Perkūnijos veikla. Žaibo išlydžių susidarymas. Kaip susidaro perkūnijos debesis

Kaip susidaro perkūnijos debesis?

Ką žinote apie perkūnijos debesį?

Vidutiniškai manoma, kad griaustinio debesies skersmuo yra 20 km, o jo gyvenimo trukmė – 30 minučių. Bet kuriuo metu, įvairiais skaičiavimais, pasaulyje yra nuo 1800 iki 2000 griaustinio debesų. Tai atitinka 100 000 perkūnijų kasmet planetoje. Apie 10% jų tampa itin pavojingi.

Apskritai atmosfera turėtų būti nestabili – oro masės šalia žemės paviršiaus turėtų būti lengvesnės už orą, esantį aukštesniuose sluoksniuose. Tai įmanoma, kai įšyla apatinis paviršius ir oro masė nuo jo, taip pat yra didelė oro drėgmė, kuri yra labiausiai paplitusi. Galbūt dėl ​​tam tikrų dinaminių priežasčių, šaltesnių oro masių patekimo į viršutinius sluoksnius. Dėl to atmosferoje šiltesnio ir drėgnesnio oro kiekiai, įgydami plūdrumą, veržiasi aukštyn, o vėsesnės dalelės iš viršutinių sluoksnių skęsta žemyn. Tokiu būdu šiluma, kurią žemės paviršius gauna iš saulės, yra pernešama į viršutinius atmosferos sluoksnius. Tokia konvekcija vadinama laisva. Atmosferos frontų zonose, kalnuose, jį sustiprina priverstinis kylančių oro masių mechanizmas.

Kylančiame ore esantys vandens garai atvėsta ir kondensuojasi, sudarydami debesis ir išskirdami šilumą. Debesys auga aukštyn ir pasiekia aukštį, kur stebima neigiama temperatūra. Kai kurios debesų dalelės užšąla, o kitos lieka skystos. Abu jie turi elektros krūvį. Ledo dalelės dažniausiai turi teigiamą krūvį, o skystos – neigiamą. Dalelės toliau auga ir pradeda nusėsti gravitaciniame lauke – susidaro krituliai. Erdvės krūviai kaupiasi. Teigiamas krūvis susidaro debesies viršuje, o neigiamas – apačioje (tiesą sakant, pastebima sudėtingesnė struktūra, gali būti 4 erdvės krūviai, kartais jis gali būti atvirkštinis ir pan.). Elektrinio lauko stipriui pasiekus kritinę reikšmę, įvyksta iškrova – matome žaibą ir po kurio laiko išgirstame iš jo sklindančią garso bangą ar griaustinį.

Paprastai perkūnijos debesis per savo gyvavimo ciklą išgyvena tris etapus: formavimąsi, maksimalų vystymąsi ir išsisklaidymą.

Pirmajame etape kamuoliniai debesys auga aukštyn dėl oro judėjimo aukštyn. Cumulus debesys atrodo kaip gražūs balti bokštai. Šiame etape kritulių nėra, tačiau neatmetama žaibai. Tai gali užtrukti apie 10 minučių.

Maksimalaus vystymosi stadijoje debesyje vis dar tęsiasi judėjimas aukštyn, tačiau tuo pat metu iš debesies jau pradeda kristi krituliai, atsiranda stiprūs judesiai žemyn. Ir kai šis žemyn atvėsęs kritulių srautas pasiekia žemę, susidaro gūsių frontas arba škvalo linija. Maksimalaus debesų išsivystymo etapas yra didžiausias smarkaus lietaus, krušos, dažnų žaibų, škvalų ir viesulų tikimybės laikas. Debesis dažniausiai būna tamsios spalvos. Šis etapas trunka nuo 10 iki 20 minučių, bet gali būti ir ilgesnis.

Ilgainiui debesį pradeda graužti krituliai ir oro srautas. Žemės paviršiuje škvalų linija eina toli nuo debesies, atkirdama jį nuo šaltinio, kuris maitinasi šiltu ir drėgnu oru. Lietaus intensyvumas mažėja, tačiau žaibai vis dar kelia pavojų.

Savivaldybės biudžetinė švietimo įstaiga

„Briansko 4-oji vidurinė mokykla

nuodugniai studijuojant atskirus dalykus“

Miesto mokslinė ir praktinė konferencija

„Pirmieji žingsniai į mokslą“

Perkūnijos reiškiniai

(fizikos straipsnis)

Užbaigta:

8b klasės mokinys

Nachabinas Dmitrijus

Prižiūrėtojas

Fizikos mokytojas

Brianskas, 2012 m

Įvadas 3

Perkūnija – kaip natūralus reiškinys 4

Perkūnijos geografija 4

Perkūnijos debesies vystymosi etapai 5

Perkūnijos judėjimas 6

Perkūnijos debesies elektrinė struktūra 7

Žaibo parinktys 8

Žaibo srovių poveikis 10

Išvada 13

Naudotos literatūros sąrašas 14

ĮVADAS

Perkūnijos tyrimas pirmiausia susijęs su žmonių gyvybės saugumo užtikrinimu. Vystantis žmonių civilizacijai ir techninei žmogaus gyvenimo įrangai, gamtos reiškiniai kelia grėsmę tiek žmogui, tiek jo dirbtinei aplinkai. Tai taip pat taikoma perkūnijai. Visų pirma, perkūnija gresia elektros linijoms.
Taip pat žinoma, kad orlaiviai buvo sugadinti žaibo smūgio, kuris geriausiu atveju lėmė navigacijos sistemos gedimą. Užregistruoti atvejai, kai palydovai buvo pamesti paleidimo metu.

Darbo aktualumas:

Perkūnija yra pavojingas gamtos reiškinys, turintis didelę įtaką žmogaus veiklai ir padarantis didelę materialinę žalą įvairiems ūkio sektoriams. Ypatingą pavojų kelia
perkūnija elektros sistemoms ir įvairiems ryšiams. Nutrūkus žaibiškumui, SUNYA tinklas aptiko žemės iškrovas 16 km atstumu nuo linijos ir per ± 1 min. Tokie iškrovimai buvo užfiksuoti ir dėl neaiškių priežasčių gedimų. Todėl žaibo aktyvumo tyrimas yra svarbus siekiant užtikrinti įvairių objektų ir visų pirma elektros sistemų apsaugą nuo žaibo.

Audra- atmosferos reiškinys, kai elektros iškrovos atsiranda debesų viduje arba tarp debesies ir žemės paviršiaus - žaibas, lydimas griaustinio. Paprastai perkūnija susidaro galinguose kamuoliniuose debesyse ir yra susijusi su stipriu lietumi, kruša ir stipriais vėjais.

Perkūnija yra vienas pavojingiausių gamtos reiškinių žmonėms pagal registruotų mirčių skaičių, tik potvyniai sukelia didelių žmonių nuostolių.

Perkūnijos geografija

Žaibo išlydžių pasiskirstymas Žemės paviršiuje.

Tuo pačiu metu Žemėje veikia apie pusantro tūkstančio perkūnijų, vidutinis iškrovų intensyvumas yra 46 žaibai per sekundę. Perkūnija planetos paviršiuje pasiskirsto netolygiai. Virš vandenyno perkūnijų yra maždaug dešimt kartų mažiau nei žemynuose. Apie 78% visų žaibo išlydžių sutelkta atogrąžų ir subtropikų zonoje (nuo 30° šiaurės platumos iki 30° pietų platumos). Didžiausias perkūnijos aktyvumas būna Centrinėje Afrikoje. Arkties ir Antarkties poliariniuose regionuose ir virš ašigalių perkūnijos praktiškai nėra. Perkūnijos intensyvumas seka saulę, o didžiausios perkūnijos būna vasarą (vidutinėse platumose) ir dienos popietėmis. Mažiausias užregistruotų perkūnijų skaičius būna prieš saulėtekį. Perkūnijai įtakos turi ir geografinės vietovės ypatybės: stiprūs perkūnijos centrai yra kalnuotuose Himalajų ir Kordiljerų regionuose.

