Как появляется град

Град — это твёрдые осадки в виде отдельных кусочков льда, которые образуются внутри мощных грозовых облаков. Он может выпасть даже летом в жаркий день, потому что температура высоко над землёй намного ниже, чем у поверхности. Главная «машина», создающая град, — сильный восходящий поток воздуха внутри кучево-дождевого облака.

Почему для града нужна гроза

Обычное небольшое облако не может долго удерживать крупный кусочек льда. А внутри развитого грозового облака воздух движется очень быстро. Тёплый влажный воздух у поверхности поднимается вверх, охлаждается, образует капельки воды и ледяные частицы. В верхней части облака температура может быть значительно ниже 0 °C.

Сильный восходящий поток способен подхватывать капли и небольшие кусочки льда и переносить их в холодные области облака. Пока частица остаётся внутри грозы, на неё могут намерзать новые порции воды. Так градина растёт.

С чего начинается градина

Внутри облака находится множество разных частиц: капельки воды, переохлаждённые капли, ледяные кристаллы и снежная крупа. Небольшая ледяная частица может стать зародышем будущей градины. Когда она сталкивается с переохлаждёнными каплями, вода замерзает на её поверхности.

Переохлаждённая вода — это жидкая вода с температурой ниже 0 °C. В облаке она может оставаться жидкой, пока не столкнётся с подходящей ледяной поверхностью. При столкновении капля замерзает и добавляет к градине новый слой льда.

Почему у градины бывают слои

Если разрезать крупную градину, иногда можно увидеть чередование прозрачных и мутных слоёв. Они связаны с тем, как именно замерзала вода. Когда капли намерзают быстро, во льду может сохраняться много пузырьков воздуха, и слой выглядит белёсым. При другом режиме замерзания часть воды успевает растечься, воздух выходит лучше, и лёд становится прозрачнее.

Градина не обязана много раз «летать от верха облака к низу и обратно» по простой круговой траектории, как иногда рисуют в детских схемах. Её путь внутри грозы может быть сложным. Главное — она достаточно долго находится в области с переохлаждёнными каплями и сильными потоками воздуха, чтобы нарастить лёд.

Когда градина начинает падать

По мере роста масса градины увеличивается. В какой-то момент восходящий поток уже не может поддерживать её в воздухе. Частица начинает падать. Она также может выпасть, если попадёт в область более слабого восходящего потока или будет вынесена из его основной части.

По дороге вниз градина проходит через более тёплый воздух и начинает таять. Маленькие градины могут сильно уменьшиться или даже полностью растаять. Крупные успевают долететь до земли.

Почему крупный град бывает не в каждой грозе

Для большого града недостаточно просто наличия грозового облака. Нужны сильные и достаточно продолжительные восходящие потоки, большой запас переохлаждённой воды и подходящее распределение температуры внутри облака. Если ледяные частицы слишком быстро выпадают или тают, крупные градины не успевают вырасти.

Чем мощнее восходящий поток, тем более тяжёлую частицу он способен поддерживать. Поэтому опасный крупный град чаще связан с сильными грозами. Но по одному виду тучи человек не может точно определить будущий размер градин — для этого метеорологи используют радары, спутниковые наблюдения и данные метеостанций.

Почему град возможен летом

Летом у земли может быть очень тепло, но температура воздуха с высотой обычно понижается. Верхняя часть мощного грозового облака поднимается на много километров, в область сильного холода. Поэтому внутри облака лёд растёт даже тогда, когда люди на земле находятся в летней одежде.

Падающая градина проходит через тёплый нижний слой и начинает таять. Если она была достаточно крупной, времени на полное таяние не хватает. Именно поэтому летом после жаркого дня иногда неожиданно выпадают ледяные шарики.

Град, снег и ледяная крупа: сравнение

Град обычно плотнее и твёрже снежной крупы. Крупинки мягкой белой крупы часто можно сравнительно легко раздавить, тогда как градина представляет собой более прочный лёд.

Чем опасен град

Небольшие градины могут пройти почти незаметно, но крупный град представляет опасность. Он способен повреждать листья и плоды растений, стекло, крыши и автомобили. Большие градины могут травмировать людей и животных.

Если начинается сильная гроза с градом, лучше находиться в прочном помещении и отойти от окон. Не следует выбегать под град ради фотографии или пытаться собирать крупные градины, пока гроза продолжается. Опасность связана не только с самим льдом, но и с молниями, сильным ветром и внезапным ливнем.

Почему нельзя прятаться под одиноким деревом

Во время грозы опасна молния. Высокий одинокий объект может стать местом удара. Поэтому открытая местность и отдельно стоящие деревья — плохое укрытие. Безопаснее заранее перейти в капитальное здание или закрытый автомобиль с твёрдой крышей.

