Ledene kosmiče, ki se v vročem dnevu prebudijo iz nevihtnega oblaka, včasih majhna zrna, včasih težke kocke, ki sanje o dobri letini zdrobijo v prah, pustijo udrtine na avtomobilskih strehah in celo pohabijo ljudi in živali. Od kod prihaja ta nenavadna usedlina?

V vročem dnevu se topel zrak, ki vsebuje vodno paro, dvigne na vrh, ohlaja z višino, vlaga, ki jo vsebuje, kondenzira in tvori oblak. Oblak, ki vsebuje drobne kapljice vode, lahko pade v obliki dežja. Toda včasih, običajno mora biti dan zelo vroč, je vzgornji tok tako močan, da odnese vodne kapljice na takšno višino, da obidejo ničelno izotermo, kjer se najmanjše kapljice vode prehladijo. V oblakih se lahko pojavijo preohlajene kapljice do temperature minus 40° (takšna temperatura ustreza nadmorski višini približno 8-10 km). Te kapljice so zelo nestabilne. Najmanjši delci peska, soli, produktov izgorevanja in celo bakterij, ki jih isti tok navzgor odnaša s površine, ob trčenju s prehlajenimi kapljicami postanejo središča kristalizacije vlage in porušijo občutljivo ravnovesje - nastane mikroskopska ledena ploskev - toča kalček

Majhni delci ledu so prisotni na vrhu skoraj vsakega kumulonimbusa. Vendar pa pri padcu na zemeljsko površje takšna toča ima čas stopiti. S hitrostjo navzgor v kumulonimbusnem oblaku približno 40 km / h ne bo zadržal nastajajočih zrn toče. Ko padejo z višine 2,4 - 3,6 km (to je višina ničelne izoterme), imajo čas, da se stopijo in pristanejo v obliki dežja.

Vendar pa lahko pod določenimi pogoji hitrost dvigovanja v oblaku doseže 300 km/h! Tak potok lahko vrže zametek toče do višine deset kilometrov. Na poti tja in nazaj - pred ničelno temperaturo - bo toča imela čas za rast. Višja kot je hitrost navzgornih tokov v kumulonimbusu, večja so zrna toče. Tako nastanejo toče, katerih premer doseže 8-10 cm, teža pa do 450 g.Včasih v hladnih predelih planeta na toči zamrznejo ne le dežne kapljice, ampak tudi snežinke. Zato ima toča na površini pogosto plast snega, pod njo pa led. Za nastanek ene kapljice dežja je potrebnih približno milijon majhnih prehlajenih kapljic. Toča, večja od 5 cm v premeru, se nahaja v superceličnih kumulonimbusih, v katerih so opazni zelo močni dvigovalni tokovi. To so supercelične nevihte, ki ustvarjajo tornade, močne nalive in močne nevihte.

Ko toča nastane, se lahko večkrat dvigne navzgor in pada navzdol. Če točo previdno odrežete z ostrim nožem, lahko vidite, da se zmrznjene plasti ledu v njej izmenjujejo v obliki krogel s plastmi čisti led. Po številu takšnih obročev lahko preštejemo, kolikokrat se je toča uspela dvigniti v zgornje plasti ozračja in pasti nazaj v oblak.

Ljudje so obvladali načine za boj proti toči. Opaziti je, da oster zvok ne dopušča nastanka toče. Celo Indijanci so na ta način ohranjali svoje pridelke, ko so se približevali nevihtni oblaki, nenehno mlatili v velike bobne. Naši predniki so za enak namen uporabljali zvonove. Civilizacija je meteorologom zagotovila učinkovitejša orodja. S protiletalskim streljanjem v oblake meteorologi na nizki nadmorski višini z zvokom poka in letečimi delci smodniškega naboja izzovejo nastanek kapljic, vlago, ki jo vsebuje zrak, pa razlije dež. Enak učinek lahko povzročite tudi z razprševanjem drobnega prahu iz letala, ki leti nad nevihtnim oblakom.