Perkūnijos debesies vystymosi etapai

Perkūnijos debesies vystymosi etapai.

Būtinos sąlygos griaustinio debesims atsirasti yra sąlygos vystytis konvekcijai ar kitam mechanizmui, kuris sukuria srautus į viršų, drėgmės tiekimas, pakankamas krituliams susidaryti, ir struktūros, kurioje dalis debesies, buvimas. dalelės yra skystos, o kai kurios – ledinės būsenos. Konvekcija, sukelianti perkūniją, atsiranda šiais atvejais:

· su netolygiu gruntinio oro sluoksnio kaitinimu virš skirtingų apatinių paviršių. Pavyzdžiui, virš vandens paviršiaus ir žemės dėl vandens ir dirvožemio temperatūros skirtumų. Virš didelių miestų konvekcijos intensyvumas yra daug didesnis nei miesto apylinkėse.

· kai šiltas oras kyla aukštyn arba jį išstumia šaltas oras atmosferos frontuose. Atmosferos konvekcija atmosferos frontuose yra daug intensyvesnė ir dažnesnė nei masinės konvekcijos metu. Dažnai priekinė konvekcija vystosi kartu su nimbostratų debesimis ir sluoksniais krituliais, kurie užmaskuoja besiformuojančius kamuolinius debesis.

· kai oras pakyla kalnuotose vietovėse. Net ir nedidelis pakilimas šioje srityje padidina debesų susidarymą (dėl priverstinės konvekcijos). Aukšti kalnai sukuria ypač sudėtingas sąlygas konvekcijai vystytis ir beveik visada padidina jos dažnumą ir intensyvumą.

Visi griaustinio debesys, neatsižvelgiant į jų tipą, pereina per debesų debesų etapą, subrendusių perkūnijos debesų stadiją ir skilimo stadiją.

Perkūnijos judėjimas

Perkūnijos debesies greitis ir judėjimas priklauso nuo žemės krypties, pirmiausia debesies kylančių ir besileidžiančių srautų sąveikos su nešančiojo oro srovėmis viduriniuose atmosferos sluoksniuose, kuriuose vystosi perkūnija. Pavienės perkūnijos greitis dažniausiai siekia apie 20 km/h, tačiau kai kurios perkūnijos juda daug greičiau. Ekstremaliomis situacijomis perkūnijos debesis gali judėti 65 - 80 km/h greičiu per aktyvius šaltuosius frontus. Daugumoje perkūnijų, kai senosios perkūnijos ląstelės išsisklaido, iš eilės atsiranda naujos audros ląstelės.

Pučiant silpnam vėjui, atskira ląstelė per savo gyvenimą gali nukeliauti labai trumpą atstumą – mažiau nei du kilometrus; tačiau didesnių perkūnijų metu naujas ląsteles suaktyvina iš subrendusios ląstelės tekantis srautas žemyn, todėl atrodo greitas judėjimas, kuris ne visada sutampa su vėjo kryptimi. Esant didelėms daugialąstelėms perkūniškoms audroms, šiauriniame pusrutulyje susidaro nauja ląstelė oro srauto krypties dešinėje, o pietinio pusrutulio oro srauto krypties kairėje.

Perkūnijos debesies elektrinė struktūra

Krūvių struktūra griaustinio debesyse skirtinguose regionuose.

Elektros krūvių pasiskirstymas ir judėjimas perkūnijos debesyje ir aplink jį yra sudėtingas, nuolat besikeičiantis procesas. Nepaisant to, galima pateikti apibendrintą elektros krūvių pasiskirstymo vaizdą debesų brandos stadijoje. Dominuojanti teigiama dipolio struktūra yra tokia, kai teigiamas krūvis yra debesies viršuje, o neigiamas krūvis yra žemiau jo debesyje. Debesio apačioje ir po juo yra mažesnis teigiamas krūvis.

Atmosferos jonai, judėdami veikiami elektrinio lauko, debesies ribose sudaro ekranavimo sluoksnius, užmaskuodami debesies elektrinę struktūrą nuo išorinio stebėtojo. Matavimai rodo, kad įvairiomis geografinėmis sąlygomis pagrindinis neigiamas griaustinio debesies krūvis yra aukštyje, kai aplinkos temperatūra svyruoja nuo –5 iki –17 °C.

Kuo didesnis debesyje srauto aukštyn greitis, tuo aukštesniame aukštyje yra neigiamo krūvio centras. Erdvės krūvio tankis yra 1-10 C/km diapazone. Pastebima dalis perkūnijų su atvirkštinio krūvio struktūra: - neigiamas krūvis viršutinėje debesies dalyje ir teigiamas krūvis vidinėje debesies dalyje, taip pat sudėtinga struktūra su keturiomis ar daugiau tūrinių krūvių zonų. skirtingo poliškumo.

Žaibo parametrai.

Pagrindiniai žaibo srovę apibūdinantys parametrai yra didžiausia srovės impulso vertė, žaibo srovės fronto statumas, impulso fronto trukmė ir viso impulso trukmė, kuri yra lygi laikui, kai srovė sumažėja iki pusės. maksimali vertė. Žaibo srovės impulso trukmę daugiausia lemia atvirkštinės iškrovos sklidimo iš žemės į debesį laikas ir svyruoja nuo 20 iki 80-100 μs. Dažniausias srovės impulsų kilimo laikas žaibo išlydžio metu yra 1,5–10 µs. Vidutinė žaibo srovės impulso trukmė yra artima 50 μs, todėl buvo pasirinktas standartinis pilnos žaibo įtampos impulsas, naudojamas įrangos izoliacijos elektriniam stiprumui tikrinti, kuris atsiranda ant izoliacijos žaibo smūgio metu ir kurį ji turi atlaikyti be žalą.

Ryžiai. 1. Standartinio žaibo įtampos impulso forma

Atlikti izoliacijos bandymus žaibo įtampos impulsais tomis pačiomis sąlygomis, pagal tarptautinius standartus ir GOST 1516.2-76, standartinį žaibo įtampos impulsą, parodytą fig. 1, kuriame laboratorinių oscilogramų apdorojimo patogumui tikrasis priekis pakeičiamas lygiaverčiu įstrižu.

Norėdami tai padaryti, pulso priekyje 0,3 ir 0,9 Umax lygyje pažymimi taškai, per kuriuos nubrėžiama tiesi linija. Šios tiesės susikirtimas su abscisių ašimi ir horizontalia tiesia linija, nubrėžta Umax lygyje, lemia impulso fronto trukmę τph. Impulso trukmė τi nustatoma taip, kaip parodyta Fig. 1.

Paprastai standartinio pilno žaibo įtampos impulso parametrai žymimi 1,2/50, o tai reiškia, kad impulso frontas yra τph = 1,2 μs, o impulso trukmė yra τi = = 50 μs. Srovės kilimo greitis impulso priekyje vadinamas priekio nuolydžiu ir matuojamas amperų skaičiumi per mikrosekundę.

Kalnuotose vietovėse žaibo srovių amplitudės vertės sumažėja maždaug 2 kartus, palyginti su amplitudės reikšmėmis plokščiose vietose. Tai paaiškinama atstumo nuo žemės iki debesų sumažėjimu. Esant mažesniems atstumams, žaibai įvyksta, kai debesyse susikaupia mažesni krūviai, todėl sumažėja žaibo srovių amplitudės. Reikėtų nepamiršti, kad žaibo išlydžiai su didelėmis srovėmis pasitaiko labai retai: 100 kA ar didesnės srovės sudaro tik 2% viso žaibo išlydžių skaičiaus, o 150 kA ar didesnės srovės - 0,5%.

Žaibo srovių amplitudės verčių tikimybių pasiskirstymas parodytas fig. 2, iš kurio aišku, kad 40% visų iškrovų yra srovės, kurių amplitudės vertės mažesnės nei 20 kA.

Ryžiai. 2. Žaibo srovių tikimybių pasiskirstymo kreivė (procentais).

Žaibo srovių poveikis.

