Молния без грома: причины и явление¶
Молния без грома — атмосферное электрическое разрядное явление, при котором молниеносный разряд происходит на таком расстоянии от наблюдателя, что звуковая волна (гром) либо не успевает дойти до него, либо ослабевает ниже порога слышимости. В метеорологии и народной традиции такое явление чаще всего описывается как «тихая молния» (тихая молниевая), а также как «молния вдали» или «молния без раската». Отдельного научного термина, отличного от «тихой молнии», в русскоязычной метеорологической литературе не закреплено; в англоязычной традиции используется выражение sheet lightning («листовая молния») для обозначения разрядов, воспринимаемых как вспышка без раската грома.
¶Физическая природа грома
Гром — это звуковая волна, возникающая при молниеносном разряде. При прохождении разряда через канал молнии воздух мгновенно нагревается до температуры 20 000–30 000 K, что приводит к его резкому расширению и образованию ударной волны. Эта волна распространяется в атмосфере со скоростью около 340 м/с (при 20 °C) и воспринимается человеком как раскаты грома. Характерная особенность грома — многократные раскаты: звук многократно отражается от слоёв воздуха с разной температурой и влажностью, а также от рельефа, что создаёт затяжной гул.
Интенсивность звука при разряде зависит от силы тока в канале молнии, расстояния до разряда и состояния атмосферы. На расстоянии 1 км гром слышен отчётливо; на расстоянии 10–15 км он воспринимается как далёкое урчание; за 20–25 км звук обычно ослабевает ниже порога слышимости, хотя при благоприятных условиях (инверсии температуры, тихая ночь) гром может быть слышен и на 30–40 км.
¶Причины отсутствия грома
Отсутствие слышимого грома при видимой молнии может быть обусловлено несколькими причинами.
¶Большое расстояние до разряда
Наиболее частая причина. Облачные грозы, развивающиеся за 20–30 км от наблюдателя, визуально воспринимаются как вспышки света на облаке или за горизонтом, тогда как звуковая волна к этому расстоянию ослабевает настолько, что становится неслышимой. Наблюдатель видит освещение облаков изнутри (так называемая «внутриоблачная» или intracloud молния), но не слышит раската. В вечернее и ночное время, когда фоновое освещение минимально, такие далёкие разряды видны за десятки километров.
¶Ослабление звука атмосферой
Звуковая волна при прохождении через атмосферу испытывает поглощение и рассеяние. Высокие частоты грома гаснут быстрее низких, поэтому на больших расстояниях остаётся лишь низкочастотное урчание. При наличии слоёв с разной температурой (инверсий) звук может быть отведён вверх и не дойти до наблюдателя. Сильный ветер, осадки и турбулентность также способствуют рассеиванию звука.
¶Особенности типа разряда
Не все молнии сопровождаются одинаково сильным громом. Внутриоблачные разряды (между заряженными областями одного облака) часто дают более слабый звук по сравнению с разрядами «облако — земля», поскольку канал короче и ток меньше. Слабые разряды, происходящие в стадии развития грозового облака, могут не генерировать ударную волну, достаточную для слышимого грома на земле.
¶Шумовое заглушение
В городской среде фоновый шум (транспорт, промышленность) перекрывает слабые раскаты далёкого грома. Наблюдатель в тихой сельской местности с большей вероятностью услышит гром той же грозы, чем городской житель.
¶Наблюдаемые формы тихой молнии
В народной метеорологии различают несколько разновидностей молний, воспринимаемых без грома:
- Тихая молния — периодические вспышки на облаке без слышимого раската, часто наблюдаются при грозе, отдалённой на 20–40 км.
- Шаровая молния — редкое явление, при котором светящееся шарообразное тело медленно перемещается в воздухе. Может возникать после грозового разряда и существовать без сопровождающего грома. Научная природа шаровой молнии до конца не изучена; в России её изучением занимались, в частности, И. П. Статников и П. Б. Иванов.
- Эльфы и спрайты — кратковременные свечения в верхних слоях стратосферы и мезосфере, возникающие над грозовыми областями. Наблюдаются с самолётов и из космоса, сопровождаются громом только для наблюдателей под грозой.
¶Метеорологическое значение
Наблюдение за тихими молниями имеет практическое значение: они позволяют определить направление и удалённость грозового очага. В авиации и на море отсутствие грома при видимых вспышках используется для оценки безопасности маршрута. В сельском хозяйстве, согласно народным приметам, «тихая молния» на закате нередко предвещает продолжение сухой погоды, тогда как гром на удалении — приближение дождя; эти приметы основаны на реальном наблюдении за перемещением грозового очага.
¶Изучение
Систематическое изучение молниевых разрядов в России ведётся с XIX века. Основоположником научной теории молнии считается М. В. Ломоносов, впервые связавший молнию с электрическими разрядами в атмосфере. В XX веке исследования молний получили развитие в работах Г. В. Михайлова, С. Н. Верищагина и других учёных. Современное изучение молний включает радиолокационное зондирование, спутниковую съёмку (проекты LIS на МКС и ТММ) и наземные сети приёмников электромагнитных импульсов.
Источники:
- Бабкин Г. С., Клевцова В. И. «Молния и гроза»
- Раков В. А., Умань М. А. «Молния»
- Большая советская энциклопедия, статья «Молния»
- Михайлов Г. В. «Электричество в атмосфере»