Метеорология и климатология (рус.)

Особенно важное практическое значение имеет образова­ние ледяного налета на земной поверхности и на предметах в результате выпадения мороси или дождя и при осаждении обильного тумана. Это явление называется гололедом. Гололед, таким образом, не выделяется из воздуха путем непосредствен­ной сублимации на наземных предметах, как рассмотренные выше виды твердых гидрометеоров. Для его образования необ­ходимо выпадение переохлажденных капелек, возникших в ат­мосфере.

Гололед возникает при не слишком низких отрицательных температурах (от 0 до -10 — -15°). Осадки при этом вы­падают в виде переохлажденных капелек, но при соприкоснове­нии с земной поверхностью или предметами замерзают, покры­вая их ледяным слоем. Различают гололед прозрачный и мутный (матовый). Послед­ний возникает при более мелких капельках (мороси) и при бо­лее низких температурах. Корка намерзшего льда может дости­гать в толщину нескольких сантиметров (а иногда многих сан­тиметров) и вызывать поломку сучьев и обрыв проводов; телеграфные столбы могут падать под тяжестью льда, осевшего на проводах. Улицы и дороги могут превратиться в сплошные катки. Гололед обилен в горах в морском климате; ели в гор­ных лесах иногда превращаются гололедом в бесформенные глыбы.

Кроме конденсации внутри атмосферы, возможна еще конден­сация на земной поверхности и на наземных предметах. Водяной пар конденсируется при соприкосновении влажного воздуха с хо­лодными поверхностями, и образующаяся жидкая вода или лед покрывает эти поверхности.

Продукты конденсации этого типа называются наземными гидрометеорами. Они получаются различных видов, смотря по условиям, в которых конденсация происходит.

К жидким продуктам наземной конденсации принадлежат роса и жидкий налет. Твердые наземные гидрометеоры делятся на следующие основные виды: иней, твердый налет, изморозь. Кроме того, различают гололед и обледенение самолетов; по­следнее уже не у земной поверхности, а в свободной атмосфере. Однако в случае гололеда или обледенения, как правило, про­исходит не непосредственное выделение льда на поверхностях предметов, а замерзание переохлажденной воды облаков или осадков.

Замечательно, но еще недостаточно объяснено явление ша­ровой молнии. Это светящийся шар диаметром в десятки сан­тиметров, перемещающийся вместе с ветром или вообще с током воздуха (если попадает внутрь помещения). При соприкоснове­нии с наземными предметами он может взорваться, что сопро­вождается разрушениями и ожогами; бывают и человеческие жертвы. Имеется много еще гипотетических объяснений шаровой молнии. Возможно, что она возникает в раскаленном воздухе канала обычной молнии и состоит из неустойчивых соединений азота и кислорода, образование которых сопровождается погло­щением большого количества тепла. При охлаждении до не­которой критической температуры вещество шаровой молнии мгновенно распадается на азот и кислород с выделением всей поглощенной энергии, что и создает взрыв.

Необходимым условием грозы является возникновение очень больших разностей электрического потенциала в облаках, или между облаками, или между облаками и земной поверх­ностью. Это возможно при сильной электризации облаков. Об­лачные элементы по тем или иным причинам получают электри­ческие заряды разного знака, и происходит разделение этих зарядов: заряды одного знака накапливаются в одной части облака, заряды другого знака — в другой. В кучево-дождевых облаках этот процесс настолько интенсивен, что создаются огромные разности потенциалов. При этом напряженность поля, т. е. разность потенциалов на единицу длины, иногда измеряется сотнями тысяч, вольт на каждый метр.

Типичное развитие кучево-дождевых облаков и выпадение из них осадков связано с мощными проявлениями атмосферного электричества, а именно с многократными электрическими раз­рядами в облаках или между облаком и землей. Такие разряды искрового характера называют молниями, а сопровождающие их звуки — громом. Весь процесс, часто сопровождаемый еще и кратковременными усилениями ветра — шквалами, называется грозой.

По происхождению грозы делятся на те же типы, что и кучево-дождевые облака. Различают внутримассовые и фронталь­ные грозы.

Капли облаков и туманов, как и твердые элементы в них, чаще бывают электрически заряженными, чем нейтральными. Наиболее часто встречаются такие туманы, все капли которых несут заряды одного знака; но примерно в 25% случаев капли заряжены разноименно. Средний заряд капелек в туманах имеет порядок величины от десятков до тысяч элементарных зарядов (элементарным зарядом называют заряд электрона). К условиям в туманах, по-видимому, близки и условия в мелкокапельных облаках, не дающих осадков.

В кучево-дождевых облаках, содержащих крупные капли, а также и значительные по размерам кристаллы, возникают осо­бенно сильные электрические заряды. О них можно судить по-зарядам выпадающих осадков. Капли ливневого дождя несут заряды в среднем около 30-4*10^-3 абс. эл. ст. ед. Это в 10 мил­лионов раз больше элементарного заряда. Но наибольшие за­ряды капель могут быть еще в десятки раз больше этого сред­него значения. Твердые элементы облаков и осадков заряжены так же, как капли, или еще сильнее.

Выпадение осадков не находится в прямой связи с мощно­стью и водностью облаков. Конечно, чем больше мощность об­лаков, тем больше вероятность того, что они достигнут уровня оледенения и что начнутся осадки. Чем больше водность облаков, тем сильнее эти осадки окажутся. Однако облака могут получить сильное развитие, водность их также может быть боль­шой, но если уровень оледенения лежит высоко, осадков все-таки не будет. В степной зоне летом и в тропических широтах часто развиваются мощные кучевые облака, которые, однако, не дают осадков из-за слишком высокого положения уровня оледенения.