Žaibo srovės, eidamos per paveiktus objektus, turi jiems elektromagnetinį, šiluminį ir mechaninį poveikį. Eidami per laidininkus, jie išskiria tokį šilumos kiekį, kuris gali išlydyti mažo skerspjūvio laidininką (telegrafo laidus, saugiklius). Žaibo srovė /m, kA, sukelianti laidininko kaitinimą iki lydymosi arba išgaravimo temperatūros, gali būti nustatyta pagal formulę

kur k yra koeficientas, kurio reikšmė yra 300-330 variui, 200-230 aliuminiui, 115-438 geležies; q - laidininko skerspjūvis, mm2; ti yra srovės impulso trukmė, μs.

Mažiausias laidininko (žemyninio laidininko) skerspjūvis, užtikrinantis jo vientisumą praeinant žaibo srovei, paprastai yra lygus 28 mm2. Tokio skerspjūvio plieninis laidininkas, esant didžiausiai žaibo srovės vertei, įkaista iki kelių šimtų laipsnių vos per keliasdešimt mikrosekundžių, bet neišsitiesia. Kai žaibo kanalas liečiasi su metalu, jis gali išsilydyti iki 3-4 mm gylio. Atskirų laidų trūkimo atvejai, pastebėti eksploatuojant elektros perdavimo linijų žaibosaugos kabelius, gali atsirasti dėl jų perdegimo žaibu jo kanalo ir kabelio sąlyčio vietoje. Todėl plieniniai žaibolaidžiai, kurie turi atlaikyti žaibo kanalo šiluminį poveikį, turi didesnius skerspjūvius nei žemyn nukreipti laidai: žaibolaidžiams – 35 mm2, žaibolaidžiams – ne mažiau 100 mm2. Kai žaibo kanalas liečiasi su mediena, šiaudais, dujine ar skysta degiąja terpe, jie gali užsidegti ir sukelti gaisrą.

Mechaninis žaibo srovės poveikis pasireiškia medžių skilimu, akmeninių ir mūrinių pastatų sunaikinimu ir kt. Medinių elektros linijų atramų skilimas atsiranda dėl to, kad žaibo srovė, eidama per medienos pluoštus, sukelia joje intensyviai išsiskiria garai ir dujos, dėl kurių medienos viduje susidaro didelis slėgis ir ją suplėšoma.

Lietus lyjant medienos skaldymas būna silpnesnis, bet be lietaus stipresnis. Tai paaiškinama tuo, kad sudrėkintas medienos paviršius turi didesnį laidumą, o žaibo srovė daugiausia teka paviršiumi ir mažiau pažeidžia medieną. Žaibo srovės, prasiskverbdamos pro plyšius ir siauras angas, taip pat sukuria dideles ardomąsias jėgas. To pavyzdys gali būti atvejai, kai žaibas sunaikina vamzdinius iškroviklius ant elektros linijų. Praleidus žaibo sroves dielektrikuose (akmens, plytų pastatuose), tarp likusių krūvių atsiranda smūginio pobūdžio elektrostatinės jėgos, dėl kurių akmeniniai ir plytiniai pastatai bus sunaikinti. Pagrindinės iškrovos stadijoje žaibo srovė per susidarantį elektromagnetinį lauką indukuoja įtampą ant elektros instaliacijos laidų ir laidžiųjų konstrukcijų šalia smūgio vietos, o eidama per įžemintus objektus sukuria šimtus ir net tūkstančius kilovoltų siekiančius įtampos kritimus. Žaibo išlydžiai vyksta tiek tarp debesies ir žemės, tiek tarp debesų. Tarp debesų atsirandančios iškrovos nekelia pavojaus elektros instaliacijoms. Į žemę patekusios iškrovos yra pavojingos žmonėms, gyvūnams ir antžeminėms konstrukcijoms.

Išvada

Perkūnijos aktyvumo intensyvumas įvairiose mūsų planetos vietose labai skiriasi. Perkūnijos aktyvumas silpniausias mūsų šalies šiauriniuose rajonuose ir palaipsniui didėja į pietus.

Perkūnijos aktyvumo intensyvumas šiuo metu apibūdinamas dienų su perkūnija skaičiumi per metus. Vidutinė perkūnijos trukmė per perkūnijos dieną Sovietų Sąjungos teritorijoje yra 1,5-2 valandos.

Perkūnijos aktyvumo intensyvumas bet kuriam Sovietų Sąjungos regionui nustatomas pagal perkūnijos veiklos žemėlapius, sudarytus remiantis ilgalaikiais meteorologijos stočių stebėjimais (3 pav.).

Ryžiai. 3. Perkūnijos veiklos Sovietų Sąjungos teritorijoje žemėlapis (vidutinė metinė perkūnijų trukmė valandomis). Manoma, kad vietovėse, kuriose 1 km2 žemės paviršiaus tenka 30 perkūnijos valandų per metus, vidutiniškai kas dvejus metus įvyksta vienas žaibas. Kas sekundę į žemės paviršių trenkia maždaug 100 žaibų.

Bibliografija

1. Orlaivių pavadinimai debesyse ir krituliuose.-L. .Tidrometeoizdat, 1971, 211 p.

2. Fitgerald D. R. Tikėtina, kad orlaivis sukels tam tikrų perkūnijų žaibus. – Monthly Weather Rev., 1967, t. 95, №12, p. 835-842.

3. Greedon J. Paskutiniai 1000 pėdų – oro erdvės sauga, 1966, t. 22, Nr.33, p.6-7.

4. Gobb W. E., Holitza F. J. Pastaba apie žaibo smūgius į orlaivius. Monthly Weather Rev., 1968, t. 96, Nr. 11, p. 807-808.

5. Brook M., Holmes C. R., Moore C. B. Žaibas ir raketos: kai kurios Apolo 12 žaibo įvykių pasekmės. – Nav. Res., 1970, t. 23, Nr. 4, p. 177.

6. Kamaldina orlaivis ne perkūnijos zonose // Tr. GGO, 1974 m., leidimas. 301, p. 134-141.

7. Imyanitov I.M., Chubarina sąlygos orlaiviui sugadinti dėl atmosferos-elektros iškrovos už kamuolinio debesies ribų // Tr. GGO, 1980 m., leidimas. 424, 3-15 p.

8. Imyanitov I.M., Apie galimybę įtakoti elektrinius procesus debesyse, - Rinkinyje: Debesų fizikos ir aktyvios įtakos orams tyrimai - M.: Tidrometeoizdat, 1967 m.

9. Gaivoronsky I.I ir kt. Dirbtinis poveikis debesims, siekiant sumažinti jų perkūnijos aktyvumą. Tarptautinė konferencija dėl aktyvių meteorologinių procesų įtakų, Ženeva, 1975, p. 267-274.

10. Kaasemir H. W., Weickmann N. K. Elektrinio lauko perkūnijos modifikacija.- Jn. Proc. Stažuotojas. Konf. Debesis. Fiz., Tokio, 1965, p.519-523.

11. Weickmann H. K. ESSA oro sąlygų modifikavimo programa. Nuolatinio lietaus ir žaibo slopinimo didinimas. Jdojaras, 1968, t. 72, Nr. 4, p. 219-112.

12. Krasnogorskaya N. B. Atmosferos-elektros tyrimai, susiję su dirbtinio poveikio debesims ir rūkams problema - Debesų fizikos ir aktyvaus poveikio orui tyrimai., M.: Gidrometeoizdat, 1967, p. 41-49.

13. Imyanitov I.M., Chuvaev elektrinių procesų perkūnijos debesyse tyrimai - Debesų, kritulių ir perkūnijos elektros tyrimai. JI.: Gidrometeoizdat, 1957, 13-16 p.

14. Konvekcinių debesų perkūnijos aktyvumo raida veikiant ledą formuojantiems reagentams - Tr. Centrinė administracinė apygarda, 1978, numeris. 136.

