Простым поиском в сети.
Гроза зимой.
По мнению ученых, грозовой снегопад возникают по тем же причинам, что и летняя гроза. Влажный и относительно теплый воздух у поверхности Земли начинает подниматься вверх, где сталкивается с холодным воздухом, в результате чего конденсируется влага. При этом образуя облака, наполненные переохлажденной жидкой водой (мелкие капли, которые остаются жидкими даже при очень низких температурах), крошечными кристаллами льда и мелким “мягким” градом, называемым “крупой”.
Эта смесь в облаке может создать электрический заряд и привести к возникновению молнии. Однако досконально неизвестно как и почему молнии возникает зимой. Во время зимнего шторма воздух у земли очень холодный, иногда его температура даже ниже точки замерзания. Когда он поднимается в еще более холодную атмосферу, возникает меньше переохлажденной жидкой воды, чем в летнее время. Но считается, что именно переохлажденная вода важна для образования грозы, по крайней мере летом.
Почему возникает грозовой снегопад. Зимой гроза возникает по той же причине, что и летом.
Правда, предварительные исследования показали, что переохлажденная вода не так важна для зимней грозы, как летней. Но, опять же, ученые пока не могут сказать почему. Также существует мнение, что наличие грозы всегда говорит об обильном снегопаде. Исследование, опубликованное в 2006 году показало, что в 86 процентах случаев грозовых явлений, толщина выпавшего снега составляла более 15 см. Это означает, что наличие молнии во время снежной бури всегда говорит об обильном снегопаде, но еще не означает, что выпадет аномально большое количество снега. В то же время обильный снегопад тоже не является обязательным предвестником грома и молнии.
Грозовой снегопад — нередкое явление?
Как мы сказали выше, еще несколько десятилетий назад ученые вообще не знали, существует ли грозовой снегопад. Исследователи знали о нем в основном из рассказов людей или сами становились его свидетелями. Однако в последнее время выяснилось, что грозовой снегопад на самом деле является гораздо более частым явлением, чем считалось ранее.
Почему же мы не видим и не слышим грозы зимой? Дело в том, что летом гром хорошо слышен, даже если молния возникает на большом расстоянии от нас. Но зимой снег гасит звуковые волны, то есть слышимость становится очень плохой. Поэтому гром можно услышать, находясь от молнии на расстоянии не более нескольких километров. В городе же приглушенный звук грома вполне может замаскироваться за шумом автомобилей, снегоуборочной техники и т.д.
Увидеть вспышку света зимой во время снегопада тоже сложнее, чем летом. Кроме того, следует учитывать, что во время зимней грозы вспышек гораздо меньше, чем во время летней. Очевидно, длина зимних молний тоже меньше, чем летних “гигантов”. Однако в темное время суток вспышки все же можно заметить. Хотя автору этих строк доводилось видеть зимние молнии лишь один раз в своей жизни.
Последнее десятилетия ученые гораздо чаще стали фиксировать грозовые снежные бури. Все благодаря тому, что за грозами теперь можно наблюдать со спутников. Кроме того, современные датчики позволяют фиксировать возникновение грозы и на Земле. Поэтому в ближайшее время ученым наверняка удастся больше узнать об этом явлении.
Где чаще возникают зимние грозы
В Москве или Санкт-Петербурге зимние грозы возникают крайне редко. Если вы хотите увидеть ее своими глазами, лучше отправиться в Краснодарский или Ставропольский край. Также они являются частым явлением на Кавказе. В этих регионах они происходят по нескольку раз за сезон.
Почему в разных регионах снежные грозы возникают часто, а в других нет? Главным условием возникновения грозы являются большие перепады температуры в разных слоях воздуха. Чаще всего холодный воздух “наплывает” на теплые слои у поверхности земли именно в этих регионах. В Москве и Питере, соответственно, температура воздуха более равномерная. Напоследок напомним, что молнии возникают не только у поверхности земли, но и на границе нашей атмосферы и космоса на высоте даже 100 км. Об их существовании стало известно тоже совсем недавно.
