Что такое град и как он образуется

Очень часто в летнюю пору наблюдается необычный вид осадков в виде небольших, а иногда и крупных льдинок. Их форма может быть разной: от мелких крупинок до больших градин размером с куриное яйцо. Такой град может вызвать катастрофические последствия – насести материальный ущерб и вред здоровью, а также урон сельскому хозяйству. Но где и как образуется град? Этому есть научное объяснение.

Образованию града способствуют сильные восходящие потоки воздуха внутри большого кучевого облака. Этот вид атмосферных осадков состоит из кусочков льда разного размера. Структура градины может состоять из нескольких чередующихся слоев льда – прозрачных и полупрозрачных.

Как образуются льдинки

Образование града – сложный атмосферный процесс, основанный на круговороте воды в природе. Теплый воздух, который содержит пары влаги, в жаркий летний день поднимается вверх. По мере увеличения высоты эти пары охлаждаются, а вода конденсируется – так образуется облако. Оно, в свою очередь становится источником дождя.

Но бывает и так, что днем слишком жарко, а восходящий поток воздуха настолько сильный, что капли воды поднимаются на очень большую высоту, минуя область нулевой изотермы, и становятся переохлажденными. В таком состоянии капли могут встречаться даже при температуре в -400С на высоте более 8-ми километров. Переохлажденные капли сталкиваются в воздушном потоке с мельчайшими частицами песка, продуктами сгорания, бактериями и пылью, которые становятся центрами кристаллизации влаги. Так зарождается льдинка – к этим маленьким частичкам прилипают все новые капельки влаги и при изотермической температуре превращаются в настоящий град. Структура градины может поведать историю ее зарождения посредством слоев и своеобразных колец. Их количество свидетельствует о том, сколько раз градинка поднималась в верхние слои атмосферы и спускалась обратно в облако.

Скорость восходящих потоков внутри кучевых облаков может варьировать от 80 до 300 км/час. Поэтому сформированные только что льдинки могут непрестанно перемещаться также на большой скорости вместе с потоками воздуха. И чем больше будет скорость их перемещения, тем больше будет размер градин. Проходя многократно через слои атмосферы, где температура изменяется, поначалу маленькие градинки обрастают новыми слоями воды и пыли, формируя порой градины внушительных размеров – диаметром в 8-10 см и весом до 500 грамм.

Одна капля дождя формируется примерно из миллиона переохлажденных частиц воды. Градины, диаметр которых превышает 50 мм, обычно формируются в ячейковых кучевых облаках, где наблюдается сверхмощные восходящие потоки воздуха. Гроза с участием таких дождевых облаков может породить интенсивные шквалы ветра, сильные ливни и смерчи.

Град – одно из самых неприятных явлений природы. Конечно, по разрушительной силе его нельзя сравнить с цунами или землетрясением, но и град способен нанести огромный ущерб.


Ежегодно выпавший град вызывает гибель урожая, наносит вред постройкам, автомобилям, имуществу и даже губит животных.

Люди всегда стремились объяснить природу града, предсказать его падение, снизить наносимый ущерб. Несмотря на то, что современная метеорология объяснила, как появляется град и научилась с большой точностью предсказывать его выпадение в том или ином регионе, град по-прежнему досаждает человеку.

Как образуется град?

Градина – это небольшой кусочек льда, образующийся в облаках при определенных условиях. Очень часто в середине градины находится небольшое включение – песчинка, частичка пепла, на которое намерзает вода.

Размер большинства градин варьируется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров (величина голубиного яйца). Но описаны градины, достигавшие размера 13 см и веса до килограмма. Форма града также разнообразна: это и пирамиды, и шары, и кристаллы, и более сложные конфигурации.

Первые градины в облаке формируются случайно, когда капли воды смерзаются друг с другом. В дальнейшем эти образования хаотично двигаются, сталкиваются, слипаются. Образуется все больше и больше градин. Если в этот момент в облаке действуют сильные восходящие потоки воздуха, то град удерживается внутри и какое-то время не выпадает на землю.

Явление града тесно связано с явлениями грозы и . Наблюдения показывают, что град всегда сопровождается грозой и ливнем, причем дождь идет или одновременно с градом, или после него.

