Стадия максимального развития

Начинается она по достижению облаком наибольшей высоты после уровня замерзания, как показано на рисунке. Десять или пятнадцать минут после этого ледяные кристаллы растут до града. Когда размеры градин превышают те, которые может удержать направленное вверх течение, начинается его выпадение. Продолжающиеся вверх течения, примерно 10 м/сек, могут задуть градины назад вверх и это является причиной их дальнейшего роста. Чтобы удержать ледяные образования, достигающие размеров бейсбольного мяча должен сформироваться вертикальный поток не менее 112 км/час (-30 м/с).

На этой стадии гроза обычно достигает высоты -10 км. Некоторые монстры простираются к тропопаузе и достигают вершиной высот 15 - 18 км. Если вершина грозовой тучи доходит до струйного течения, то она будет двигаться с ним и принимать характерную форму, как показано на рисунке. Это приводит к резкому усилению охлаждения при увеличении скорости тока воздуха вверх. Один из признаков созрев шей грозы является образовавшаяся сверху наковальня. Все опасности грозовой ситуации присутствуют именно на этой стадии.

В процессе продолжения грозы, облако становится еще темнее, большей влажности и перерастает в мощное кучево-дождевое (СЬ). Град создает под уровнем замерзания мощный нисходящий поток. Падая капельки объединяются в более крупные. Потоки вниз становятся более мощными и скоростными, чем вверх, дождь и град выпадает на землю. Движения вверх и вниз в облаке переносят электрические заряды и сверкают молнии. Часты мощные нисходящие потоки и сильные порывы. Под тучей присутствуют потоки вверх и вниз, но первые теперь занимают пространство только на наветренной стороне.

СТАДИЯ РАЗРУШЕНИЯ

С продолжением мощных нисходящих потоков холодные массы переносятся с высоты вниз. Этот охлаждающий эффект, а также выпадение осадков прекращает прогрев поверхности, восходящие потоки ослабляются, и гроза затухает. Обычно, чрезмерная влажность в облаке приводит к очень мощным осадкам (рис. 212). Молнии и нисходящие потоки могут еще продолжаться на этой стадии.

Полный цикл, описанный здесь, занимает от 30 минут до часа или примерно 20 минут, проведенных в стадии максимального развития.1. Некоторые грозы живут намного дольше.

РАЗНОВИДНОСТИ ГРОЗ

Не все грозы образуются одинаково. Одни мощнее, другие развиваются более медленно. Рассмотрим различные варианты гроз.

Изолированные грозы - это грозы, которые развиваются в середине воздушной массы от конвективных процессов прогрева поверхности, конвергенции под циклоном при притоке в нее теплого, влажного воздуха. Такая гроза может быть днем и ночью и очень суровой во влажных районах. Грозы, которые развиваются над вершинами гор, зарождающиеся от динамических восходящих потоков, тоже можно классифицировать как изолированные, но они могут объединяться в грозовые полосы над горными цепями. Такие грозы особенно часты после обеда или ранним вечером

Вставные грозы — это грозы, которые находятся внутри большой площади облаков обычно слоистых (St), как показано на рисунке 213. Во время формирования вставной грозы ее основание темнее основного слоя облаков. Такая гроза часто образуется при прохождении теплого фронта в восходящем потоке теплого воздуха. Вставные грозы имеют тенденцию быть менее суровыми, потому что восходящий поток в теплом фронте медленный и сплошной слой облаков уменьшает прогрев поверхности. Но они могут нести смертельную опасность пилотам, которые не готовы определить наличие такой грозы в сплошном слое облаков. Часто предупреждением служит звук грома. Но бывают случаи, когда невозможно услышать его в воздухе. Надо определять наличие грозы визуально по более темному месту в облаках и по прогнозам погоды, которые предупреждают о ее возможности.

Шквальные линии - это устойчивая стена гроз, работающих вместе. Это линия гроз, которые вообще-то живут отдельно, но настолько близко, что создается впечатление единой линии. Шквальные линии возникают в условиях холодного фронта с сильными восходящими потоками. Грозы этого типа очень мощные.

Шквальная линия может предворять холодный фронт на несколько километров и является причиной пульсаций фронта. Другие линии развиваются, когда разрушаются грозы и холодный воздух от этого образуется в мини холодный фронт. Шквальные линии могут располагаться в быстро движущемся фронте, простираясь в длину от 16 до 320 км.

Грозы образуются холодным воздухом, вклинивающимся под теплый, причем подъем происходит очень быстро (рис.214). Такие грозы имеют тенденцию к большей продолжительности и мощности. Отметим, что нисходящие и восходящие потоки под тучами шквальной линии по местоположению являются обратными, чем под изолированными грозами (сравните рисунки 211 и 214).

Высотные грозы часто возникают над более сухими территориями, где точка росы на высоте 5000 м или около этого. Грозы в этом случае формируются при низком давлении на высоте и наиболее активны после обеда, но вообще то они могут возникать и днем, и ночью. Характерной особенностью высотных гроз является то, что капли дождя редко достигают поверхности, потому что дождинки падают очень долго и за это время успевают высохнуть. Это испарение охлаждает воздух, сквозь который капли пролетают. Идущий таким образом дождь иногда называют virga (рис. 24).

Отметим здесь две другие особенности гроз. Первая - это наклон грозовой тучи из-за сильного ветра на высоте (рис. 215). Результатом этого наклона является то, что потоки вверх и вниз не сталкиваются, и гроза может созревать дольше или существовать дольше на фазах роста и распада. Такие наклонные грозовые тучи верный знак того, что на высоте господствует сильный ветер.