15. Kachurin įtakos atmosferos procesams pagrindai. - L, - Gidrometeoizdat, 1978, p.455.

16. Nikandrov V.N., Šiškino tyrimas „Perkūnijos prevencijos“ problema, GGO darbai, 1977, Nr. 389, 3-8 p.

Žaibo išlydžių atsiradimo procesas yra gana gerai ištirtas šiuolaikinio mokslo. Manoma, kad dažniausiai (90%) iškrova tarp debesies ir žemės turi neigiamą krūvį. Likusius retesnius žaibo išlydžių tipus galima suskirstyti į tris tipus:

• iškrova iš žemės į debesį yra neigiama;
• teigiamas žaibas nuo debesies iki žemės;
• blyksnis iš žemės į debesį su teigiamu krūviu.

Dauguma debitų užfiksuoti tame pačiame debesyje arba tarp skirtingų perkūnijos debesų.

Žaibo susidarymas: proceso teorija

Žaibo išlydžių susidarymas: 1 = maždaug 6 tūkst. metrų ir -30°C, 2 = 15 tūkst. metrų ir -30°C.

Atmosferos elektros iškrovos arba žaibai tarp žemės ir dangaus susidaro susijungus ir esant tam tikroms būtinoms sąlygoms, iš kurių svarbiausia yra konvekcijos atsiradimas. Tai natūralus reiškinys, kurio metu gana šiltos ir drėgnos oro masės kylančiu srautu pernešamos į viršutinius atmosferos sluoksnius. Tuo pačiu metu juose esanti drėgmė virsta kieta agregacijos būsena – ledu. Perkūnijos frontai susidaro, kai kamuoliniai debesys išsidėsto didesniame nei 15 tūkst. m aukštyje, o nuo žemės kylančių srautų greitis siekia iki 100 km/val. Konvekcija veda į perkūnijos formavimąsi, nes didesnės krušos iš apatinės debesies dalies susiduria ir trinasi į lengvesnių ledo gabalų paviršių viršuje.

Perkūno debesies krūviai ir jų pasiskirstymas

Neigiami ir teigiami krūviai: 1 = kruša, 2 = ledo kristalai.

Daugybė tyrimų patvirtina, kad krintančios sunkesnės krušos, susidarančios, kai oro temperatūra yra aukštesnė nei -15 °C, yra neigiamai įkraunamos, o lengvi ledo kristalai, susidarantys esant šaltesnei -15 °C oro temperatūrai, dažniausiai būna teigiamai. Nuo žemės kylančios oro srovės teigiamus šviesius ledo sluoksnius pakelia į aukštesnius sluoksnius, neigiamas kruša į centrinę debesies dalį ir padalija debesį į tris dalis:

• viršutinė zona su teigiamu krūviu;
• vidurinė arba centrinė zona, iš dalies neigiamai įkrauta;
• apatinis iš dalies teigiamo krūvio.

Žaibo vystymąsi debesyje mokslininkai aiškina tuo, kad elektronai pasiskirsto taip, kad viršutinė dalis turi teigiamą krūvį, o vidurinė ir iš dalies apatinė – neigiamą. Kartais toks kondensatorius išsikrauna. Žaibas, kilęs iš neigiamos debesies dalies, keliauja į teigiamą žemę. Šiuo atveju žaibo išlydžiui reikalingas lauko stiprumas turėtų būti 0,5-10 kV/cm ribose. Ši vertė priklauso nuo oro izoliacinių savybių.

Iškrovos pasiskirstymas: 1 = maždaug 6 tūkst. metrų, 2 = elektrinis laukas.

Išlaidų skaičiavimas

Pasirinkite dydį... 10x15 15x15 20x15 20x20 20x30 30x30 30x40

Pasirinkite dydį... 10 12 14 16 18 20 22

Mūsų objektai

UAB "Mosvodokanal", Poilsio namų "Pyalovo" sporto ir poilsio kompleksas

Objekto adresas: Maskvos sritis, Mitiščių rajonas, kaimas. Prussy, 25 m

Darbo tipas: Išorinės apsaugos nuo žaibo sistemos projektavimas ir montavimas.

Apsaugos nuo žaibo sudėtis: Apsaugos nuo žaibo tinklelis klojamas išilgai saugomos konstrukcijos plokščio stogo. Du kaminų vamzdžiai apsaugoti įrengiant 2000 mm ilgio ir 16 mm skersmens žaibolaidžius. Kaip žaibolaidis buvo naudojamas karštai cinkuotas 8 mm skersmens plienas (50 kv.mm pjūvis pagal RD 34.21.122-87). Žemyniniai laidininkai klojami už nutekėjimo vamzdžių ant spaustukų su gnybtais. Pūkiniams laidininkams naudojamas 8 mm skersmens karštai cinkuoto plieno laidas.

Tereškovo GTPP

Objekto adresas: Maskvos miestas. Borovskoe greitkelis, komunalinė zona "Tereškovas".

Darbo tipas: išorinės žaibosaugos sistemos įrengimas (žaibosaugos dalis ir žemyn laidai).

Priedai:

Vykdymas: Bendras karštai cinkuoto plieno laidų kiekis 13 objektų konstrukcijų buvo 21 500 metrų. Ant stogų klojamas žaibosaugos tinklelis 5x5 m celių žingsniu, pastatų kampuose įrengiami 2 žemyn laidai. Kaip tvirtinimo elementai naudojami sieniniai laikikliai, tarpinės jungtys, laikikliai plokštiems stogams su betonu, greitaeigiai sujungimo gnybtai.


Solnechnogorsko gamykla EUROPLAST

Objekto adresas: Maskvos sritis, Solnechnogorsko rajonas, kaimas. Radumlya.

Darbo tipas: Pramoninio pastato apsaugos nuo žaibo sistemos projektavimas.

Priedai: pagamino OBO Bettermann.

Apsaugos nuo žaibo pasirinkimas: Viso pastato apsauga nuo žaibo turi būti vykdoma pagal III kategoriją naudojant žaibolaidį, pagamintą iš karštai cinkuoto laido Rd8, kurio elementas yra 12x12 m minkšta stogo danga iš plastiko su betono svarmeniu. Užtikrinkite papildomą įrangos apsaugą apatiniame stogo lygyje, įrengdami daugialypį žaibolaidį, susidedantį iš strypinių žaibolaidžių. Kaip žaibolaidį naudokite karštai cinkuotą plieninį strypą Rd16, kurio ilgis 2000 mm.

McDonald's pastatas

Objekto adresas: Maskvos sritis, Domodedovas, greitkelis M4-Donas

Darbo tipas: Išorinės apsaugos nuo žaibo sistemos gamyba ir montavimas.

Priedai: pagamino J. Propster.

Nustatyti turinį:žaibosaugos tinklelis iš Rd8 laidininko, 50 kv.mm, SGC; aliuminio žaibolaidžiai Rd16 L=2000 mm; universalios jungtys Rd8-10/Rd8-10, SGC; tarpinės jungtys Rd8-10/Rd16, Al; sieniniai laikikliai Rd8-10, SGC; terminalų terminalai, SGC; plastikiniai laikikliai ant plokščio stogo su dangteliu (su betonu) cinkuotam laidininkui Rd8; izoliuoti strypai d=16 L=500 mm.


Privatus kotedžas, Novorizhskoe plentas

Objekto adresas: Maskvos sritis, Novorizhskoe greitkelis, kotedžų kaimas

Darbo tipas: išorinės žaibo apsaugos sistemos gamyba ir montavimas.

Priedai pagamino Dehn.

Specifikacija: Rd8 laidai pagaminti iš cinkuoto plieno, variniai laidai Rd8, variniai laikikliai Rd8-10 (įskaitant kraigo), universalios jungtys Rd8-10 pagamintos iš cinkuoto plieno, gnybtų laikikliai Rd8-10 pagaminti iš vario ir nerūdijančio plieno, variniai gnybtai su grioveliais Rd8-10 , bimetalinės tarpinės jungtys Rd8-10/Rd8-10, juosta ir spaustukai juostai tvirtinti prie vario kanalizacijos.


Privatus namas, Ikša

Objekto adresas: Maskvos sritis, Ikšos kaimas

Darbo tipas: Išorinių apsaugos nuo žaibo, įžeminimo ir potencialų išlyginimo sistemų projektavimas ir montavimas.