Смерчи и указывают на то, что в тучах образовались сильнейшие вихревые потоки, устремленные вверх. Именно они заставляют кусочки льда задерживаться в облаке и выпадать на землю в тот момент, когда они достигли существенных размеров и сила тяжести перевешивает силу ветра.


Зная природу града, можно объяснить характерный вид градовой тучи. Туча, предвещающая выпадение града, выглядит устрашающе. Собственно говоря, это не одно, а несколько дождевых облаков, нагроможденных друг на друга. Нижний край такой тучи нависает на небольшой высоте (кажется, что прямо над землей), а верхний достигает нескольких тысяч километров.

Туча огромная, очень темная, с серым отливом. Ее края и верхушки имеют белый оттенок и смотрятся будто изодранными. Глядя на , понимаешь, что внутри него происходят бурные процессы, которые и предвещают выпадение града.

Некоторые особенности града

При всей вредоносности града следует отметить, что это довольно редкое природное явление. За одно лето в одной местности можно наблюдать град один-два раза, в приморских странах – несколько раз. Связано это с тем, что град образуется при определенных условиях, и только при них. Этим могут объясняться некоторые особенности града.

Град выпадает узкими полосами шириной несколько километров. Нередко в одних районах города град наблюдается, в то время как в других проходит просто сильный ливень.

Град – явление, характерное, главным образом, для средних широт. В тропиках и за полярным кругом град идет очень редко.

Выпадение града длится недолго, в большинстве случаев не дольше десяти минут, и это единственное обстоятельство, которое примиряет людей с градом.

Можно ли справиться с градом, снизить ущерб?

Интересно то, что еще в Средние века люди умели бороться с градом, а сегодня эти методы не используются. Было замечено, что град снижает свою силу от громких звуков. Заметив приближение градовых облаков, начинали звонить в колокола, стрелять из пушек, тем самым спасая посевы от градобоя.


Современные способы борьбы с градом связаны, прежде всего, с метеорологическими прогнозами. Успеть вовремя собрать урожай, укрыть посевы, спрятать автомобили, увести с открытой местности сельскохозяйственных животных – только так можно снизить вред от выпадения града.

Ну а если вы услышали прогноз по граду и увидели угрожающую тучу характерного облика, постарайтесь побыстрее забрать ребенка с улицы и завести машину под навес!

Образуется, когда крошечные кусочки льда, удерживаемые на высоте сильными восходящими потоками, продуваются сквозь переохлажденные грозовые облака, пока не станут достаточно тяжелыми, чтобы упасть на землю. Большинство крупных гроз создают некоторое количество мелких градин, но надлежащие условия должны присутствовать для роста градины, чтобы наморозить на ней несколько твердых ледяных слоев, чтобы она смогла «выжить» до тех пор, пока не достигнет поверхности Земли.

Внутренняя структура градины.

Идеальные условия для града создают высокие облака, которые находятся высоко в атмосфере, а также многие восходящие потоки воздуха, такие как торнадо и холодные температуры внутри шторма и под ним.

Градина

Градина начинает формироваться в виде ядрышка льда, небольшого скопления переохлажденных капель воды или сгустков снега. Этот центр может продолжать накапливать лед, таять в грозовом облаке и превращаться в дождь или быть разбитым другими градинами. Если пыль, песок, мелкие семена или другие маленькие частицы окажутся в грозовом облаке, то это создаст еще одну возможность для дополнительного образования льдинок и градин.

Схема образования градины.

Град может обрастать большим количеством слоев, когда его несет потоком воздуха вверх через все грозовые слои. Даже тяжелые градины могут удерживаться на высоте достаточно сильными восходящими потоками. Когда град падает обратно сквозь бурю из-за гравитации, он снова обрастает еще большим количеством слоев, пока он не становится настолько тяжелым, что падает в виде осадков. Градины образуются в самых высоких, кучево-дождевых облаках, которые достигают более холодной верхней атмосферы, но не весь град выживает после того, как он выпадет из грозовой тучи. Несколько внешних слоев часто тают, когда град смешивается с другими осадками, такими как снег и дождь.

Размер полностью сформированных градин может варьироваться от булавочных головок до куриного яйца. Существуют официальные категории размеров града, которые полезны для оценки ущерба, который они могут причинить. Некоторые градины были измерены в более чем 6 дюймов (15,24 см) в поперечнике и более чем 1 фунт (0,45 кг) в весе. Большинство градин, однако, меньше, чем 0,5 дюйма (1,27 см) в поперечнике.