Вторая особенность, которую следует отметить, это форма грозовой тучи похожая на ступню, или наличие полки, выступающей из тучи. Такая ситуация показана на рисунке 216 и указывает на то, что гроза образуется в сильный ветер. Полка обычно предшествует туче и является участком сильных восходящих потоков и турбулентности, как фронт порывистости (смотри ниже): Автор этой книги однажды имел сомнительный эксперимент, пролетев по границе грозы под такой полкой 30 км по прямой линии с высокой скоростью без потери высоты.

ОПАСНОСТИ ГРОЗ

Грозы представляют реальную опасность для авиаторов. Здесь мы рассмотрим подробно все опасности и то как их избежать.

ЗАСАСЫВАНИЕ В ОБЛАКО

Потрясающий поток воздуха вверх, часто превышающий скорость 160 км/час (!) может засосать в облако любой летательный аппарат. Допустим, вы реально столкнулись с этой опасностью. В облаке вы можете потерять ориентацию. Без полного приборного оснащения (включая указатель крена и тангажа) пилот в условиях грозовой турбулентности будет не в состоянии управлять летательным аппаратом. Не будет уверенности в правильности курса (магнитный компас недостаточно эффективен в турбулентность, он начинает колебаться). Большие силы очень различные по направлению и непрогнозируемые могут разрушить ваш летательный аппарат.

В дополнение, когда поток в туче несет вверх все выше и выше, вы можете столкнуться с гипоксией, понижением уровня кислорода в крови до тех пор, пока вы не ослабнете, потеряете сознание или погибнете. Если гипоксия вас не возьмет, то велик шанс умереть от переохлаждения или гипотермии Помните, температура окружающего воздуха понижается на 1° на каждые 100 м. На 6000 м уже мороз.

Обычные восходящие потоки, в которых работают пилоты-спортсмены не являются максимальными, но надо быть достаточно безрассудным, чтобы лететь в пасть такого монстра, как грозовая туча. В поток под ней легко войти, но трудно его покинуть.

ТУРБУЛЕНТНОСТЬ

Все токи вверх и вниз в грозовой туче создают мощную турбулентность по типу турбулентности среза. Она может (и даже делает это) разрушить летательный аппарат.

ГРАД, ДОЖДЬ И СНЕГ

Выпадение осадков часто начинается неожиданно потому, что процесс наростания кристаллов льда над уровнем замерзания спонтанный и самоподдерживающийся. Также неожиданно может ослабнуть поток воздуха вверх и начнется проливной дождь или сыпанет град. Дождь и снег создают некоторые проблемы видимости и оледенения. Град может привести к повреждениям летательного аппарата и ранениям пилота. Представьте себе, что вы встретили в полете падающий мяч для гольфа, только из льда.

МОЛНИЯ

Процессы в грозовых тучах являются причиной разделения зарядов, что индуцирует большие электрические потенциалы, различные по знаку в разных местах. Когда эта разность потенциалов достигает критической величины, то происходит электрический разряд, который называют молния. Гигантская вспышка, как взрыв, и мы слышим гром. Гром распространяется вокруг дальше и дальше (молния мелькнула и ее не всегда увидишь) и является хорошим предупреждением о том, что где-то рядом грозовая туча.

Свет от молнии распространяется со скоростью света, а звук грома со скоростью звука. Учитывая, что звук и свет отправляются в путь одновременно, по времени между вспышкой и звуком можно определить расстояние до грозы. Существует такое правило: каждый километр расстояния до грозы дает примерно 3 секунды разности времени между вспышкой и громом. Если молния мелькнула в вашем направлении на вас или от вас, то гром будет как резкий, громкий хлопок. Если молния в перепендикулярном направлении, то вы слышите раскаты грома в течение некоторого времени из-за того, что разряд, проходя через влажный воздух, вызывает грохот от своего начала до конца. Эхо и отражение звука будет затруднять определение направления на грозу. Гром может быть не слышен на расстоянии более чем 40 км и реже на 16 км. Так что, если мы слышим гром, то много можем сказать о расстоянии до грозы и направлении на нее. Случаи ударов молнии в самолет редки потому, что для этого в момент разряда самолет должен оказаться на его пути. Заряд, содержащийся в самолете, недостаточен чтобы притягивать к себе молнию. Однако, корона разрядов (видимое свечение вытекающих ионов), называемое как огонь святого Элмоса, может появиться. Когда сверкает молния, происходит перенос электрической энергии в различные части грозы, это оказывает влияние на человека: от ощущения легкой боли вплоть до болевого шока.

Молнии в грозу возникают по определенным законам и в направлениях указанных на рисунке 217. Здесь они пронумерованы в порядке их частоты. В ид но* что молнии предпочитают возникать внутри облака (1 и 2). Это является признаком растущей грозовой тучи. Удары молнии в землю -признак разрушающейся грозы.

На земле и в полете под облаком самая большая опасность на наветренной стороне. Молнии также имеют тенденцию возникать под и над нулевой изотермой. Гроза не начинается до тех пор, пока облако не поднимется над этим уровнем.

Если вы находитесь на земле во время грозы, сторонитесь высоких и металлических объектов (включая самолеты). Попытайтесь укрыться в машине или здании. Если вы в открытом поле, встаньте на земле на колени, голову опустите к ногам и руки прижмите к голове. Не лежите ровно потому, что этим вы увеличиваете шанс получить удар молнией.