживают градовое облако почти за 40 км до защищаемых территорий. Градовые облака развиваются очень быстро. Весь процесс образования града занимает 30-40 минут, поэтому воздействовать на облако надо не позже чем через 15-20 минут после начала его бурного развития. Уточняют координаты крупнокапельной зоны и пускают в ход зенитные орудия, снабженные специальными снарядами, или ракетами.
Большая противоградовая ракета "Облако" несет примерно 3 кг специального реагента. В голове и хвосте ракеты дистанционные механизмы, которые на необходимой высоте и на определенном участке траектории полета ракеты воспламеняют пиросостав и выбрасывают парашют. Ракета спускается на парашюте, выделяя дым, содержащий мельчайшие частички йодистого свинца. Полет ракеты проходит через переохлажденные части облака, где на частицах аэрозоля образуются мириады ледяных кристаллов. Они-то и становятся искусственными зародышами градин.
Сделав свое дело, ракета медленно опускается на землю и становится обычно добычей ребятишек. Она совершенно безопасна, что позволяет вести работы в густонаселенной местности. Дальность действия "Облака" - 10 км.
Градом называются особого рода ледяные образования, выпадающие иногда из атмосферы и причисляемые к атмосферным осадкам, иначе гидрометеорам. Вид, строение и размеры градин крайне разнообразны. Одна из наиболее обыкновенных форм - коническая или пирамидальная с острыми или слегка усеченными верхушками и закругленным основанием; верхняя часть таких градин обыкновенно более мягкая, матовая, как бы снежная; средняя - полупрозрачная, состоящая из концентрических, чередующихся между собою прозрачных и непрозрачных слоев; нижняя, самая широкая - прозрачная (наблюдения киевской метеор. обсерв., апрель 1892 г., "Извест. унив. св. Влад".).
Не менее часто встречается шарообразная форма, состоящая из внутреннего снежного ядра (иногда, хотя и реже, центральная часть состоит из прозрачного льда), окруженного одной или несколькими прозрачными оболочками. Встречаются также градины сфероидальные, с углублениями у концов малой оси, с разнообразными выступами, иногда кристаллическими, как это наблюдали: Абих на Кавказе (ледяные шары с большими наросшими на них скаленоэдрами, "Записки кавк. отд. Р. Г. общ.", 1873), Бланфорд в Ост-Индии ("Proceedings of the Asiatic Soc.", июнь 1880), Лангер около Пешта ("Met. Zeitschr." 1888, стр. 40) и другие. Иногда вид градин бывает весьма сложный, напр. напоминает цветок со многими лепестками. Подобная форма представлена на этом рисунке.
Бывают, наконец, формы крайне простые - параллелепипедальные, пластинчатые и проч.
Весьма разнообразные и любопытные формы градин описаны в "Метеорологическом обозрении" проф. А. В. Клоссовского ("Труды метеор. сети ЮЗ России" 1889, 1890, 1891). Они представлены на таблице в натуральную величину. Более затушеванные места сооответствуют менее прозрачным частям градин.
Градины выпали в юго-западной России: фиг. I - в Черниговской губ. в 1876 г.; фиг. II - в Херсонской губ. в том же году; фиг. III, V, VI, VII, VIII, IX [В таблице "Град" группа шести градин (в нижней половине табл.) ошибочно обозначена римскою цифрою XI, вместо нее должна быть IX], X, ХI - в Херсонской губернии в 1887 г.; фиг. IV - в Таврической губ. в 1887 г.; фиг. ХII - в Подольской губ.; фиг. XIII - в Таврической губ. в 1889 г.; фиг. XV - в Минской губ. в 1880 г.; фиг. XVI - в Одессе в 1881 г. Особенно замечательны формы, изображенные на фиг. IX (а, b, с, d, e, f, g, h, i) [В таблице "Град" группа шести градин (в нижней половине табл.) ошибочно обозначена римскою цифрою XI, вместо нее должна быть IX], выпавшие в Херсонской губернии, в деревне Зеленовке Елизаветградского уезда, 19 августа 1887 г., в день полного солнечного затмения, приблизительно через час по окончании затмения, при сильном SW вихре (рис. в тексте); середина состоит из темносинего льда с углублением; вокруг как бы фаянсовый белый кружок, местами грязноватый, по-видимому, с пылью; за ним следуют ледяные лепестки, из которых два внутренние ряда цвета белого фаянса, последний ряд цвета обыкновенного льда.