Znaki slabega vremenaČe med nevihto prihajajo veliki temni oblaki s hrupom, bo toča; enako, če so oblaki temno modri, sredi pa beli. Če grmenje grmi dlje časa, se vrti in ni ostro, to kaže na nadaljevanje slabega vremena. Če grmi neprekinjeno, bo toča. Ostro eksplozivno grmenje - do naliva. Tiho grmenje - do tihega dežja.
Znaki lepšega vremenaČe grmi naglo in za kratek čas, bo slabega vremena kmalu konec. Napovedovanje nevihte Če je zrak v nižji plasti ozračja bogat z vlago in dobro segret, vendar njegova temperatura z višino hitro pada, nastane ugodna situacija za nastanek nevihte. Če se čez dan pojavijo močni in visoki kumulusi, če je bila nevihta, a se po njej ni ohladilo, pričakujte nevihte ponoči. Kumulusi se pojavijo zgodaj zjutraj, zvečer se njihova gostota poveča in dobijo obliko visokega stolpa.Če ima zgornji del oblaka obliko nakovala, je to zanesljiv znak nevihte in močne dež.

Če so oblaki videti kot kopičaste gmote, gore s temnimi nižinami, pričakujemo močno in dolgotrajno nevihto. hiter dvig absolutna vlažnost skupaj s povišanjem temperature zraka in znižanjem atmosferskega tlaka kaže na bližajočo se nevihto. Še posebej dobra, razločna slišnost oddaljenih ali šibkih zvokov v odsotnosti vetra kaže na približevanje nevihte. Če po zatišju nenadoma začne pihati veter, je možno, da bo nevihta. Pred nočno nevihto se zvečer ne pojavi megla in rosa ne pade. Sonce vzhaja in tišina v zraku - do velike nevihte in dežja. Sončni žarki potemnijo - do močne nevihte. Oddaljeni zvoki so jasno slišni - nevihta. Voda v reki postane črna - nevihta.

Vremenska napoved. toča

Opomba: toča bo padala v ozkem (le nekaj km), a širokem (100 km ali več) pasu izključno iz kumulonimbusov z močnim navpičnim razvojem, točo najpogosteje opazimo ob nevihtah.
Ob oblakihČe se posebno velik kumulusni oblak z močnim navpičnim razvojem spremeni v "nakovalo" ali "gobo" (to pomeni, da se širi z višino), medtem ko vrže pahljače cirusov in / ali cirostratusov (nekakšne "metlice" nad “nakovalo”), - možna toča. Poleg tega je verjetnost toče večja, čim večja je višina oblaka. Premikanje visokih oblakov, ki se odmikajo v levo glede na gibanje nižjih, je znak približevanja hladne fronte, ki običajno nosi s seboj močne nalive, ki jih spremlja toča in/ali nevihta eno uro. Po prehodu fronte se tudi veter pri tleh obrne v levo, nato pa ponekod sledi kratkotrajna razjasnitev. Če so ob robovih nevihtnega oblaka (kumulusni oblak z močnim navpičnim razvojem) vidne značilne bele proge, za njimi pa raztrgani oblaki pepelaste barve, je treba pričakovati točo. Če se zaradi naraščajočega vetra nevihtni oblak začne širiti in svoj navpični razvoj spremeni v vodoravnega, globoko vdihnite. Nevarnost toče (in najverjetneje dežja) je minila. Če med nevihto prihajajo veliki temni oblaki s hrupom, bo toča; enako, če so oblaki temno modri, sredi pa beli.

Tlačna vremenska napoved

Znaki slabega vremena
Če atmosferski tlak ni zelo visok - 750 - 740 mm, opazimo njegovo neenakomerno zmanjšanje: včasih hitreje, včasih počasneje; včasih lahko pride celo do kratkotrajnega rahlega porasta, ki mu sledi padec - to kaže na prehod ciklona. Pogosta napačna predstava je, da ciklon s seboj vedno prinese slabo vreme. Pravzaprav je vreme v ciklonu zelo raznoliko - včasih nebo ostane popolnoma brez oblačka in ciklon odide, ne da bi spustil eno samo kapljico dežja. Bolj pomembno ni samo dejstvo nizkega tlaka, temveč njegovo postopno padanje. Nizek atmosferski tlak sam po sebi še ni znak slabega vremena. Če tlak zelo hitro pade na 740 ali celo 730 mm, se obeta kratka, a silovita nevihta, ki bo še nekaj časa trajala tudi ob povečanju tlaka. Hitreje kot pada pritisk, dlje bo trajalo nestalno vreme; možen je nastop dolgotrajnega slabega vremena;