Как метеорологи замечают град внутри облака

Большую часть жизни градина проводит там, куда человек не может заглянуть глазами. Метеорологические радиолокаторы посылают радиоволны и анализируют отражённый сигнал от капель и ледяных частиц. По структуре грозы специалисты оценивают, где находятся сильные осадки и возможен ли град.

Спутники наблюдают верхушки облаков из космоса, а наземные наблюдения помогают подтвердить, что именно выпало. Совместное использование разных данных позволяет предупреждать население об опасных грозах.

Несколько важных фактов

• Град формируется прежде всего в грозовых облаках, а не в обычных зимних облаках.
• Наличие града летом не противоречит жаркой погоде у земли: высоко в облаке температура ниже нуля.
• Для роста градины особенно важны переохлаждённые капли воды.
• Больший размер градин обычно требует более сильного восходящего потока и достаточного времени роста.
• Не все ледяные осадки являются градом: существуют снег, снежная крупа и ледяные зёрна.

Наблюдение после грозы

Если гроза полностью закончилась и находиться на улице безопасно, можно рассмотреть упавшие градины. Полезно сравнить их размеры, форму и прозрачность. Одни бывают почти круглыми, другие — неровными. Если разрезать уже подобранную крупную градину со взрослым, иногда заметны слои льда.

Такое наблюдение показывает, что градина росла постепенно, собирая воду в облаке. Но не стоит делать вывод о точной траектории частицы только по числу слоёв: внутренние процессы грозы сложнее простой схемы «вверх-вниз».

Как устроено грозовое облако, в котором растёт град

Кучево-дождевое облако может быть похоже на огромную башню. В одной его части преобладает восходящий поток, где тёплый влажный воздух быстро движется вверх. В другой воздух и осадки опускаются. Между этими областями ледяные частицы могут проходить через зоны с разной температурой и количеством переохлаждённой воды.

Самые благоприятные условия для роста крупного града возникают не просто «на самом верху», а там, где одновременно достаточно холодно, имеется много жидких переохлаждённых капель и поток воздуха достаточно силён, чтобы частица не выпала слишком рано.

Почему град выпадает полосами и пятнами

Грозовое облако движется вместе с ветром, а зона образования града занимает только часть облака. Поэтому на земле след града может оказаться сравнительно узким: в одном районе лежит белая россыпь льда, а в нескольких километрах прошёл только дождь.

Ветер на разных высотах переносит градины в сторону от места, где они начали падать. Из-за этого граница зоны града бывает неровной. Размер частиц тоже меняется: крупные и мелкие градины имеют разную скорость падения и по-разному переносятся воздушными потоками.

Почему большая градина не обязательно идеально круглая

Пока частица растёт, вода намерзает на неё не всегда равномерно. Градина сталкивается с каплями и другими ледяными частицами, вращается, частично тает и снова замерзает. Поэтому встречаются шарообразные, овальные и неправильные формы с выступами.

Чем сложнее путь частицы внутри грозы, тем более неоднородной может стать её поверхность. Форма сама по себе не позволяет точно определить, сколько времени градина провела в облаке.

Как отличить опасную грозу заранее

Обычному наблюдателю не нужно пытаться по виду облака вычислять размер будущего града. Важнее следить за официальными предупреждениями о грозе и быстро искать укрытие, если слышен гром. Если гром слышен, молния уже достаточно близко, чтобы представлять опасность.

При приближении сильной грозы стоит убрать с открытого места людей и животных, закрыть окна, по возможности поставить автомобиль под прочную крышу и не выходить наружу до окончания опасной погоды. Эти действия важнее попыток сохранить отдельные вещи.

Что происходит с градом после выпадения

На тёплой земле градины быстро тают. Большое количество льда может временно покрыть улицы белым слоем, похожим на снег, и забить водостоки. Тогда даже после окончания основной грозы сохраняются скользкие участки и может скапливаться вода.

Краткий план доклада

1. Что такое град и в каких облаках он появляется.
2. Роль сильного восходящего потока.
3. Переохлаждённые капли и начало роста градины.
4. Как на градине нарастают слои льда.
5. Почему градина в конце концов падает.
6. Почему град бывает летом и чем он отличается от снега.
7. Чем опасен град и как вести себя во время грозы.

Вывод

Град рождается высоко внутри мощного грозового облака. Сильный восходящий поток переносит небольшие ледяные частицы в холодную область, где на них замерзают переохлаждённые капли воды. Градина растёт и становится тяжелее, пока поток уже не может её удерживать. Тогда она падает и частично тает в более тёплом воздухе. Именно сочетание сильной грозы, холода на высоте и большого количества переохлаждённой воды делает возможным выпадение града даже в тёплый летний день.