Подобную же форму имеют и градины, изображенные на фигурах IX b и с. Фиг. IX d - шарообразная форма, прозрачная с белыми тонкими полосками на поверхности. Фиг. IX е - плоская, немного вогнутая, белого цвета. Фиг. IX h и и - параллелепипедальная, прозрачная, или же молочного цвета, или цвета белого фаянса.
Химический анализ воды, собранной от этих градин, показал, что в них были органические вещества, а также глинистые частицы и зерна кварца. Подобные посторонние включения - не редкость в градинах. Всего чаще они находятся в центральной части градин и представляют собою или песчинку, или частицу пепла, или органическое тело, а иногда и метеорную пыль. Иногда пыль, заключающаяся внутри градин, бывает красная, что сообщает градинам красноватый оттенок.
Наиболее обыкновенные размеры градин - от горошины до голубиного яйца, но бывают и больше, как это видно, напр., из чертежей таблицы, представляюших градины в натуральную величину.
11 августа 1846 г. в Лифляндской губ. выпал град величиною в кулак (К. Веселовский. "О климате России", 1857). В 1863 г. выпавший на о-ве Зеландии Г. был так велик, что пробил крыши домов и даже потолки. Вес одной из проникшей в дом градины оказался 15 фн. В 1850 г. на Кавказе выпали град в 25 фн. весом (Веселовский, "О климате России" стр. 363). В Земле Войска Донского однажды выпали глыбы льда в два аршина в окружности. О граде еще большей величины см. ст. проф. Шведова: "Что такое град" ("Журн. русского физико-химич. общества" 1881).
В каком большом количестве иногда выпадает град, видно из письма миссионера Берлина (Berlyn) из западн. Монголии ("Ciel et Terre", т. X). В 1889 г., по его словам, здесь выпал град, в течение четверти часа покрывший землю слоем в три фута толщиною; после града пошел ливень, который автор письма называет дилювиальным.
Температура градин бывает большею частью 0°, но иногда -2, -4, -9°. По Буссенго, температура града, выпавшего в 1875 г. в дпт. Луары, была -13° при +26° в воздухе ("Compt. Rend." T. LXXXIX). Град сопровождается обыкновенно (некоторые полагают, что даже всегда) грозою и бывает в небольших грозовых вихрях (смерчах, торнадо) с сильным восходящим течением воздуха, возникающих и движущихся в обыкновенных циклонах (см. Грозы и Циклоны).
Вообще смерч, торнадо и град - явления весьма тесно связанные между собою и с циклоническою деятельностью. Град почти всегда выпадает перед ливнем или одновременно с ним и почти никогда после него. Градовые вихри иногда бывают необыкновенно сильны. Облака (см. Облака), из которых выпадает град, характеризуются темно-серым пепельным цветом и белыми, как бы изодранными, верхушками. Каждое облако состоит из нескольких нагроможденных друг на друга облаков: нижнее находится обыкновенно на небольшой высоте над землею, верхнее же на высоте 5, 6 и даже более тысяч метров над земною поверхностью. Иногда нижнее облако вытягивается в виде воронки, как это свойственно явлению смерчей.
Случается, что с градом выпадают предметы, поднятые сильным восходящим воздушным током, напр. камни, куски дерева и проч. Так, 4 июня 1883 г. в Вестмонланде (Швеция) вместе с градом упали камни величиною с орех, состоящие из тех горных пород Скандинавского полуострова (Nordenskjold, изд. Vetenskaps Akademien 1884, № 6); в Боснии в июле 1892 г. выпало вместе с дождем и градом множество мелких рыбок из породы уклеек ("Метеорологический вестник" 1892, стр. 488). Явление Г. сопровождается особым характерным шумом от ударения градин, напоминающим шум, происходящий от высыпания орехов. Град выпадает большею частью в летнее время и днем. Град ночью - явление весьма редкое. Продолжается несколько минут, обыкновенно меньше четверти часа; но бывают случаи, когда он длится и долее.
Распределение явления града на земле зависит от широты, но главным образом от местных условий. В тропических странах град - явление весьма редкое, причем он там падает почти только на высоких плоскогорьях и горах. Так, в Кумане, на берегу Антильского моря, град - явление невиданное, а недалеко отсюда, в Каракасе, на высоте нескольких сот футов, он хотя бывает, но не более одного раза в четыре года. Некоторые низменности тропических стран, впрочем, представляют исключения. Сюда относится, например, Сенегал, в котором град идет ежегодно, притом в таком количестве, что покрывает почву слоем в несколько сантиметров толщины (Raffenel, "Nouveau voyage au pays des nègres", 1856).