=====
Почему вообще возникают грозы
Прежде, чем говорить про снеговые грозы, разберёмся, как возникают самые обычные, летние грозы. Гроза — одно из самых загадочных атмосферных явлений, причины её возникновения до конца неизвестны. Самой распространённой является версия о разделении зарядов в кучево-дождевом облаке.
Во время конвекции в облаке всё бурлит, огромные массы воздуха, капелек воды и кристалликов льда перемещаются с высокой скоростью. При этом частицы постоянно сталкиваются и трутся друг о друга. Трение приводит к электризации: мы все замечаем искры, когда расчёсываем сухие волосы или снимаем свитер. Забегая вперёд скажем, что эти искры — как раз маленькие молнии.
В облаке встречаются частицы разного размера. Самые маленькие невозможно увидеть невооружённым взглядом, а самые большие достигают в диаметре нескольких сантиметров. Когда они сталкиваются, маленькие частицы приобретают положительный заряд, а большие — отрицательный.
Поскольку маленькие частицы легче больших, они легче подхватываются конвекцией и оказываются в облаке выше, чем большие. Из-за этого в верхушке облака оказывается очень много заряженных положительно частиц, а примерно в середине облака преобладают частицы с отрицательным зарядом. В нижней части облака заряд тоже положительный, и никто толком не понимает, почему. Возможно, это из-за дождя. Осадки формируются в верхней, положительно заряженной, части облака, но наибольшей интенсивности достигают именно в его нижней части, сохраняя при этом свой заряд. Последняя заряженная область в этой системе — Земля. Она имеет отрицательный заряд.
В итоге мы получаем кучево-дождевое облако, в котором чередуются области с положительными и отрицательными зарядами. Между ними должен возникнуть электрический ток, но этому мешает воздух — среда, почти не проводящая электричество. Разница между положительными и отрицательными зарядами может достигать огромных значений, создавая напряжение в 5 миллионов раз выше, чем в розетке! Если напряжение достигнет таких огромных значений, либо области с разными зарядами сблизятся, возникнет молния — заряд почти мгновенно перетечёт из области положительных значений в область отрицательных, или наоборот. Это сопровождается яркой вспышкой света (из-за нагрева воздуха вокруг молнии) и громом (из-за расширения воздуха при нагреве).
В чём отличие снеговой грозы от обычной
Честно говоря, отличий почти нет. Летом облака состоят из кристалликов льда и капелек воды, зимой — почти только из кристалликов льда. Но для образования грозы важно только то, чтобы частицы в облаке были разного размера. А то, из льдинок состоит облако, или из капелек воды, не играет никакой роли. Точно так же нет разницы, дождь идёт или снег.
Тогда почему снеговые грозы такие редкие?
Потому что зимой все процессы в атмосфере слабее, чем летом. Подстилающая поверхность охлаждена и почти не нагревается солнцем. Восходящие движения воздуха в таких условиях обычно слишком слабые, чтобы в них сформировалось разделение зарядов. Ещё в холодном воздухе содержится меньше водяного пара, а ведь именно из него возникают облачные частицы. Меньше облачных частиц — меньше трения между ними — и меньше вероятность грозы.
Но иногда даже зимой могут складываться условия для появления грозы.
Есть две причины:
Гроза возникает на очень активном атмосферном фронте. Тогда воздух поднимается достаточно быстро, чтобы частицы тёрлись друг об друга, а затем разделились по размеру. Температура воздуха при этом не должна быть очень низкой, чтобы облачных частиц не было слишком мало.
Так называемый “озёрный эффект”. Он наблюдается там, где холодная суша соседствует с тёплой водой. Воздух над водой насыщен водяным паром, его температура очень высока по зимним меркам. Когда холодный зимний воздух оказывается над водой, в нём возникает активная конвекция, и образуются кучево-дождевые облака. Потом облака выходят на холодную сушу, где из них идёт снег, а в самом облаке бушует гроза.
