Почему же образуются чередующиеся слои больших и маленьких кристаллов? Объясняется это различием скоростей, с которыми захватывается и замерзает вода. Когда градина падает сквозь слой облака, бедной водой, и встречается с мелкими переохлажденными капельками, последние могут замерзать почти мгновенно. Если же падающая градина сразу собирает большое количество переохлажденной воды, эта вода не может замерзнуть моментально. Градина покрывается слоем воды без воздушных включений, и замерзание идет медленно, в результате чего образуются крупные кристаллы, не содержащие воздушных пузырьков[4].
Для того, чтобы получить представление о процессах, приводящих к образованию градины, необходимо принять во внимание значительное число фактов. Прежде всего, надо учесть размеры и кристаллическую структуру самих градин. Любая теория образования града должна объяснить их рост до 5 сантиметров в диаметре и более. Кроме того, теории должны объяснить, как образуются слои прозрачного и непрозрачного льда[6].
Из опыта известно, что грозы с градом отмечаются при наличии кучево-дождевых облаков с сильными вертикальными движениями воздуха. Для быстрого роста градины путем коагуляции в облаке должно быть большое количество переохлажденной воды. Это количество, называемое водностью, обычно колеблется от 0,01 до 1,0 грамм на кубический метр. Теоретически возможно содержание жидкой воды примерно 8 грамм на кубический метр, но такие большие величины никогда не были измерены.
Другой важной особенностью грозы является характер восходящих движений. По теории образования града, предложенной Ф. Ладлемом, эти движения должны быть наклонными. Согласно этой теории, восходящие движения должны быть достаточно устойчивыми в течение 30 минут - 1 часа[12].
Легко показать, что в кубическом метре облака при любой грозе может вырасти очень много крупных градин (примерно 3 сантиметра в диаметре). Градина диаметром 3 сантиметра имеет объем, примерно в 10 миллиардов раз больший объема облачной капельки[4].
Таким образом, для образования одной градины диаметром 3 сантиметра должны быть собраны вместе облачные капельки из 100 миллионов кубических сантиметров облака. Это дает одну градину на каждые 100 кубических метра облака[4].
Данные подсчеты показывают, что большие градины - редкость: для их возникновения в облаке должно накопиться очень большое количество жидкой воды, что происходит нечасто[6].
Возможно, зародышем градины является большая капля воды, которая замерзла в то время, когда она с восходящим потоком попала в холодные области облака.
Когда замерзшая частица с диаметром примерно 1 миллиметров появляется в холодной области грозового облака, она может очень быстро вырасти за счет столкновения с переохлажденными каплями. Одно время предполагали, что переохлажденные капельки замерзают при столкновении, образуя непрозрачный лед. Такой процесс может продолжаться до тех пор, пока градина не опуститься ниже уровня нулевой изотермы и лед не начнет таять, образуя слой жидкой воды. Вследствие внезапного усиления восходящего движения градина может снова попасть в холодные области облака, где вода, покрывающая градину, замерзает, образуя прозрачный лед. Затем, прежде, чем градина снова упадет ниже уровня нулевой изотермы, образуется второй слой непрозрачного льда. Такие движения вверх и вниз через уровень нулевой изотермы могут объяснить образование слоев прозрачного и непрозрачного льда по мере роста градины[4].
Вклад русских ученых в развитие экологии
Слово
«экология» образовано от греч. oikos, что означает дом (жилище, местообитание,
убежище), и logos - наука. В буквальном смысле экология - это наука об
организмах «у себя дома». Наука, ...
Охрана поверхностных и подземных вод от истощения и
загрязнения
Основной
задачей данной части работы является определение мероприятий по охране
подземных вод от истощения и загрязнения. К этим мероприятиям относятся:
подземная
вода на проектируемом предприят ...
Памятники природы Республики Башкортостан
Памятниками природы называются уникальные или
ценные в научном, культурном и оздоровительном отношении природные объекты.
Охраняются государством или заслуживают охраны как достояние народа. ...