Znaki lepšega vremena Povišanje zračnega tlaka nakazuje tudi skorajšnje izboljšanje vremena, zlasti če se je začelo po daljšem obdobju nizkega tlaka. Povišanje atmosferskega tlaka ob megli kaže na izboljšanje vremena.
Če zračni tlak več dni počasi narašča ali ob južnem vetru ostane nespremenjen, je to znak, da se lepo vreme nadaljuje. Če zračni tlak naraste ob močnem vetru, je to znak, da se lepo vreme nadaljuje.

Napoved vremena v gorah

Znaki slabega vremenaČe podnevi veter piha iz gora v doline, ponoči pa iz dolin v gore, se bo vreme v bližnji prihodnosti poslabšalo. Če se zvečer pojavi raztrgana oblačnost, ki se na nekaterih vrhovih pogosto poneha, vidljivost pa je zelo dobra, zrak pa izjemno prozoren, se bliža slabo vreme. Električne razelektritve na ostrih koncih kovinskih predmetov v obliki šibkih luči (opažene v temi) - kažejo na približevanje nevihte. Pojav oblačnosti čez dan v visokogorju napoveduje povečanje zmrzali. Znižanje temperature zjutraj - kaže na pristop slabega vremena. Zadušena noč in odsotnost rose zvečer kaže na bližanje slabega vremena.

Znaki lepšega vremena Umirjanje vetra ob znižanju temperature po dolinah zvečer in ob jasnem nebu kaže na izboljšanje vremena. Postopno spuščanje oblačnosti zvečer v doline in njihovo jutranje popuščanje je znak izboljšanja vremena. Pojav megle in rose zvečer po dolinah je znak izboljšanja vremena. Pojav motne meglice na vrhovih gora je znak izboljšanja vremena.
Znaki, da se lepo vreme nadaljujeČe meglica pokriva vrhove, - lepo vreme obljublja, da bo ostal.

Vremenska napoved ob morju

Znaki slabega vremena Znaki bližajoče se hladne fronte (po 1-2 urah grmenja in nevihte) Močan padec atmosferskega tlaka. Videz cirokumulusov. Pojav gostih raztrganih cirusov. Pojav visokokumulusnih, stolpastih in lečastih oblakov. Nestabilnost vetra. Pojav močnih motenj v radijskem sprejemu. Pojav v morju značilnega hrupa zaradi približevanja nevihte ali nevihte. Oster razvoj kumulonimbusov. Riba gre globoko. Znaki bližajočega se ciklona s toplo fronto. (po 6-12 urah slabega vremena, mokro, s padavinami, svež veter) Pojavijo se cirusni kremplji podobni oblaki, ki se hitro premikajo od obzorja proti zenitu, ki jih postopoma nadomestijo cirostratusi, ki se spremenijo v gostejšo plast altostratusnih oblakov. Povečano vznemirjenje, nabrekanje in valovi začnejo iti proti vetru. Gibanje oblakov spodnjega in zgornjega sloja v različnih smereh. Cirrusi in cirostratusi se premikajo desno od smeri prizemnega vetra.

Jutranja zarja je svetlo rdeča. Zvečer sonce zaide v goste goste oblake. Ponoči in zjutraj ni rose Močno utripanje zvezd ponoči Pojav "haloja" in majhnih kron. Pojavljajo se lažna sonca, fatamorgane, itd.. Moti se dnevni hod temperature zraka, vlage in vetra, atmosferski tlak se ob odsotnosti dnevnega hoda postopno znižuje. Povečana vidljivost, povečana refrakcija - pojav predmetov izza obzorja Povečana slišnost v zraku. Znaki nadaljevanja slabega vremena naslednjih 6 ur ali več (oblačno s padavinami, močan veter, slaba vidljivost) Veter je svež, ne spreminja svoje moči, značaja in nekoliko spreminja smer. Temperatura zraka je poleti nizka, pozimi visoka in nima dnevnega hoda. Nizek ali padajoč atmosferski tlak nima dnevnih sprememb.

