Галина Шалаева - Кто есть кто в мире природы
Что такое гроза?
Ливневые дожди, выпадающие в летние дни, часто сопровождаются грозами. Это название обозначает целый комплекс метеорологических явлений. Самые известные из них – это молния и гром. Молния – гигантская электрическая искра, проскакивающая между соседними облаками или между облаком и землей. При электрическом разряде выделяется большое количество энергии, затрачивающейся на разогревание воздуха в узком канале – пути распространения электрического разряда. Из-за быстрого нагревания воздух резко расширяется. Возникает ударная волна. Эта волна воспринимается наблюдателем как звук, называемый громом.
Разряд близкой от наблюдателя молнии вызывает один-единственный оглушительный удар грома. От удаленной молнии слышится более длительное раскатистое грохотание. Следующие за основным ударом раскаты вызваны отражением звука от неровностей земли, строений, скоплений деревьев, облаков.
Удар молнии может причинить большие неприятности. Ее разрушающее воздействие обусловлено выделением тепловой энергии, от которой могут загораться или даже взрываться деревья, дома, башни. Для предотвращения поражения молнией на высоких домах и сооружениях устанавливают молниезащиту (иногда, не совсем точно, ее называют громоотводом) – металлические стержни, имеющие надежную токопроводящую связь с землей.
Кроме обычной линейной (или зигзагообразной) молнии, изредка наблюдается так называемая шаровая молния – светящийся шар, плавающий в воздухе над поверхностью земли и взрывающийся при столкновении с твердым предметом.
Грозы наблюдаются тогда, когда есть мощные кучево-дождевые облака. От других типов облаков их легко отличить по характерной форме (они сильно вытянуты по вертикали и оканчиваются вершиной, напоминающей наковальню) и по темному цвету. Внутри этих облаков воздух стремительно поднимается вверх, увлекая дождевые капли и создавая условия для разделения электрических зарядов, в конце концов завершающегося разрядом молнии.
В каждый момент времени на земном шаре одновременно бушует около 2 тысяч гроз. На суше преобладают летние грозы, над океаном – зимние.
Где выпадает больше всего осадков?
Многие факторы определяют, сколько дождя или снега выпадет на земную поверхность. Это температура, высота над уровнем моря, местонахождение горных цепей и т. д.
Вероятно, самое дождливое место в мире – это гора Вайалеале на Гавайях, на острове Кауаи. Среднегодовой уровень количества осадков составляет здесь 1 197 сантиметров. Черрапунджи в Индии, возможно, занимает второе место по количеству осадков со среднегодовым уровнем от 1 079 до 1143 сантиметров. Однажды 381 сантиметр дождя выпал в Черрапунджи за 5 дней. А в 1861 году количество осадков достигло 2 300 сантиметров!
Чтобы было более понятно, давайте сравним количество осадков в некоторых городах мира. Лондон – 61 сантиметр осадков в год, Эдинбург – около 68 сантиметров, а Кардифф – около 76. В Нью-Йорке выпадает около 101 сантиметра осадков, в Оттаве – 86 сантиметров, в Мадриде – около 43 сантиметров и в Париже – 55 сантиметров. Итак, вы видите, каков контраст с Черрапунджи.
Самое засушливое место в мире – это, вероятно, Арика в Чили. Здесь уровень осадков составляет 0,05 сантиметров в год. Самое засушливое место в США – Ранчо Гринлэнд в Долине Смерти. Там среднегодовой уровень осадков менее 3,75 сантиметров.
В некоторых обширных регионах Земли сильные ливни бывают круглый год. Например, почти каждая точка вдоль экватора получает более 152 сантиметров осадков в год. Экватор является точкой соединения двух больших потоков воздуха. Повсеместно вдоль экватора воздух, двигающийся вниз с севера, встречается с воздухом, двигающимся вверх с юга.
Существует основное направленное вверх движение горячего воздуха, смешанного с водяным паром. Так как воздух поднимается к холодным высотам, большое количество водяного пара конденсируется и выпадает в качестве дождя.
Большая часть дождя выпадает с наветренной стороны гор. Другая сторона, называемая подветренной, получает намного меньше осадков. Примером являются горы Каскад в Калифорнии. Западные ветры, несущие водяной пар, движутся с Тихого океана. Достигнув берега, воздух поднимается по западным склонам гор, охлаждаясь. Охлаждение вызывает конденсацию водяного пара, который выпадает в виде дождя или снега.
Что такое град?