Priedai: B-S-Technic, Citel.

Išorinė apsauga nuo žaibo:žaibolaidžiai iš vario, varinis laidininkas, kurio bendras ilgis 250 m, stogo dangos ir fasado laikikliai, jungiamieji elementai.

Vidinė apsauga nuo žaibo: Iškroviklis DUT250VG-300/G TNC, pagamintas CITEL GmbH.

Įžeminimas:įžeminimo strypai iš cinkuoto plieno Rd20 12 vnt. su antgaliais, plienine juostele Fl30, kurios bendras ilgis 65 m, kryžminėmis jungtimis.


Privatus namas, Jaroslavskoe plentas

Objekto adresas: Maskvos sritis, Puškino rajonas, Jaroslavkos greitkelis, kotedžų kaimas

Darbo tipas: Išorinės apsaugos nuo žaibo ir įžeminimo sistemos projektavimas ir montavimas.

Priedai pagamino Dehn.

Konstrukcijos apsaugos nuo žaibo komplekto sudėtis: laidininkas Rd8, 50 kv.mm, varinis; Rd8-10 vamzdžio spaustukas; žaibolaidžiai Rd16 L=3000 mm, variniai; įžeminimo strypai Rd20 L=1500 mm, SGC; juosta Fl30 25x4 (50 m), cinkuotas plienas; iškroviklis DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.


Teritorija "Noginsk-Technopark", gamybos ir sandėlio pastatas su biurų ir patogumų bloku

Objekto adresas: Maskvos sritis, Noginsky rajonas.

Darbo tipas: išorinių žaibo apsaugos ir įžeminimo sistemų gamyba ir montavimas.

Priedai: J. Propsteris.

Išorinė apsauga nuo žaibo: Ant plokščio saugomo pastato stogo paklotas 10 x 10 m kampo nuolydžio tinklelis. Stoglangiai apsaugoti ant jų įrengiant devynis 2000 mm ilgio ir 16 mm skersmens oro užbaigimo strypus. .

Žemyniniai laidininkai: Jie klojami 16 vienetų pastatų fasadų „pyrage“. Pūkiniams laidininkams naudojamas 10 mm skersmens cinkuoto plieno laidas PVC apvalkale.

Įžeminimas: Pagaminta žiedinės grandinės pavidalu su horizontaliu įžeminimo laidininku cinkuotos juostelės pavidalu 40x4 mm ir giliais įžeminimo strypais Rd20 ilgis L 2x1500 mm.

Visi objektai

žinios

Audra - atmosferos reiškinys, kai elektros iškrovos atsiranda debesų viduje arba tarp debesies ir žemės paviršiaus - žaibas, lydimas griaustinio. Paprastai perkūnija susidaro galinguose kamuoliniuose debesyse ir yra susijusi su stipriu lietumi, kruša ir stipriais vėjais.

Perkūnija yra vienas pavojingiausių gamtos reiškinių žmogui: pagal užregistruotų mirčių skaičių tik potvyniai lemia didesnius žmonių nuostolius.

Audra

Tuo pačiu metu Žemėje yra apie pusantro tūkstančio perkūnijų, vidutinis iškrovų intensyvumas yra 100 žaibų per sekundę. Perkūnija planetos paviršiuje pasiskirsto netolygiai.

Žaibo išlydžių pasiskirstymas Žemės paviršiuje

Virš vandenyno perkūnijų yra maždaug dešimt kartų mažiau nei žemynuose. Apie 78% visų žaibo išlydžių sutelkta atogrąžų ir pusiaujo zonoje (nuo 30° šiaurės platumos iki 30° pietų platumos). Didžiausias perkūnijos aktyvumas būna Centrinėje Afrikoje. Arkties ir Antarkties poliariniuose regionuose ir virš ašigalių perkūnijos praktiškai nėra. Perkūnijos intensyvumas seka saulę, o didžiausios perkūnijos būna vasarą (vidutinėse platumose) ir dienos popietėmis. Mažiausias užregistruotų perkūnijų skaičius būna prieš saulėtekį. Perkūnijai įtakos turi ir geografinės vietovės ypatybės: stiprūs perkūnijos centrai yra kalnuotuose Himalajų ir Kordiljerų regionuose.

Perkūnijos debesies vystymosi etapai

Būtinos sąlygos griaustinio debesiui atsirasti yra sąlygos vystytis konvekcijai ar kitam mechanizmui, kuris sukuria aukštyn tiekiamos drėgmės srautus, kurių pakanka krituliams susidaryti, ir struktūros, kurioje dalis debesies. dalelės yra skystos, o kai kurios – ledinės būsenos. Konvekcija, sukelianti perkūniją, atsiranda šiais atvejais:

Kai paviršinis oro sluoksnis netolygiai įkaista virš skirtingų apatinių paviršių. Pavyzdžiui, virš vandens paviršiaus ir žemės dėl vandens ir dirvožemio temperatūros skirtumų. Virš didelių miestų konvekcijos intensyvumas yra daug didesnis nei miesto apylinkėse.

Kai šiltas oras kyla aukštyn arba jį išstumia šaltas oras atmosferos frontuose. Atmosferos konvekcija atmosferos frontuose yra daug intensyvesnė ir dažnesnė nei masinės konvekcijos metu. Dažnai priekinė konvekcija vystosi kartu su nimbostratų debesimis ir sluoksniais krituliais, kurie užmaskuoja besiformuojančius kamuolinius debesis.

Kai oras pakyla kalnuotose vietovėse. Net ir nedidelis pakilimas šioje srityje padidina debesų susidarymą (dėl priverstinės konvekcijos). Aukšti kalnai sukuria ypač sudėtingas sąlygas konvekcijai vystytis ir beveik visada padidina jos dažnumą ir intensyvumą.

Visi griaustinio debesys, neatsižvelgiant į jų tipą, pereina per debesų debesų etapą, subrendusių perkūnijos debesų stadiją ir skilimo stadiją.

Perkūnijos debesų klasifikacija

Vienu metu perkūnijos buvo klasifikuojamos pagal tai, kur jos buvo stebimos, pavyzdžiui, lokalizuotos, priekinės ar orografinės. Dabar dažniau perkūnija klasifikuojama pagal pačių perkūnijų ypatybes, o šios charakteristikos daugiausia priklauso nuo meteorologinės aplinkos, kurioje perkūnija vystosi.

Pagrindinė būtina sąlyga perkūnijos debesims susidaryti yra atmosferos nestabilumo būsena, kuri formuoja pakilimus. Priklausomai nuo tokių srautų dydžio ir galios, susidaro įvairaus tipo perkūnijos debesys.

Vienaląstelinis debesis

Vienaląsčiai kamuoliniai debesys vystosi dienomis, kai vėjas žemas žemo gradiento slėgio lauke. Jie taip pat vadinami vidinė masė arba vietinės perkūnijos. Jie susideda iš konvekcinės ląstelės, kurios centrinėje dalyje yra srautas į viršų. Jie gali pasiekti perkūnijos ir krušos intensyvumą ir greitai subyrėti su krituliais. Tokio debesies matmenys yra: skersinis - 5-20 km, vertikalus - 8-12 km, gyvenimo trukmė - apie 30 minučių, kartais iki 1 valandos. Po perkūnijos didelių orų pokyčių nėra.

Vienaląsčio debesies gyvavimo ciklas

Perkūnija prasideda, kai susidaro gražių orų kamuolinis debesis (Cumulus humilis). Esant palankioms sąlygoms, susidarantys kamuoliniai debesys sparčiai auga tiek vertikalia, tiek horizontalia kryptimi, o srautai į viršų išsidėsto beveik visame debesies tūryje ir padidėja nuo 5 m/s iki 15-20 m/s. Sumažėjęs srautas yra labai silpnas. Aplinkinis oras aktyviai prasiskverbia į debesį dėl susimaišymo debesies ribose ir viršuje. Debesis patenka į Cumulus mediocris stadiją. Mažiausi vandens lašeliai, susidarę dėl kondensacijos tokiame debesyje, susilieja į didesnius, kuriuos aukštyn neša galingos kylančios srovės. Debesis vis dar vienalytis, susidedantis iš vandens lašelių, kuriuos laiko kylantis srautas – krituliai neiškrenta. Debesio viršuje, vandens dalelėms patekus į neigiamos temperatūros zoną, lašai pamažu ima virsti ledo kristalais. Debesis patenka į galingo kamuolinio debesies (Cumulus congestus) stadiją. Mišri debesų sudėtis lemia debesų elementų padidėjimą ir sąlygų krituliams susidarymą. Šio tipo debesys vadinami kumuliarais (Cumulonimbus) arba plikaisiais (Cumulonimbus calvus). Vertikalūs srautai jame siekia 25 m/s, o viršūnės lygis siekia 7-8 km aukštį.