Znaki lepšega vremena Po prehodu tople fronte ali okluzijske fronte lahko v naslednjih 4 urah pričakujemo prenehanje padavin in oslabelost vetra. Če se v oblakih začnejo pojavljati vrzeli, se višina oblakov začne povečevati in nimbostratusne oblake zamenjajo stratokumulusi in stratusi, se slabo vreme konča. Če se veter obrne v desno in oslabi ter se valovi morja začnejo umirjati, se vreme izboljša. Če se padec tlaka ustavi, postane barometrični trend pozitiven, kar kaže na izboljšanje vremena. Če se pri temperaturi vode pod temperaturo zraka ponekod na morju pojavi megla, bo kmalu lepo vreme. Izboljšanje vremena (po prehodu hladne fronte druge vrste lahko v 2-4 urah pričakujemo prenehanje padavin, spremembo smeri vetra in razjasnitev) Močno povišanje atmosferskega tlaka. Oster zavoj vetra v desno. Ostra sprememba narave oblačnosti, povečanje vrzeli. Močno povečanje vidljivosti Znižanje temperature Zmanjšanje radijskih motenj.

Znaki, da se lepo vreme nadaljuje Lepo anticiklonalno vreme (z rahlim vetričem ali zatišjem, jasnim nebom ali rahlo oblačnostjo in dobro vidljivostjo) se nadaljuje še naslednjih 12 ur. Visok atmosferski tlak ima dnevne spremembe. Temperatura zraka je zjutraj nizka, do 15. ure se dvigne, ponoči pa se zniža. Veter se ponoči ali zori umiri do 14. ure. Okrepi se, pred poldnevom se obrne ob solnici, popoldne - proti soncu. V obalnem pasu se redno izmenjujejo jutranji in večerni vetrovi. Zjutraj se pojavijo posamezni koperast oblaki, ki do poldneva izginejo. Nočna in jutranja rosa na palubi in druge stvari. Zlati in rožnati odtenki zore, srebrn sij na nebu. Suha meglica na obzorju. Nastanek prizemne megle ponoči in zjutraj ter izginjanje po sončnem vzhodu. Sonce zahaja na jasno obzorje.

Sprememba vremena na bolje

Tlak postopoma narašča. Ko dežuje, postane hladno, piha oster sunkovit veter, pojavijo se proge jasnega neba. Do večera se na zahodu popolnoma zjasni, temperatura se spusti. Dež in veter pojenjata, pada megla. Dim od ognja se dviga, hitri in lastovke letijo veliko višje.

Sprememba vremena na slabše

Tlak pade. Do večera se temperatura ne spremeni, veter ne pojenja in spremeni smer. Rosa ne pada, po nižinah ni megle. Barva neba med sončnim zahodom je svetlo rdeča, škrlatna, zvezde so svetle. Sonce zahaja v oblake. Na obzorju od zahoda ali jugozahoda se pojavijo in razpršijo cirusi. Nad tlemi letajo lastovke in hitri. Dim od požara se širi po tleh.

Prenesite vse znake z ilustracijami in razlagami v formatu pdf

Dodaj v blog:

Na podlagi gradiva Chrisa Kasperskyja "Enciklopedija vremenskih znakov. Vremenska napoved na podlagi lokalnih znakov"

Toča je ena od vrst neurja padavine, ki ga odlikujejo naslednje značilnosti: trdno agregatno stanje, kroglasta, včasih ne povsem pravilna oblika, premer od nekaj milimetrov do nekaj sto, menjavanje plasti čistega in moten led v strukturi toče.

Padavine s točo nastajajo predvsem poleti, redkeje spomladi in jeseni, v močnih kumulonimbusih, za katere je značilen navpičen obseg in temno siva barva. Običajno ta vrsta padavin pade med nalivom ali nevihto.

Trajanje padanja toče je od nekaj minut do pol ure. Najpogosteje se ta proces opazi v 5-10 minutah, v nekaterih primerih lahko traja več kot eno uro. Včasih toča pada na tla in tvori večcentimetrsko plast, vendar so meteorologi večkrat zabeležili primere, ko je bila ta številka znatno presežena.