Когда идет град, крыша и водосточные трубы сотрясаются от ужасного грохота, град может вызвать разрушения. Градины способны насквозь пробить крыло самолета, побить всходы пшеницы, град убивает лошадей, коров и других домашних животных. За короткое время может выпасть такой обильный град, что он покроет землю сплошь.

Бурные ручьи выносят после сильного града скопления льда длиной и шириной до двух метров. Маленькие градины часто имеют круглую форму. Они падают на землю, как маленькие бильярдные шары. Но бывает, что форма градин имеет необычные очертания: то солнышко с лучиками, то замороженная буква «X». Различные формы обусловлены ветром, обдувающим высоко в воздухе образующуюся градину.

Самая большая градина

Самая большая градина, какую когда-либо видели, упала в сентябре 1970 года около Коффейвилля, штат Канзас. Она была в диаметре более 40 сантиметров, весила около 800 граммов, из нее в разные стороны выступали ледяные шипы. Этот бесформенный кусок льда напоминал средневековое смертоносное оружие.

Как возникает град?

Грозовые тучи - настоящие фабрики по производству града. Мощные потоки воздуха носят внутри грозовой тучи пыль, песок и другие мелкие частицы. Градина формируется, когда кусочки льда пристают к носящимся по воздуху внутри тучи частичкам. В некоторых градинах такой частицей могут быть погибшие насекомые.

Интересно:

Что такое «парниковый эффект»?

Градина все больше и больше растет, по мере того как все больше и больше льда налипает на рожденный ветром ледяной «корабль», носящийся без руля и без ветрил по грозовой туче. Если расколоть градину, то можно проследить историю ее рождения. На разломе видны кольца, как кольца на пне, отмечающие этапы роста градины. Один слой прозрачный, другой молочно мутный, следующий снова прозрачный и так далее.

Интересный факт: градина весом около 800 граммов упала в 1970 году.

Чем обусловлена разница в структуре слоев градины?

Когда лед на градине замерзает быстро (при очень низкой температуре). Чтобы носить по воздуху градину диаметром около 10 сантиметров, восходящие струи воздуха в грозовой туче должны иметь скорость не меньше 200 километров, в него включаются снежинки и пузырьки воздуха. Такой слой выглядит мутным. Но если температура выше, то лед намерзает медленнее, и включенные снежинки успевают растаять, а воздух улетучивается. Поэтому такой слой льда прозрачный. По кольцам можно проследить, в каких слоях облака побывала градина, прежде чем упасть на землю.

Как град становится большим?

Градина растет, летая по облаку вверх и вниз. За это время она становится все тяжелее и тяжелее. Ясно, что для того, чтобы градина основательно потяжелела, ветер в туче должен быть очень сильным. Например, чтобы градина доросла до 10 сантиметров в диаметре, скорость ветра должна быть не меньше 200 километров в час. Эти мощные потоки воздуха носят градину до тех пор, пока ее вес не станет таким, что ветру будет уже не под силу поддерживать ее в подвешенном состоянии. Вот теперь градина падает на землю.

Град - одно из самых необыкновенных и загадочных атмосферных явлений. Природа его возникновения до конца не выяснена и остается предметом ожесточенных научных споров. Бывает ли град ночью - ответ на этот вопрос интересует всех, кто никогда не заставал это редкое явление в темное время суток.

Краткие сведения о граде

Градом называются атмосферные ливневые осадки в виде кусочков льда. Форма и размер этих осадков может серьезно варьировать:

• Диаметр от 0,5 до 15 см;
• Вес от нескольких граммов до полукилограмма;
• Состав также может быть весьма различным: как несколько слоев прозрачного льда, так и чередующиеся прозрачные и непрозрачные слои;
• Форма самая разнообразная - вплоть до причудливых образований в виде «цветочных бутонов» и т. д.

Градины легко слипаются между собой, образуя крупные частицы размером с кулак. Осадков диаметром более 2 см в диаметре уже достаточно для нанесения крупного ущерба хозяйству. Как только ожидается выпадение града такого размера, объявляется штормовое предупреждение.

В различных государствах могут быть и иные пороговые значения размера: все зависит от конкретной сельскохозяйственной территории. Например, для виноградных насаждений даже небольших градин будет достаточно, чтобы уничтожить весь урожай.