Išgaruojančios kritulių dalelės atvėsina aplinkinį orą, o tai lemia dar didesnį srautą žemyn. Brandos stadijoje debesyje vienu metu yra tiek aukštyn, tiek žemyn nukreiptos oro srovės.

Debesio griūties stadijoje vyrauja žemyn nukreipti srautai, kurie palaipsniui apima visą debesį.

Daugialąsčių grupių perkūnija

Daugialąstės perkūnijos struktūros diagrama

Tai yra labiausiai paplitęs perkūnijos tipas, susijęs su mezoskalės (nuo 10 iki 1000 km skalės) trikdžiais. Daugialąsčių grupę sudaro grupė perkūnijos elementų, judančių kaip vienas vienetas, nors kiekviena klasterio ląstelė yra skirtingame griaustinio debesies vystymosi etape. Brandžios perkūnijos ląstelės dažniausiai yra centrinėje klasterio dalyje, o pūvančios ląstelės – pavėjinėje klasterio pusėje. Jų skersinis dydis yra 20–40 km, jų viršūnės dažnai pakyla iki tropopauzės ir prasiskverbia į stratosferą. Daugialąsčių spiečių perkūnija gali sukelti krušą, lietaus liūtis ir santykinai silpnus vėjo gūsius. Kiekviena atskira kelių ląstelių klasterio ląstelė išlieka subrendusi apie 20 minučių; pats kelių ląstelių klasteris gali egzistuoti keletą valandų. Šio tipo perkūnija paprastai yra intensyvesnė nei vienos ląstelės perkūnija, bet daug silpnesnė nei superceltinio audra.

Daugialąstės linijinės perkūnijos (škvalo linijos)

Daugialąstės linijinės perkūnijos – tai audrų linija su ilgu, gerai išvystytu gūsių priekiu priekiniame priekiniame krašte. Skvalo linija gali būti ištisinė arba turėti tarpų. Artėjanti daugialąstelė linija atrodo kaip tamsi debesų siena, dažniausiai dengianti horizontą vakarinėje pusėje (šiauriniame pusrutulyje). Daug glaudžiai išdėstytų kylančių / besileidžiančių oro srovių leidžia priskirti šį audrų kompleksą daugialąsčiui, nors jo audros struktūra smarkiai skiriasi nuo kelių ląstelių grupių perkūnijos. Dėl škvalų gali kilti didelė kruša ir stipri liūtis, tačiau jos geriau žinomos kaip sistemos, sukeliančios stiprią sroves. Skvalo linija savo savybėmis panaši į šaltojo fronto, bet yra vietinis perkūnijos veiklos rezultatas. Dažnai prieš šaltąjį frontą atsiranda škvalas. Radaro vaizduose ši sistema primena lanko aidą. Šis reiškinys būdingas Šiaurės Amerikai Europoje ir europinėje Rusijos teritorijoje pastebimas rečiau.

Supercell perkūnija

Vertikali ir horizontali superląstelinio debesies struktūra

Superląstelė yra labiausiai organizuotas perkūnijos debesis. Superląstelių debesys yra gana reti, tačiau kelia didžiausią grėsmę žmonių sveikatai ir gyvybei bei jų turtui. Superląstelinis debesis yra panašus į vienos ląstelės debesį, nes abu turi tą pačią pakilimo zoną. Skirtumas tas, kad ląstelės dydis didžiulis: skersmuo apie 50 km, aukštis 10-15 km (viršutinė riba dažnai prasiskverbia per stratosferą) su vienu pusapvaliu priekalu. Tėkmės aukštyn greitis superląsteliniame debesyje yra daug didesnis nei kitų tipų perkūnijos debesyse: iki 40-60 m/s. Pagrindinis bruožas, išskiriantis superląstelių debesį iš kitų tipų debesų, yra sukimasis. Besisukantis aukštyn srautas superląstelių debesyje (vadinamas radaro terminologija mezociklonas), sukuria ekstremalius oro reiškinius, tokius kaip milžinas kruša(daugiau nei 5 cm skersmens), stiprus vėjas iki 40 m/s ir stiprūs griaunantys viesulai. Aplinkos sąlygos yra pagrindinis veiksnys, lemiantis superląstelių debesies susidarymą. Reikalingas labai stiprus konvekcinis oro nestabilumas. Oro temperatūra prie žemės (prieš perkūniją) turėtų būti +27...+30 ir aukštesnė, tačiau pagrindinė būtina sąlyga – kintamos krypties vėjas, sukeliantis sukimąsi. Tokios sąlygos pasiekiamos naudojant vėjo šlytį vidurinėje troposferoje. Krituliai, susidarę aukštyn, viršutiniame debesies lygyje stipriu srautu pernešami į žemyn nukreiptą zoną. Taigi erdvėje yra atskirtos kylančio ir besileidžiančio srauto zonos, o tai užtikrina debesies gyvavimą ilgam laikotarpiui. Superląstelinio debesies priekiniame krašte paprastai lyja nedidelis lietus. Gausūs krituliai būna netoli pakilimo zonos, o didžiausi krituliai ir didelė kruša būna į šiaurės rytus nuo pagrindinės pakilimo zonos. Pavojingiausios sąlygos yra netoli pagrindinės pakilimo zonos (dažniausiai link audros galo).

Supercell (Anglų) super Ir ląstelė- ląstelė) yra perkūnijos rūšis, kuriai būdingas mezociklonas - gilus, stipriai besisukantis aukštyn srautas. Dėl šios priežasties tokios audros kartais vadinamos besisukančiomis perkūnijomis. Iš keturių perkūnijos tipų pagal vakarietišką klasifikaciją (supersell, squalline, multisell ir singlesell) superląstelės yra rečiausiai paplitusios ir gali kelti didžiausią pavojų. Superląstelės dažnai yra izoliuotos nuo kitų perkūnijų ir gali turėti iki 32 kilometrų atstumą.

Supercell saulėlydžio metu

Superląstelės dažnai skirstomos į tris tipus: klasikinės; su mažu kritulių kiekiu (LP); ir esant dideliam kritulių kiekiui (HP). LP tipo superląstelės paprastai susidaro sausesnio klimato zonose, pavyzdžiui, JAV aukštų kalnų slėniuose, o HP tipo supercelės yra labiau paplitusios drėgnesnio klimato sąlygomis. Superląstelės gali atsirasti bet kurioje pasaulio vietoje, jei oro sąlygos yra tinkamos joms formuotis, tačiau dažniausiai jos yra Jungtinių Valstijų Didžiųjų lygumų regione, vietovėje, vadinamoje Tornado slėniu. Taip pat juos galima pastebėti Argentinos, Urugvajaus ir pietų Brazilijos lygumose.

Fizinės griaustinio debesų savybės

Lėktuvų ir radarų tyrimai rodo, kad vienas perkūnijos elementas paprastai pasiekia apie 8-10 km aukštį ir trunka apie 30 minučių. Atskira perkūnija paprastai susideda iš kelių skirtingų vystymosi stadijų ląstelių ir trunka apie valandą. Didelės perkūnijos skersmuo gali siekti keliasdešimt kilometrų, jų pikas gali siekti daugiau nei 18 km aukštį, o jos gali tęstis daugybę valandų.