Proces nastajanja toče se začne z nastankom oblakov. V toplem poletnem dnevu se dobro segret zrak dvigne v ozračje, delci vlage v njem kondenzirajo in tvorijo oblak. Na določeni višini premaga ničelno izotermo (pogojna črta v atmosferi, nad katero temperatura zraka pade pod ničlo), po kateri se kapljice vlage v njej prehladijo. Opozoriti je treba, da se poleg vlage v zrak dvigajo tudi delci prahu, najmanjša zrna peska in soli. V interakciji z vlago postanejo jedro toče, saj kapljice vode, ki obdajajo trden delec, začnejo hitro zmrzovati.

Na nadaljnji razvoj dogodkov pomembno vpliva hitrost, s katero se dvignjeni tokovi gibljejo v kumulonimbusu. Če je nizka in ne doseže 40 km/h, moč pretoka ni dovolj za nadaljnje dvigovanje zrn toče. Padajo in dosežejo tla v obliki dežja ali zelo drobne in mehke toče. Močnejši tokovi lahko dvignejo nastajajoča zrna toče na višino do 9 km, kjer lahko temperatura doseže -40 °C. V tem primeru se toča prekrije z novimi plastmi ledu in zraste do nekaj centimetrov v premeru. Hitreje kot se potok premika, večji bodo delci toče.

Ko masa posameznega zrna toče naraste do te mere, da je tok vzpenjajočega zraka ne more zadržati, se začne proces padanja toče. Večji ko so delci ledu, večja je hitrost njihovega padanja. Toča, katere premer je približno 4 cm, leti navzdol s hitrostjo 100 km / h. Omeniti velja, da le 30-60% toče doseže tla v celoti, velik del je uničen zaradi trkov in udarcev pri padcu, medtem ko se spremeni v majhne delce, ki se hitro stopijo v zraku.

Tudi s tako nizko stopnjo toče, ki doseže zemljo, lahko povzroči veliko škodo kmetijstvu. Najhujše posledice po toči opažamo v vznožju in visokogorje, kjer je moč navzgor precej visoka.

V 20. stoletju so meteorologi večkrat opazili nenormalne padavine toče. Leta 1965 je bila v regiji Kislovodsk debelina plasti toče, ki je padla, 75 cm, leta 1959 pa so bili toči z največjo maso registrirani na Stavropolskem ozemlju. Po tehtanju posameznih osebkov smo podatke vnesli v meteorološki dnevnik z masnimi kazalniki 2,2 kilograma. Leta 1939 je bilo največje območje kmetijskih zemljišč, ki jih je prizadela toča, zabeleženo v Kabardino-Balkariji. Potem te vrste padavine so uničile 100.000 hektarjev posevkov.

Za čim manjšo škodo zaradi toče se izvaja zatiranje toče. Eden najbolj priljubljenih načinov je obstreljevanje kumulonimbusov z raketami in izstrelki, ki nosijo reagent, ki preprečuje nastajanje toče.

Toča je eden najbolj nenavadnih in skrivnostnih atmosferskih pojavov. Narava njegovega pojava ni popolnoma razumljena in ostaja predmet ostre znanstvene razprave. Ali ponoči pada toča - odgovor na to vprašanje zanima vse, ki je še nikoli niso videli redek dogodek v temnih urah dneva.

Kratke informacije o mestu

Točo imenujemo atmosferske padavine v obliki kosov ledu. Oblika in velikost teh padavin sta lahko zelo različni:

• Premer od 0,5 do 15 cm;
• Teža od nekaj gramov do pol kilograma;
• Sestava je lahko tudi zelo različna: tako več plasti prozornega ledu kot izmenične prozorne in neprozorne plasti;
• Oblika je najbolj raznolika - do bizarnih formacij v obliki "cvetnih popkov" itd.

Zrna toče se zlahka zlepijo in tvorijo velike delce v velikosti pesti. Padavine s premerom nad 2 cm so že dovolj za večjo škodo v gospodarstvu. Takoj, ko je pričakovana toča te velikosti, izdajo opozorilo pred nevihto.