В полярных странах град - явление тоже весьма редкое. Гораздо чаще он бывает в умеренных широтах. Здесь его распределение обусловливается расстоянием от моря, видом поверхности суши и пр. Над морем град бывает реже, чем над сушею, потому что для образования его необходимы восходящие токи воздуха, которые над сушею бывают чаще и сильнее, чем над морем. На суше вблизи берега он бывает чаще, чем вдали от него; так, в среднем выводе, во Франции ежегодно бывает до 10 и даже более раз, в Германии 5, в Евр. России 2, в Западной Сибири 1. В низменностях умеренных стран град чаще, чем на горах, притом над низменностями неровными чаще, чем над ровными; так, около Варшавы, где местность ровная, он реже, чем в местах, более близких к Карпатам; в долинах он бывает чаще, чем на горных склонах.
О влиянии леса на выпадение града см. Градобитие. О влиянии местных условий на распределение града см.: Абих, "Записки кавказ. отдел. Русск. Геогр. общ." (1873); Lespiault, "Etude sur les orages dans le depart. de la Gironde" (1881); Riniker, "Die Hagelschläge etc. im Canton Aargau" (Берлин, 1881).
Град выпадает узкими и длинными полосами. Град, выпавший во Франции 13 июля 1788 г., прошел двумя полосами с ЮЗ на СВ: одна из полос имела ширину 16 в., длину 730, другая - ширину 8, длину 820 в.; между ними была полоса шириною около 20 в., где града не было. Град сопровождался грозою и распространялся со скоростью 70 в. в час.
Исследования распределения градов и гроз в России, произведенные проф. А. В. Клоссовским ("К учению об электрической энергии в атмосфере. Грозы в России", 1884 и "Метеорол. Обозрение" за 1889, 1890, 1891 гг.), подтверждают существование самой тесной связи между этими двумя явлениями: град вместе с грозами бывает обыкновенно в юго-вост. части циклонов; он чаще там, где чаще грозы. Север России беден случаями выпадения града, иначе сказать, градобитиями. Число дней с градом в среднем выводе здесь около 0,5 в год. В Прибалтийском крае градобития чаще (от 0,5 до 2,4). Дальше к югу число градобитий несколько увеличивается и максимума достигает в Юго-Зап. крае, а дальше, к Черному морю, снова уменьшается (около 1 в год).
Новое усиление градовой деятельности замечается в начале XX века на Кавказе, где оно достигает 3,3 (Даховский пост) и даже 6,5 (Белый Ключ) в год. От Урала и Западной Сибири (около 2) далее на В число градобитий уменьшается (Нерчинск - 0,6, Иркутск - 0,3).
От града надо отличать сходные с ним образования: крупу и ледяной дождь. Крупа - это шарообразные образования, состоящие из однородной непрозрачной массы белого цвета, происходящей от скучивания кристаллов снега. Ледяной дождь - это ледяные шарики или сфероиды, совершенно прозрачные, образующиеся вследствие замерзания дождевых капель.
Отличие от них града заключается в том, что град бывает преимущественно летом, крупа - зимою и весною, ледяной же дождь - зимою, осенью и весною. Другое отличие то, что последние гидрометеоры не сопровождаются электрическими явлениями. Вольта ("Sopra la grandine" 1792) объяснял происхождение града движением вверх и вниз ледяных частиц в верхних слоях атмосферы между облаками, наэлектризованными противоположными электричествами, при котором влага воздуха оседает на них, образуя ледяные оболочки; когда они делаются настолько тяжелыми, что электрические силы не могут поддерживать их в воздухе, они падают. Но аэронавты никогда не замечали восходящего и нисходящего движения ледяных кристаллов в воздухе, хотя им не раз приходилось пролетать через облака, состоящие из таких кристаллов. Кроме того, теория Вольты не объясняет ни присутствия в градинах посторонних твердых частиц, ни связи с грозами и смерчами.