Необходимые условия

Согласно современным представлениям о природе града, для его возникновения необходимо:

• Капли воды;
• Ярда конденсации;
• Восходящие потоки воздуха;
• Низкая температура.

Подобное атмосферное явление образуется в 99% случаев в умеренных широтах над большими континентальными пространствами. Большинство исследователей полагает, что обязательным условием является грозовая деятельность.

В тропических и экваториальных зонах град - довольно редкое явление, несмотря на то, что грозы там случаются довольно часто. Происходит это потому, что для образования ледышек также нужно, чтобы на высоте приблизительно в 11 км была достаточно низкая температура, что далеко не всегда случается в теплых местах земного шара. Град там бывает только в гористых местностях.

Кроме того, вероятность града становится исчезающе малой, как только температура воздуха опускается ниже -30 °С. Переохлажденные капли воды в этом случае располагаются вблизи и внутри снежных облаков.

Как возникает град?

Механизм образования данного вида осадков можно описать следующим образом:

1. Восходящий поток воздуха, содержащий значительное число водяных капель, встречает на своем пути облачный слой низкой температуры. Часто бывает, что в качестве такого воздушного потока выступает сильнейший смерч. Значительная часть облака должна находиться ниже точки замерзания (0 °С). Вероятность образования града стократ повышается, когда температура воздуха на высоте 10 км составляет около -13 °.
2. При соприкосновении с ядрами конденсации образуются кусочки льда. В результате чередующихся процессов поднятия-опускания градинки приобретают слоистую структуру (прозрачные и белые уровни). Если ветер дует в направлении, где много водяных капель, получается прозрачный слой. Если дует в область водяного пара, градинки покрываются коркой белого льда.
3. При столкновениях между собой ледышки могут слипаться и серьезно вырасти в размерах, образуя фигуры неправильной формы.
4. Образование града может длиться на протяжении по крайней мере получаса. Как только ветер перестанет поддерживать все более тяжелое грозовое облако, град начнет падать на земную поверхность.
5. После того как ледышки минуют область с температурой выше 0 °С, начнется медленный процесс их таяния.

Почему ночью не бывает града?

Для того чтобы в небе образовались частицы льда такого размера, чтобы при падении на землю они не успевали растаять, необходимы достаточно сильные вертикальные воздушные потоки. В свою очередь, чтобы восходящий поток был достаточно мощным, необходим сильный нагрев земной поверхности. Вот почему в абсолютном большинстве случаев град выпадает в вечерние и послеобеденные часы.

Однако ничто не мешает ему выпасть в темное время суток, если не небе есть грозовое облако достаточной величины. Правда, ночью люди в основной своей массе спят, и мелкий град может остаться вовсе незамеченным. Вот почему создается иллюзия того, что «ледяной дождь» бывает только днем.

Что касается статистических данных, то в большинстве случаев град происходит в летнее время приблизительно в 15:00. Достаточно высока возможность его выпадения вплоть до 22:00, после чего вероятность такого вида осадков стремится к нулю.

Данные наблюдений метеорологов

Среди наиболее известных случаев выпадения «ледяного дождя» в темное время суток:

• Один из самых мощных ночных градов выпал 26 июня 1998 года в иллинойской деревне Хейзел-Крест. Тогда местное сельское хозяйство серьезно пострадало от градин размером в 5 см в диаметре, выпавших в районе 4 часов утра;
• 5 сентября 2016 года в окрестностях Екатеринбурга выпал град, побивший местные посевы;
• В белорусском городе Добруша в ночь на 26 августа 2016 льдины размером с кулак побили стекла автомобилей;
• В ночь на 9 сентября 2007 года на Ставрополье прошелся град, который повредил 15 тысяч частных домов;
• Ночью на 1 июля 1991 года на Минеральные воды обрушился целый ледяной ливень, который не только нанес ущерб местным домохозяйствам, но и повредил даже 18 самолетов. Средний размер ледышек составил около 2,5 см, но встречались и гигантские шары размером с куриное яйцо.

Многие люди до сих пор не знают, бывает ли град ночью. Вероятность возникновения данного явления в ночное время исчезающе мала, но все же есть. Причем на эти редкие случаи приходятся многие сильнейшие аномалии, наносящие серьезный вред хозяйству.