Različne države imajo lahko drugačne pragove velikosti: vse je odvisno od določenega kmetijskega območja. Na primer, za vinograde bo že manjše zrno toče dovolj, da uniči ves pridelek.

Potrebni pogoji

Po sodobnih predstavah o naravi toče je za njen nastanek potrebno:

• Vodne kapljice;
• Kondenzacijsko dvorišče;
• Zračni tokovi navzgor;
• Nizka temperatura.

Podobno atmosferski pojav nastane v 99% primerov v zmernih zemljepisnih širinah nad velikimi celinskimi prostori. Večina raziskovalcev meni, da je nevihta predpogoj.

v tropskih in ekvatorialna območja toča je dokaj redek pojav, kljub temu, da so tam nevihte precej pogoste. To se zgodi zato, ker je za nastanek ledu potrebno tudi, da je na nadmorski višini približno 11 km dovolj nizka temperatura, kar se v toplih krajih ne zgodi vedno globus. Toča se pojavlja le v gorskih predelih.

Poleg tega postane verjetnost toče izginotno majhna, takoj ko temperatura zraka pade pod -30 °C. Prehlajene vodne kapljice se v tem primeru nahajajo blizu in znotraj snežnih oblakov.

Kako nastane toča?

Mehanizem nastanka te vrste padavin je mogoče opisati na naslednji način:

1. Naraščajoči zračni tok, ki vsebuje precejšnje število vodnih kapljic, na svoji poti naleti na oblačno plast nizke temperature. Pogosto se zgodi, da najmočnejši tornado deluje kot tak zračni tok. Velik del oblaka mora biti pod lediščem (0 °C). Verjetnost nastanka toče se stokrat poveča, ko je temperatura zraka na nadmorski višini 10 km približno -13 °.
2. Ob stiku s kondenzacijskimi jedri nastanejo kosi ledu. Zaradi izmeničnih procesov navzgor in navzdol dobijo zrna toče plastovito strukturo (prozorne in bele ravni). Če veter piha v smeri, kjer je veliko vodnih kapljic, dobimo prozorno plast. Če piha v območje vodne pare, se zrna toče prekrijejo s skorjo belega ledu.
3. Med medsebojnimi trki se lahko led zlepi in močno poveča ter oblikuje nepravilne oblike.
4. Nastajanje toče lahko traja vsaj pol ure. Takoj, ko bo veter prenehal podpirati vse močnejši nevihtni oblak, bo na zemeljsko površje začela padati toča.
5. Ko žled preide območje s temperaturami nad 0 ° C, se začne počasen proces njihovega taljenja.

Zakaj ponoči ni toče?

Da bi se na nebu oblikovali delci ledu takšne velikosti, da se ob padcu na tla nimajo časa stopiti, so potrebni dovolj močni navpični zračni tokovi. Da bi bil tok navzgor dovolj močan, je potrebno močno segrevanje zemeljske površine. Zato v veliki večini primerov toča pada v večernih in popoldanskih urah.

Vendar pa nič ne preprečuje, da bi izpadla ponoči, če je na nebu dovolj velik nevihtni oblak. Res je, ponoči ljudje večinoma spijo in manjša toča lahko ostane povsem neopažena. Zato ustvarjena je iluzija, da se »leden dež« pojavlja le podnevi.

Po statističnih podatkih toča poleti v večini primerov pade okoli 15. ure. Možnost njegovega izpadanja je do 22.00 precej velika, potem pa se verjetnost tovrstnih padavin nagiba k ničli.

Podatki opazovanj meteorologov

Med najbolj znanimi primeri "mrzlega dežja" v temi:

• Ena najmočnejših nočnih neurij s točo je padla 26. junija 1998 v vasi Hazel Crest v Illinoisu. Takrat je tamkajšnje kmetijstvo močno prizadela zrna toče s premerom 5 cm, ki so padala okoli 4. ure zjutraj;
• 5. septembra 2016 je v okolici Jekaterinburga padala toča, ki je uničila lokalne pridelke;
• V beloruskem mestu Dobrusha so v noči na 26. avgust 2016 ledene plošče v velikosti pesti razbile stekla avtomobilov;
• V noči na 9. september 2007 je toča zajela Stavropolsko ozemlje, ki je poškodovalo 15.000 zasebnih hiš;
• V noči na 1. julij 1991 na Mineralna voda udaril je cel ledeni naliv, ki ni povzročil le škode lokalnim gospodinjstvom, ampak je poškodoval celo 18 letal. Povprečna velikost ledu je bila okoli 2,5 cm, bile pa so tudi velikanske krogle v velikosti kokošjega jajca.