После Вольты было предложено много гипотез, но, несмотря на то, явление града в начале XX века представляло еще много загадочного. Еще Леопольд фон-Бух высказал мысль, что град есть следствие быстрого восходящего движения воздуха. То же подтвердили Рейе (Reye, "Wirbelstürme, Tornados u. Wettersaülen", 1872) Феррель (Ferrel, "Meteorological remarks for the use of the Coast Pilot", pt. II), и Ган, (Hann, "Die Gesetze d. Temperatur-Aenderung in aufsteigenden Luftströmungen", в "Zeitschr. für Meteor." 1874). Исследования трех последних ученых показали, что если вследствие нагревания земли, при условии ненормально быстрого убывания температуры с высотою, образуется восходящее движение воздуха, то оно может достичь большой быстроты (20 м и даже более в секунду), особенно если поднимающийся воздух содержит много водяного пара, конденсация которого ведет за собою выделение теплоты, поддерживающей и усиливающей ток.
Наиболее благоприятные условия для образования таких токов существуют в юго-вост. части наших циклонов, отчего град должен быть в этой части циклонов всего чаще, что в действительности и наблюдается. Эти токи увлекают с собою вверх с земной поверхности, иногда до весьма большой высоты, пыль, песок, куски дерева, камни и проч. Но твердые частицы преимущественно и производят конденсацию пара, отчего образуются водяные частицы и мелкие ледяные кристаллы, иглы и снежинки облаков. На всякой высоте температура восходящего потока вследствие конденсации водяного пара выше температуры окружающего воздуха, отчего может случиться, как полагает Зонке, что восходящий поток воздуха вместе с водяными частицами, в нем находящимися, прорезывает облако, состоящее из мелких ледяных кристаллов или снежинок. Вследствие трения между частицами воды и льда, как показал еще Фарадей и подтвердил Зонке и другие, происходит электризация водяных частиц (которые при дальнейшем поднятии могут превратиться в ледяные) -Е, а ледяных кристаллов +Е.
Таким образом, по мнению Зонке, происходит электризация облаков различными электричествами, ведущая за собою грозу и образование града. Первоначальное соединение частиц уясняется опытами Лоджа, показавшего, что мелкие твердые частицы, плавающие в воздухе, напр., частицы дыма и проч., при наэлектризовании весьма быстро собираются в кучи или нити и падают вниз. Подобно этому, вероятно, происходит первоначальное сближение частиц облака, вследствие чего как в окружающих восходящий ток облаках, так и в самом токе образуется первоначальная форма градин - крупа, а также сросшиеся ледяные зерна, которые падают вследствие тяжести вниз.
Образование ледяных оболочек есть следствие прохождения первоначальной формы, при падении ее через переохлажденные облака, т. е. такие, которые состоят из водяных частиц, хотя температура их ниже 0° (наблюдения на аэростатах показали, что такие облака существуют). Если твердые частицы пролетают через переохлажденные облака, то водяные частицы оседают на них, моментально замерзая и образуя таким образом наслоения (Hagenbach, "Ueber krystallinisches Hagel", в "Wiedem. Annal." 1879).
Феррель несколько видоизменяет предыдущую гипотезу, предлагая следующую (W. Ferrel, "Meteorological remarks etc." Вашингтон, 1880). Падение небольших градин может происходить лишь вне восходящего тока, где они пролетают через облака с ледяными или снежными кристаллами, при чем на них образуется слой, состоящий из замерзшего мягкого снега или малопрозрачный ледяной; в нижнем слое воздуха, в котором воздух стремится со всех сторон по горизонтальному направлению к тому месту, где происходит восходящий ток, градины вовлекаются внутрь последнего и поднимаются.
Проходя между прочим через переохлажденные облака, покрываются прозрачною ледяною оболочкою; в верхней части тока они отбрасываются в стороны и падают и т. д. Таким образом, по теории Ферреля, каждая градина может несколько раз падать и подниматься. По числу слоев в градинах, которых иногда бывает до 13, Феррель судит о числе оборотов, совершенных градиной. Циркуляция происходит до тех пор, пока градины не сделаются очень большими. По вычислению Ферреля, восходящий ток со скоростью 20 метр. в секунду в состоянии поддерживать град в 1 сантиметр в диаметре, а эта скорость для смерчей еще довольно умеренная.
Коническую форму градин Рейнольд объясняет следующим образом ("Nature", том XV, стр. 163). Большие градины, падая быстрее меньших, догоняют последние, которые к ним пристают снизу, сообщая им коническую форму с закругленным основанием. Любопытны опыты, помощью которых Рейнольд доказывает справедливость своей теории. Возможно также образование градин вследствие замерзания дождевых капель (Kl. Hess, "Ueber den Hagelschlag im Kanton Thurgau", "Meteorol. Zeitschr.", июнь 1891). H. А. Гезехус путем опытов подтверждает справедливость такого предположения ("Журнал русского физико-химического общ.", 1891).