Град выпадает, когда капельки дождя поднимаются и опускаются в вихре холодного воздуха, замерзая все больше и больше. На землю падают уже не капли, а твердые шарики. Иногда эти шарики довольно долго крутятся вверх-вниз, покрываясь все более толстым слоем снега и льда, поэтому и попадаются иногда двухкилограммовые градины.
Очень часто градом сопровождаются грозы. Черные грозовые тучи, называемые дождево-кучевыми облаками, образуются в холодных слоях атмосферы. Капли воды в них замерзают и выпадают на землю, не успев растаять. Град может состоять и из смерзшихся кристалликов: это так называемая снежная крупа. Крупный град всегда наносит большой вред посевам и садовым растениям.
В 1970 году в штате Канзас (США) выпал очень крупный град. Градины достигали размера футбольного мяча.
Почему снег белый?
Снег – это замерзшая вода, а, как мы знаем, лед бесцветный. Почему же снег белый?
Причина в том, что каждая снежинка состоит из большого количества ледяных кристалликов. Но они не гладкие, а с гранями. Отражение света от граней этих кристаллов делает снег белым.
Снег образуется, когда вода, находящаяся в атмосфере в виде пара, замерзает. Из замершего пара получаются чистые, прозрачные кристаллы. Движение воздуха заставляет эти кристаллы летать вверх и вниз.
Двигаясь хаотично, кристаллы соединяются друг с другом или объединяются вокруг крохотных частичек пыли, которые постоянно присутствуют в воздухе. Когда кристаллов собирается достаточно много, они падают на землю в виде снежинок.
Кристаллы, из которых состоят снежинки, организованы определенным образом. Это или шестиконечная звезда, или тонкая пластинка, имеющая форму шестиугольника. Каждый луч шестиконечной звезды в точности похож на другой.
Хотя все лучи одной снежинки похожи друг на друга, едва ли можно встретить две одинаковые снежинки.
Мы считаем, что снег бывает только белым. Но были такие случаи, когда выпадал цветной снег. Один такой случай был описан Чарльзом Дарвином. Во время одной своей экспедиции он заметил, что копыта мулов покрылись красными пятнами, после того как они прошлись по выпавшему снегу. Покраснение снега было вызвано присутствием пыльцы красного цвета, которая находилась в воздухе, когда начал падать снег.
Как образуются ледяные сосульки?
Случалось ли вам задумываться над тем, как образуются ледяные сосульки?
В какую погоду образовались сосульки: в оттепель или в мороз? Если в оттепель, то как могла замерзнуть вода при температуре выше нуля? Если в мороз, то откуда могла взяться вода на крыше?
Вы видите, что вопрос не так прост, как мог показаться сначала. Ледяные сосульки могут образоваться, когда в одно и то же время присутсвуют две температуры: для таяния – выше нуля и для замерзания – ниже нуля.
Снег на склоне крыши тает, потому что солнечные лучи нагревают его до температуры выше нуля, а стекающие капли воды у края крыши замерзают, потому что здесь температура ниже нуля. Оттаявшая вода по крыше стекает и каплями свисает с края крыши. Но под крышей температура ниже нуля, и капля, охлаждаемая к тому же испарением, замерзает. На замерзшую каплю натекает следующая, также замерзающая; затем третья капля, и так далее; постепенно образуется маленький ледяной бугорок. В другой раз при такой же погоде эти ледяные наплывы еще удлиняются, и в результате образуются сосульки, вырастающие наподобие известковых сталактитов в подземных пещерах (о них вы прочтете ниже). Так на крышах возникают сосульки.
Почему зимой на окнах узоры?
Дети, живущие в районах с настоящей холодной зимой, любят рассматривать иней на окнах. Некоторые изображения очень красивы, похожи на сложные рисунки листьев и деревьев.
Для образования инея на окнах, как и на деревьях, траве, нужны определенные условия. Иней образуется из маленьких кристалликов замерзшей воды. Когда воздух, содержащий много влаги, охлаждается до точки замерзания, начинает образовываться иней. Точка замерзания – это 32° по Фаренгейту и 0° по Цельсию.
Когда воздух охлаждается, содержание влаги в нем уменьшается. Избыток воды конденсируется на оконном стекле.
Когда температура опускается ниже 0°С, вода кристаллизуется. Другими словами, кристаллики льда покрывают поверхность воды.
Почему же в мороз на оконном стекле появляются рисунки? С одной стороны, сами кристаллики имеют свою структуру, которая определяет рисунок. Кроме того, царапины на поверхности стекла, частички пыли, воздушные потоки помогают Деду Морозу создавать красивые узоры на окнах.