Teka aukštyn ir žemyn

Pavienių perkūnijų metu srautai aukštyn ir žemyn paprastai svyruoja nuo 0,5 iki 2,5 km skersmens ir nuo 3 iki 8 km aukščio. Kartais pakilimo skersmuo gali siekti 4 km. Prie žemės paviršiaus upelių skersmuo dažniausiai didėja, o jų greitis mažėja, lyginant su aukštesniais upeliais. Būdingas pakilimo greitis svyruoja nuo 5 iki 10 m/s, o perkūnijos viršūnėje siekia 20 m/s. 10 000 m aukštyje per perkūnijos debesį skrendantys tyrimų orlaiviai fiksuoja virš 30 m/s pakilimo greitį. Stipriausi pakilimai stebimi organizuojamose perkūnijose.

škvalas

Prieš 2010 metų rugpjūčio škvalą Gatčinoje

Kai kuriose perkūnijose vyksta intensyvūs oro srautai žemyn, todėl žemės paviršiuje susidaro griaunančios jėgos vėjai. Priklausomai nuo jų dydžio, tokie žemyn nukreipimai vadinami škvalas arba mikroskvalai. Didesnio nei 4 km skersmens škvalas gali sukelti iki 60 m/s vėją. Mikroskaliai yra mažesnio dydžio, tačiau sukuria vėjo greitį iki 75 m/s. Jei iš pakankamai šilto ir drėgno oro susiformuoja škvalą generuojanti perkūnija, tai mikroškvalą lydės intensyvūs krituliai. Tačiau jei nuo sauso oro susiformuoja perkūnija, krisdami krituliai gali išgaruoti (oro kritulių juostos arba virga), o mikroškalas bus sausas. Smūgis žemyn kelia rimtą pavojų orlaiviams, ypač kylant ar leidžiantis, nes jie sukelia vėją arti žemės ir stipriai staigiai keičiasi greitis ir kryptis.

Vertikalus vystymasis

Apskritai aktyvus konvekcinis debesis kils tol, kol praras plūdrumą. Plūdrumo praradimas yra susijęs su apkrova, kurią sukuria debesų aplinkoje susidarę krituliai, arba maišymasis su aplinkiniu sausu šaltu oru, arba šių dviejų procesų deriniu. Debesų augimą taip pat gali sustabdyti blokuojantis inversinis sluoksnis, tai yra sluoksnis, kuriame oro temperatūra didėja didėjant aukščiui. Paprastai perkūnijos debesys pasiekia apie 10 km aukštį, bet kartais pasiekia ir daugiau nei 20 km aukštį. Kai atmosferos drėgnumas ir nestabilumas yra didelis, tada esant palankiam vėjui debesis gali išaugti iki tropopauzės – sluoksnio, skiriančio troposferą nuo stratosferos. Tropopauzei būdinga temperatūra, kuri išlieka maždaug pastovi didėjant aukščiui ir žinoma kaip didelio stabilumo regionas. Vos tik pakilimo srautas pradeda artėti prie stratosferos, gana greitai oras debesies viršuje tampa šaltesnis ir sunkesnis už aplinkinį, o viršūnės augimas sustoja. Tropopauzės aukštis priklauso nuo vietovės platumos ir metų sezono. Jis svyruoja nuo 8 km poliariniuose regionuose iki 18 km ir daugiau prie pusiaujo.

Kai debesies konvekcinis debesis pasiekia blokuojantį tropopauzės inversijos sluoksnį, jis pradeda plisti į išorę ir suformuoja perkūnijos debesims būdingą „priekalą“. Vėjai, pučiantys priekalo aukštyje, linkę pūsti debesų medžiagą vėjo kryptimi.

Turbulencija

Lėktuvas, skrendantis per perkūnijos debesį (skristi į kamuolinius debesis draudžiama), dažniausiai susiduria su guzeliu, kuris, veikiamas debesies audringų srautų, sviedžia lėktuvą aukštyn, žemyn ir į šonus. Atmosferos turbulencija sukuria diskomforto jausmą orlaivio įgulai ir keleiviams bei sukelia nepageidaujamą stresą orlaiviui. Turbulencija matuojama skirtingais vienetais, tačiau dažniau ji apibrėžiama g – laisvojo kritimo pagreitis (1g = 9,8 m/s2). Vieno G škvalas sukelia orlaiviams pavojingą turbulenciją. Intensyvios perkūnijos viršūnėje užfiksuoti vertikalūs pagreičiai iki trijų g.

Perkūnijos judėjimas

Perkūnijos debesies greitis ir judėjimas priklauso nuo žemės krypties, pirmiausia debesies kylančių ir besileidžiančių srautų sąveikos su nešančiojo oro srovėmis viduriniuose atmosferos sluoksniuose, kuriuose vystosi perkūnija. Pavienės perkūnijos greitis dažniausiai siekia apie 20 km/h, tačiau kai kurios perkūnijos juda daug greičiau. Ekstremaliomis situacijomis perkūnijos debesis gali judėti 65-80 km/h greičiu, slenkant aktyviems šaltiesiems frontams. Daugumoje perkūnijų, kai senosios perkūnijos ląstelės išsisklaido, iš eilės atsiranda naujos audros ląstelės. Pučiant silpnam vėjui, atskira ląstelė per savo gyvenimą gali nukeliauti labai trumpą atstumą – mažiau nei du kilometrus; tačiau didesnių perkūnijų metu naujas ląsteles suaktyvina iš subrendusios ląstelės tekantis srautas žemyn, todėl atrodo greitas judėjimas, kuris ne visada sutampa su vėjo kryptimi. Esant didelėms daugialąstelėms perkūniškoms audroms, šiauriniame pusrutulyje susidaro nauja ląstelė oro srauto krypties dešinėje, o pietinio pusrutulio oro srauto krypties kairėje.

Energija

Energija, kuri maitina perkūniją, gaunama iš latentinės šilumos, išsiskiriančios, kai vandens garai kondensuojasi ir sudaro debesų lašelius. Kiekvienam vandens gramui, kuris kondensuojasi atmosferoje, išsiskiria maždaug 600 kalorijų šilumos. Kai vandens lašeliai užšąla debesies viršuje, papildomai išsiskiria 80 kalorijų viename grame. Išsiskyrusi latentinė šiluminė energija iš dalies paverčiama kinetine srauto aukštyn energija. Apytikslis visos perkūnijos energijos įvertinimas gali būti atliktas remiantis bendru vandens kiekiu, kuris iškrito kaip krituliai iš debesies. Įprasta energija yra apie 100 milijonų kilovatvalandžių, o tai maždaug prilygsta 20 kilotonų branduoliniam krūviui (nors ši energija išsiskiria daug didesniame erdvės tūryje ir daug ilgesnį laiką). Didelės kelių ląstelių perkūnijos gali turėti 10 ir 100 kartų daugiau energijos.

Srautas žemyn ir škvalas

Stiprios perkūnijos priekyje škvalas

Perkūnijos metu žemyn nukreipta srovelė įvyksta aukštyje, kur oro temperatūra yra žemesnė už aplinkos temperatūrą, o ši žemyn nukreipta dar labiau šalta, kai ima tirpti ledinės kritulių dalelės ir garuoti debesų lašeliai. Oras žemyn nukreiptame ore yra ne tik tankesnis už aplinkinį, bet ir turi horizontalų kampinį impulsą, kuris skiriasi nuo aplinkinio oro. Jei, pavyzdžiui, 10 km aukštyje įvyksta trauka žemyn, ji pasieks žemės paviršių horizontaliu greičiu, žymiai didesniu nei vėjo greitis žemėje. Netoli žemės šis oras prieš perkūniją nešamas į priekį greičiu, didesniu nei viso debesies judėjimo greitis. Štai kodėl ant žemės esantis stebėtojas per šalto oro srautą pajus perkūnijos artėjimą dar prieš perkūnijos debesį. Virš žemės sklindanti srovelė sukuria nuo 500 metrų iki 2 km gylio zoną, kurioje ryškus skirtumas tarp šalto srauto oro ir šilto, drėgno oro, iš kurio susidaro perkūnija. Tokio škvališko fronto praėjimą nesunkiai nulemia sustiprėjęs vėjas ir staigus temperatūros kritimas. Per penkias minutes oro temperatūra gali nukristi 5°C ir daugiau. Skvalas sudaro būdingus škvalo vartus su horizontalia ašimi, staigiai nukritus temperatūrai ir pasikeitus vėjo krypčiai.

