Град: цікаві факти та особливості
© Ігор Кібальчич
У статті розповідається про те, як формується град у хмарі, яких розмірів може досягати і з чим пов'язані деякі його особливості.
В літній період часто зливи супроводжуються грозою, інколи ще і градом. Згідно з кліматичними нормами, на більшій частині території України фіксується 2 – 4 дні із градом впродовж теплого сезону, у Карпатах, а також Кримських горах град випадає частіше – в середньому 6 – 8 днів із цим явищем. Середній діаметр градинок становить 5 - 15 мм, а коли розмір вже досягає 20 мм і більше, то в цьому випадку явище вважається стихійним. Максимальний розмір градин у нашому кліматі може досягати 8 – 10 см, але лише у рідкісних випадках.
Власне, під розміром граду розуміється найбільша відстань по кожній осі градини. Іноді, для образності, журналісти полюбляють порівнювати град із волоським горіхом, абрикосом, яйцем, яблуком тощо. Але все ж таки від кулястої форми град дуже далекий. При спостереженнях за великою кількістю градин на землі метеорологи з'ясували, що їх у більшості випадків форма нагадує сплюснутий сфероїд. Чим більше градина у розмірі, тим більше вона сплюснута. Для градин близько 5 мм у діаметрі відношення мінімального та максимального діаметрів становить близько 0,95, а для градин розміром 5 см – вже близько 0,6.
Також читайте
Але це лише спрощення. Насправді форми градин більше нагадують сфероїд із великою кількістю «виростів», спрямованих у різні боки. Під час падіння та зіткнення із землею ці «вирости» підтають або відколюються від вихідної градини. Тому точну форму градин у самій хмарі спостереженнями на землі не відновити. У цьому випадку на допомогу прийшло тривимірне лазерне сканування градових хмар, що показало незліченну кількість варіацій форм.
Рисунок 1. Приклади форм градин, одержані на основі тривимірного лазерного сканування.
Ще одна цікава особливість пов'язана з внутрішньою структурою деяких градин, які мають чергування білястих (матових) і прозорих шарів льоду. Щоб розібратися у тому, як відбувається подібне чергування, треба спочатку зрозуміти, як росте град.
Для зростання граду необхідна сукупність кількох умов: наявність ембріона (частки розміром менше 1 см, зазвичай це або замерзла крапля, або мокрий сніг, що злипся, або снігова крупа), велика зона переохолоджених крапель води (тобто крапельки води, що знаходяться в рідкому стані при від’ємній температурі ) та потужний підйом повітря (висхідні потоки).
Захоплений висхідним потоком ембріон, перетворюючись на град, може перебувати у хмарі до 10 – 15 хвилин, поступово виростаючи у розмірах. При цьому зростання граду буває «сухим» або «вологим» — залежно від кількості переохолоджених крапель у хмарі, розміру граду, температури поверхні граду та навколишнього повітря. «Сухе» наростання спостерігається в умовах, коли крапель навколо небагато, а поверхня граду дуже холодна — у результаті на ній сублімує водяна пара з навколишнього повітря (сублімація – перехід речовини з газоподібного стану в твердий, минаючи рідку фазу), формується білий шар льоду зниженої щільності . У цій стадії град росте досить повільно. В умовах великої кількості переохолоджених крапель і теплішої поверхні граду спостерігається швидке зростання: поверхня граду підтаює, до неї активно приєднуються переохолоджені краплі з хмари. Саме тоді формується прозорий шар льоду. Це – стадія «вологого» зростання. Обидві стадії можуть чергуватись кілька разів під час підйому або горизонтального перенесення градин у хмарі, що в результаті призводить до кільцевої структури градин при поперечному її розгляді.
Рисунок 2. Кільцева структура градин: чергування білого та прозорого льоду, що утворюються під час «сухої» та «вологої» стадій зростання граду (фото @joshuasoderholm, «Твіттер»).
У випадках з великими градинами часто на їх поверхні можна помітити вирости або «шипи», див. фото. Це аж ніяк не результат зіткнення та поглинання великою градиною дрібніших. Подібні виступи формуються або в результаті підтавання та збільшення бурульок на поверхні градини під час «вологого» зростання, або внаслідок наростання пелюсток та виступів під час «сухого» зростання.
Найбільший град випадає з так званих суперосередкових хмар - довгоживучих купчасто-дощових хмар з власною закруткою повітря - мезоциклоном. У таких хмарах швидкості висхідних потоків повітря можуть досягати 40 - 50 м/с, а іноді ще більше. Зрозуміло, що чим сильніші вертикальні потоки повітря, то вони можуть довше утримувати градини у хмарі до того, як вони випадуть на земну поверхню під впливом гравітації. А чим довше градина знаходиться в хмарі, тим більшою стає в розмірах. На сьогоднішній день офіційним рекордсменом є градина діаметром 20 см, яка випала в липні 2010 року в штаті Південна Дакота (США). За оцінками, її вага могла досягати 1 кг! У Європі, за офіційними даними, найбільша градина випала 20 червня 2016 року в Румунії, її діаметр становив 15 см.
Рисунок 3. Град, що випав у районі міста Вівіан, штат Південна Дакота (США), 23 липня 2010 року.
Такі колосальні градини можуть не лише пошкодити машини, теплиці та дахи будинків, а й вбити людину. Так, у Румунії в 1997 році внаслідок крупного граду загинули чотири людини. Одне з актуальних завдань метеорологів — заздалегідь прогнозувати не лише місце та час випадання граду, але також його розмір, що дасть можливість людям підготуватися до удару стихії.
Джерело матеріалів: Олександр Чорнокульський, наукові статті: «Large Hail Incidence and Its Economic and Societal Impacts across Europe».
Підготував Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, синоптик.