Marsikdo še vedno ne ve, ali ponoči pada toča. Verjetnost, da se bo ta pojav zgodil ponoči, je izginotno majhna, a še vedno obstaja. Poleg tega ti redki primeri predstavljajo številne najmočnejše anomalije, ki povzročajo resno škodo gospodarstvu.

Izhod zbirke:

O mehanizmu nastanka toče

Ismailov Sohrab Ahmedovič

dr.kem. znanosti, višji raziskovalec, Inštitut za petrokemične procese Akademije znanosti Azerbajdžanske republike,

Azerbajdžanska republika, Baku

O MEHANIZMU NASTANKA TOČE

Ismailov Sokhrab

Doktor kemijskih znanosti, višji raziskovalec, Inštitut za petrokemične procese Azerbajdžanske akademije znanosti, Azerbajdžanska republika, Baku

OPOMBA

Postavljena je nova hipoteza o mehanizmu nastanka toče v atmosferskih razmerah. Domneva se, da je v nasprotju s prejšnjimi znanimi teorijami nastanek toče v ozračju posledica nastajanja visoka temperatura med udarom strele. Hitro izhlapevanje vode vzdolž odvodnega kanala in okoli njega vodi do njegovega nenadnega zmrzovanja s pojavom toče. različne velikosti. Za nastanek toče prehod ničelne izoterme ni nujen, nastaja tudi v spodnji topli plasti troposfere. Nevihto spremlja toča. Toča pada le ob močnejših nevihtah.

POVZETEK

Postavil novo hipotezo o mehanizmu nastanka toče v ozračju. Ob predpostavki, da je v nasprotju z znanimi predhodnimi teorijami nastanek toče v ozračju posledica nastajanja toplotnih strel. Nenadno izhlapevanje izpustnega kanala vode in okrog njegovega zmrzovanja vodi do ostrega videza toče različnih velikosti. Za izobraževanje ni obvezno. toča prehod ničelne izoterme, nastane v spodnji troposferi toplo.

Ključne besede: toča; ničelna temperatura; izhlapevanje; hladno snap; strela; nevihta.

ključne besede: toča; ničelna temperatura; izhlapevanje; hladno; strela; nevihta.

Človek se pogosto srečuje s strašnimi naravnimi pojavi in ​​se z njimi neumorno bori. Naravne nesreče in posledice katastrofalnih naravnih pojavov (potresi, zemeljski plazovi, strele, cunamiji, poplave, vulkanski izbruhi, tornadi, orkani, toča) pritegnila pozornost znanstvenikov po vsem svetu. Ni naključje, da je bila pod Unescom ustanovljena posebna komisija za obračunavanje naravnih nesreč - UNDRO. (United Nations Disaster Relief Organisation – Organizacija Združenih narodov za pomoč ob nesrečah). Ko človek spozna nujnost objektivnega sveta in deluje v skladu z njim, si podredi sile narave, jih prisili, da služijo njegovim ciljem in se iz sužnja narave spremeni v gospodarja narave in preneha biti nemočen pred naravo, postane svoboden. . Ena takšnih strašnih nesreč je toča.

Na mestu padca toča najprej uniči gojene kmetijske rastline, ubije živino, pa tudi samega človeka. Dejstvo je, da nenadni in z velikim navalom toče izključujejo zaščito pred njo. Včasih je površina zemlje v nekaj minutah prekrita s točo debeline 5-7 cm.V regiji Kislovodsk je leta 1965 padla toča, ki je zemljo prekrila s plastjo 75 cm.Običajno toča pokriva 10-100 km razdalje. Spomnimo se nekaj strašnih dogodkov iz preteklosti.