Вследствие неравномерного отвердевания дождевых капель и расширения воды при переходе в твердое состояние происходят прорывы в образующейся вначале коре капли и выступы внутренней еще жидкой массы наружу. От этой причины являются пустоты, углубления, отростки с некристаллическим и кристаллическим строением, а иногда растрескивания коры и разбрасывание ее, чем объясняются наблюдаемые иногда формы градин в виде обломков и осколков льда. Распространение града можно объяснить передвижением вихрей (см. Грозы , а также Смерчи). В заключение упомянем о теории проф. Шведова, по которой град предполагается космического происхождения. Ей, однако, противоречат: местный характер явлений града, распределение его по временам года и часам дня, а также связь с грозами и вихреобразными движениями в атмосфере.
При написании этого текста использовался материал из
Энциклопедического словаря Брокгауза Ф.А. и Ефрона И.А. (1890-1907).
Английский
град
– hail
Если говорить просто, то град - это разновидность атмосферных осадков, выпадающих в виде частиц льда. Обычно град идет летом во время грозы и ливня из довольно крупных кучево-дождевых облаков.
Тучу, которая несет град, можно распознать еще при ее приближении. Она, как правило, «сидит верхом» на черной и широкой грозовой туче. Обычно градовое облако похоже на высокую скалу с несколькими острыми вершинами. Если на тучу посмотреть через небольшой телескоп или очень мощный бинокль, то можно наблюдать, как в ней пульсируют сильные вертикальные потоки.
«Биография» града отражена в его строении. Крупная градина, разрезанная пополам, состоит подобно луковице из нескольких слоев льда. Иногда градины напоминают слоеный пирог, где чередуются лед и снег. По таким слоям можно вычислить, сколько раз кусочек льда совершал странствие из дождевых облаков в переохлажденные слои атмосферы.
Зарождается град на высоте более 5 км, где летом температура не поднимается выше 15°С. Причиной появления града являются капельки дождя, которые, проходя через слои холодного воздуха, поднимаются, а затем опускаются, все сильнее замерзая и превращаясь в твердые ледяные шарики. Иногда они довольно долго колеблются вверх-вниз, покрываясь все более толстым слоем льда и снега и увеличиваясь в объеме. Когда на градине нарастает достаточное количество льда, ее масса становится столь большой, что с ней уже не справляется сила восходящих воздушных потоков. Тогда «растолстевшие» градины обрушиваются на землю.
Град - это очень серьезное стихийное бедствие, каждый год наносящее колоссальный ущерб сельскому хозяйству. Град, это фактически куски льда, падающие с неба. Не так редко размеры льдин достигают размеров яйца и даже яблока.
Урожай зерновых, виноградники, фруктовые сады могут за 15 мин. погибнуть из-за «бомбежки» с воздуха крупным градом. По данным Высокогорного геофизического института, только одно градобитие 19 августа 2015 года нанесло ущерб экономике Северного Кавказа около 6 млрд рублей.
В средние века для предотвращения образования крупных градин люди били в колокола и стреляли из пушек, пытаясь звуковыми волнами заставить зловещую тучу пролиться на Землю, до того, как градины в ней достигнут крупных размеров. Сейчас применяют современные и болеем надежные способы внедрения в грозовое облако - запускают противоградовые пиротехнические снаряды и ракеты.
Так что же такое град, как он образуется, и от чего зависят размеры градин? Летом, воздух над поверхностью Земли сильно прогревается, образуется восходящий поток, который может быть настолько силён, что способен занести пар на высоту от 2,5 км, где температура намного ниже нуля, вследствие чего капли воды переохлаждаются, а если поднимаются еще выше (на высоту 5 км), начинают образовывать ледяные градины. В дальнейшем градины могут вырасти до значительных размеров благодаря замерзанию сталкивающихся с ними переохлаждённых капель, а также смерзанию градин между собой.
Важно отметить, что крупные градины могут появиться только при наличии в облаках сильных восходящих потоков, способных длительное время удерживать их от выпадения на землю. При скорости восходящего потока в облаке менее 40 км/ч, долгое время градины удерживаться в облаке не будут - и они довольно быстро падают вниз, не успевая вырасти, причем если они падают с относительно небольшой высоты, то могут растаять, вследствие чего на землю обрушиваются ливни. Чем толще туча, тем большая вероятность того, что градины вырастут до больших размеров и на Землю выпадут крупные кусочки льда.