Где можно встретить снеговую грозу
Снеговая гроза на активном атмосферном фронте может наблюдаться где угодно. Но появление настолько активных фронтов зимой — огромная редкость. Многие из жителей районов, где зимой идёт снег, могут за свою жизнь так и не увидеть снеговую грозу. Грозы, связанные с активными фронтами, несколько раз наблюдались на юге Бразилии, а в начале 2021 года были зафиксированы в Европе. Вероятность их встретить немного выше в горах, чем на равнине.
Грозы, связанные с озёрным эффектом, происходят у крупных озёр и побережий морей. Подходящих мест на Земле не так много. Ведь рядом с тёплым водоёмом должна быть холодная суша. А обычно зимой на побережье либо достаточно тепло, либо наоборот: уже сама вода сильно остывает и покрывается льдом. Чаще всего снеговые грозы, связанные с “озёрным эффектом”, можно встретить на побережье Великих озёр в США и в Японии, где может наблюдаться по несколько таких гроз каждый год.
=====
Причина редкости снеговых гроз
Теперь попробуем представить себе холодную зиму. Влажность воздуха здесь гораздо ниже. Хотя бы потому, что с промерзшей земли влага не испаряется. Да и в целом холодный воздух несет в себе гораздо меньше воды – она просто опадает конденсатом в виде снежной крупы или обычного снега.
К тому же, земля прогревается очень слабо. Теплых восходящих потоков, разумеется, нет. А значит, даже если бы воздушные массы с высокой влажностью откуда-то взялись и не просыпались бы снежинками, то поднять их наверх было бы нечему.
Наконец, солнечная активность зимой очень низка по сравнению с летней. Поэтому и облака не могут накопить серьезную разницу потенциалов, а значит, молнии и грозы не будет – пройдет обычный снегопад.
Почему снеговые грозы все-таки бывают?
Но в некоторых случаях снегопад все-таки сопровождается грозой. Почему? Вот как раз тут актуальными являются данные, полученные в школе – воздушные массы приходят с крупных водоемов. Чаще всего это теплые моря, но в некоторых случаях могут быть также крупные озера. Воздух над ними не только сравнительно теплый, но ещё и насыщенный влагой. Здесь-то и формируется облако, нижняя и верхняя части которого имеют разный потенциал. Сильный попутный ветер перегоняет облако за десятки и даже сотни километров. Так оно попадает в холодный климат, смешиваясь с прохладными воздушными массами.
Если температура здесь не слишком низкая, то тучи прольются обычным дождем, доставляя немало проблем местным жителям. Если же теплое облако попадает в район с действительно холодным климатом, то начинается настоящая гроза – молнии сверкают, расходуя огромное количество энергии. Из-за этого капли воды, падая вниз, успевают застыть и превратиться в снежинки или снежную крупу. Так и получается снеговая гроза – довольно редкое природное явление.
География снеговых гроз
Где бывают снеговые грозы? Равномерно ли распределены эти явления по земному шару? Оказывается, совершенно нет! Чаще всего они бывают в Северной Америке – в США и Канаде. Здесь за год происходит в среднем около шести гроз, сопровождающихся сильным снегопадом. Причиной этого является наличие нескольких крупных озер и близость незамерзающих морей.
Увидеть снеговую грозу можно и в России. К примеру, в Москве за последнюю четверть века они бывали пять раз: в 1995, 2006, 2011, 2015 и 2019 годах. Также с 2015 года по 2018 явление наблюдали жители Новосибирска, Биробиджана, Новочеркасска, Нижневартовска и даже Сочи.
Чаще всего в России снегопад сочетается с грозой в Мурманске – неудивительно, сравнительно теплое Баренцево море и холодные арктические воздушные массы создают идеальные условия для явления. Только с 2013 по 2019 года его наблюдали пять раз – практически каждый год.