Ekstremaliais atvejais škvalo frontas, atsirandantis dėl sroves, gali pasiekti didesnį nei 50 m/s greitį ir sunaikinti namus bei pasėlius. Dažniau smarkūs škvalai kyla tuomet, kai stipraus vėjo sąlygomis vidutinio lygio susidaro organizuota perkūnijos linija. Tuo pačiu metu žmonės gali manyti, kad šį sunaikinimą sukėlė tornadas. Jei nėra liudininkų, mačiusių būdingą piltuvo formos tornado debesį, tada sunaikinimo priežastį galima nustatyti pagal vėjo sukelto sunaikinimo pobūdį. Tornaduose sunaikinimas vyksta apskritimu, o perkūnijos škvalas, kurį sukelia žemyn nukreipta srovė, sukelia sunaikinimą pirmiausia viena kryptimi. Šaltą orą dažniausiai lydi lietus. Kai kuriais atvejais lietaus lašai krisdami visiškai išgaruoja, todėl iškyla sausa perkūnija. Priešingoje situacijoje, būdingoje stiprioms daugialąstelėms ir superceltinėms audroms, lyja ir kruša, sukelianti staigius potvynius.

Viesulas

Tornadas yra stiprus, nedidelio masto sūkurys po perkūnijos debesimis, kurio ašis yra maždaug vertikali, bet dažnai išlenkta. Nuo tornado periferijos iki centro stebimas 100-200 hPa slėgio kritimas. Vėjo greitis tornaduose gali viršyti 100 m/s, o teoriškai gali siekti garso greitį. Rusijoje tornadai pasitaiko palyginti retai, tačiau padaro milžinišką žalą. Didžiausias tornadų dažnis vyksta Rusijos europinės dalies pietuose.

Dušai

Esant nedidelėms perkūnijoms, penkių minučių intensyvių kritulių pikas gali viršyti 120 mm/val., tačiau visi kiti lietūs yra eilės tvarka mažesnio intensyvumo. Per perkūniją vidutiniškai iškrenta apie 2000 kubinių metrų lietaus, tačiau per didelė perkūnija gali išgauti dešimt kartų daugiau. Didelės organizuotos perkūnijos, susijusios su mezoskalės konvekcinėmis sistemomis, gali išmesti nuo 10 iki 1000 milijonų kubinių metrų kritulių.

Perkūnijos debesies elektrinė struktūra

Krūvių struktūra griaustinio debesyse skirtinguose regionuose

Elektros krūvių pasiskirstymas ir judėjimas perkūnijos debesyje ir aplink jį yra sudėtingas, nuolat besikeičiantis procesas. Nepaisant to, galima pateikti apibendrintą elektros krūvių pasiskirstymo vaizdą debesų brandos stadijoje. Dominuojanti teigiama dipolio struktūra yra tokia, kai teigiamas krūvis yra debesies viršuje, o neigiamas krūvis yra žemiau jo debesyje. Debesio apačioje ir po juo yra mažesnis teigiamas krūvis. Atmosferos jonai, judėdami veikiami elektrinio lauko, debesies ribose sudaro ekranavimo sluoksnius, užmaskuodami debesies elektrinę struktūrą nuo išorinio stebėtojo. Matavimai rodo, kad įvairiomis geografinėmis sąlygomis pagrindinis neigiamas griaustinio debesies krūvis yra aukštyje, kai aplinkos temperatūra svyruoja nuo –5 iki –17 °C. Kuo didesnis debesyje srauto aukštyn greitis, tuo aukštesniame aukštyje yra neigiamo krūvio centras. Erdvės krūvio tankis yra 1-10 C/km³ intervale. Pastebima dalis perkūnijų su atvirkštinio krūvio struktūra: - neigiamas krūvis viršutinėje debesies dalyje ir teigiamas krūvis vidinėje debesies dalyje, taip pat sudėtinga struktūra su keturiomis ar daugiau erdvės krūvių zonų. skirtingo poliškumo.

Elektrifikavimo mechanizmas

Perkūnijos debesies elektrinės struktūros susidarymui paaiškinti buvo pasiūlyta daug mechanizmų, ir tai vis dar yra aktyvių tyrimų sritis. Pagrindinė hipotezė grindžiama tuo, kad jei didesnės ir sunkesnės debesų dalelės įkraunamos daugiausia neigiamai, o lengvesnės mažos dalelės turi teigiamą krūvį, tai erdvės krūvių atsiskyrimas vyksta dėl to, kad didelės dalelės krenta didesniu greičiu nei. maži debesies komponentai. Šis mechanizmas paprastai atitinka laboratorinius eksperimentus, kurie rodo stiprų krūvio perdavimą, kai ledo grūdeliai (grūdelės yra porėtos dalelės, pagamintos iš sušalusių vandens lašelių) arba kruša sąveikauja su ledo kristalais, esant peršalusiems vandens lašeliams. Kontaktų metu perduodamo krūvio ženklas ir dydis priklauso nuo supančio oro temperatūros ir vandens kiekio debesyje, taip pat nuo ledo kristalų dydžio, susidūrimo greičio ir kitų faktorių. Galimas ir kitų elektrifikavimo mechanizmų veikimas. Kai debesyje sukauptas tūrinis elektros krūvis tampa pakankamai didelis, tarp priešingu ženklu įkrautų sričių įvyksta žaibo išlydis. Iškrova taip pat gali atsirasti tarp debesies ir žemės, debesies ir neutralios atmosferos arba debesies ir jonosferos. Įprastos perkūnijos metu nuo dviejų trečdalių iki 100 procentų išmetimų sudaro debesys, tarpdebesys arba debesys-oras. Likusi dalis yra išmetimai iš debesies į žemę. Pastaraisiais metais paaiškėjo, kad žaibą galima dirbtinai inicijuoti debesyje, kuris normaliomis sąlygomis neperauga į perkūniją. Debesyse, kurie turi elektrifikuotas zonas ir sukuria elektrinius laukus, žaibą gali inicijuoti kalnai, aukštybiniai pastatai, lėktuvai ar raketos, atsidūrusios stiprių elektrinių laukų zonoje.

Zarnitsa - momentiniai šviesos blyksniai horizonte per tolimą perkūniją.

Žaibo metu griaustinio dėl atstumo nesigirdi, tačiau matosi žaibų blyksniai, kurių šviesa atsispindi nuo kamuolinių debesų (daugiausia jų viršūnių). Šis reiškinys stebimas tamsoje, daugiausia po liepos 5 d., javų derliaus nuėmimo metu, todėl žaibavimas liaudiškai buvo sutapęs su vasaros pabaiga, derliaus pradžia ir kartais vadinamas kepėjais.

Sniego audra

Sniego perkūnijos susidarymo schema

Sniego perkūnija (taip pat ir sniego perkūnija) – tai perkūnija, labai retas meteorologinis reiškinys, pasaulyje pasitaikantis 5-6 kartus per metus. Vietoj stipraus lietaus iškrenta sniego lietus, šaltas lietus arba ledo granulės. Šis terminas daugiausia vartojamas mokslo populiarinimo ir užsienio literatūroje. griaustinis sniegas). Profesionalioje Rusijos meteorologijoje tokio termino nėra: tokiais atvejais vienu metu stebima perkūnija ir stiprus sniegas.

Žiemos perkūnijos atvejai pažymėti senovės Rusijos kronikose: perkūnija žiemą 1383 m. (buvo „labai baisus griaustinis ir stiprus viesulas“), 1396 m (Maskvoje gruodžio 25 d. iš vidurdienio šalies“), 1447 metais (Novgorode lapkričio 13 d. „...vidurnaktį siautė baisus griaustinis ir didelis žaibas“), 1491 metais (Pskove sausio 2 d. išgirdo griaustinį).