Облака, из которых выпадает град, характеризуются темно-серым, пепельным цветом и белыми, как бы изодранными, верхушками. Каждое облако состоит из нескольких нагроможденных друг на друга облаков: нижнее находится обыкновенно на небольшой высоте над землей, верхнее же на высоте 5, 6 и даже более тысяч метров над земной поверхностью. Иногда нижнее облако вытягивается в виде воронки, как это свойственно явлению смерчей. Град обычно сопровождается грозой и бывает в грозовых вихрях (смерчах, торнадо) с сильным восходящим течением воздуха. Такие явления, как смерч, торнадо и град тесно связанны между собой и с циклонической деятельностью. Градовые вихри иногда бывают необыкновенно сильны.
Чаще всего град выпадает в умеренных широтах. Причем над водными просторами он встречается намного реже (над земной поверхностью восходящие потоки воздуха бывают чаще, чем над морем).
Град, выпадающий в горных районах, самый крупный и опасный. Это можно объяснить тем, что в жаркую погоду рельеф поверхности земли в горах неравномерно прогревается, возникают очень мощные восходящие потоки, поднимающие частицы водяного пара на высоту до 10 км, где температура воздуха ниже -40 °С. Крупный град, летящий с этой высоты, может достигать скорости 160 км/ч и привести к гибели урожая, серьезным разрушениям зданий, транспорта, к гибели людей и животных.
Известно много катастрофических случаев выпадения крупного града. Так, 14 апреля 1986 года в Бангладеш в городе Гопалгандеже с неба падали килограммовые градины. Из-за града погибло 92 человека. Еще более увесистые куски льда бомбили индийский Худерабад в 1939 году. Они весили не менее 3,4 килограмм. Если судить по разрушениям, самый крупный град прошёл в Китае в 1902 году.
А теперь немного фактов о граде и мерах борьбы с ним в нашей стране .
В России наиболее подвержены стихийным бедствиям, в частности, выпадению сильного града Северный Кавказ и юг. В среднем на Северном Кавказе за весь летний сезон град наносит ущерб на территориях порядка 300-400 тыс. га, из них уничтожается полностью урожай на площади 142 тысяч га.
В последние десятилетия в связи с глобальным потеплением климата частота и интенсивность природных явлений увеличивается в России на 6-7% в год, соответственно, растут и потери от стихийных бедствий. Ежегодно в стране фиксируется более 500 чрезвычайных ситуаций, в их числе град и засуха, участились смерчи.
В 2016 году град нанес первый ощутимый удар по Северному Кавказу в мае-июне. По данным ГУ МЧС, в результате стихии на Ставрополье ущерб нанесен более 900 частным домовладениям, градом были повреждены 70,1 тыс. га посевов, из них 17,8 тыс. га уничтожены. В Северной Осетии град величиной с куриное яйцо, прошедший 5 июня, уничтожил 369,8 га посевов картофеля, кукурузы на зерно, ячменя, сумма ущерба оценивается в 27 млн. рублей.
Один из методов защиты от крупного града - установка над посадками овощей, плантациями винограда защитных сеток, но сетки не всегда выдерживают помбандировку очень крупным и быстрым градом.
Более пятидесяти лет назад в СССР были созданы 10 военизированных служб по борьбе с градом, в том числе три на Северном Кавказе - Краснодарская, Северо-Кавказская и позднее Ставропольская служба, которые защищают территорию в 2,65 млн. га в Северо-Кавказском и Южном федеральном округах. По мнению экспертов, территорию защиты необходимо расширить. На создание новых пунктов воздействия, командных пунктов потребуется 497 млн. руб. и на их содержание ежегодно - около 150 млн. руб. Однако, по расчетам ученых, защита от града даст экономический эффект порядка 1,7 млрд. руб.
Противоградовые ракеты распыляют реагент в областях нового роста градовых и градоопасных облаков, который приводит к ускорению осадкообразования и выпадения дождевых осадков вместо градовых. В конце 1950-х годов был испытан первый противоградовый снаряд «Эльбрус-2», выстреливаемый из зенитной пушки КС-19. С тех пор снаряды и установки совершенствовались. Самая последняя разработка 2014 г. - малогабаритный противоградовый комплекс "Ас-Элия" в составе ракеты "Ас" и 36-ствольной автоматизированной ракетной установки "Элия-2" с дистанционным беспроводным управлением.