Leta 1593 je v eni od francoskih provinc zaradi divjega vetra in peneče strele padla toča z ogromno težo 18-20 funtov! Zaradi tega je nastala velika škoda na posevkih, uničenih je bilo veliko cerkva, gradov, hiš in drugih objektov. Ljudje sami so postali žrtve tega strašnega dogodka. (Tukaj je treba upoštevati, da je imel funt kot enota teže v tistih časih več pomenov). Bilo je grozno nesreča, eno najbolj katastrofalnih neurij s točo v Franciji. V vzhodnem delu zvezne države Kolorado (ZDA) se letno zgodi približno šest neurij s točo, vsako od njih prinese velike izgube. Neurja s točo se najpogosteje pojavljajo na severnem Kavkazu, v Azerbajdžanu, Gruziji, Armeniji in v gorskih predelih Srednje Azije. Od 9. do 10. junija 1939 je v mestu Nalchik padala toča v velikosti kokošjega jajca, ki jo je spremljal močan dež. Posledično je bilo uničenih več kot 60 tisoč hektarjev. pšenice in okoli 4 tisoč hektarjev drugih poljščin; pobitih okoli 2000 ovac.

Ko gre za zrna toče, bodite najprej pozorni na njihovo velikost. Zrna toče so običajno različno velike. Meteorologi in drugi raziskovalci so pozorni na največje. Zanimivo je izvedeti o popolnoma fantastičnih zrnih toče. V Indiji in na Kitajskem so ledeni bloki, ki tehtajo 2-3 kg. Pravijo celo, da je leta 1961 v severni Indiji močna toča pokončala slona. 14. aprila 1984 je v mestecu Gopalganj v Republiki Bangladeš padla toča, težka 1 kg. , kar je povzročilo smrt 92 ljudi in več deset slonov. Ta toča je celo uvrščena v Guinnessovo knjigo rekordov. Leta 1988 je bilo v Bangladešu 250 ljudi žrtev toče. In leta 1939 zrno toče s težo 3,5 kg. Pred kratkim (20. 5. 2014) je v mestu São Paulo v Braziliji padala toča tako velikih razsežnosti, da jih je z ulic odstranila težka oprema.

Vsi ti podatki kažejo, da škoda zaradi toče za človeška življenja ni nič manj pomembna od drugih izrednih dogodkov. naravni pojavi. Sodeč po tem sta celovita raziskava in iskanje vzroka njenega nastanka z vključevanjem sodobnih fizikalnih in kemijskih raziskovalnih metod ter boj proti temu grozljivemu pojavu nujni nalogi človeštva po vsem svetu.

Kakšen je mehanizem delovanja nastajanja toče?

Vnaprej ugotavljam, da na to vprašanje še vedno ni pravilnega in pozitivnega odgovora.

Kljub temu, da je prvo hipotezo o tem v prvi polovici 17. stoletja ustvaril Descartes, pa so fiziki in meteorologi znanstveno teorijo o procesih toče in načinih vplivanja nanje razvili šele sredi prejšnjega stoletja. Opozoriti je treba, da so že v srednjem veku in v prvi polovici 19. stoletja različni raziskovalci postavili več predpostavk, kot so Bussengo, Shvedov, Klossovsky, Volta, Reye, Ferrel, Hahn, Faraday, Soncke, Reynold. , in drugi Na žalost njihove teorije niso bile potrjene. Treba je opozoriti, da nedavni pogledi na ta težava niso znanstveno utemeljeni in še vedno ni celovitih idej o mehanizmu nastanka mesta. Prisotnost številnih eksperimentalnih podatkov in celotno literarno gradivo, posvečeno tej temi, je omogočilo predlagati naslednji mehanizem nastanka toče, ki ga je priznala Svetovna meteorološka organizacija in deluje do danes. (da ne bo nesoglasij, te argumente podajamo dobesedno).

»Topel zrak, ki se v vročem poletnem dnevu dvigne od zemeljskega površja, se z višino ohlaja, vlaga, ki jo vsebuje, kondenzira in tvori oblak. Prehlajene kapljice v oblakih najdemo tudi pri temperaturi -40 ° C (nadmorska višina približno 8-10 km). Toda te kapljice so zelo nestabilne. Najmanjši delci peska, soli, produktov zgorevanja in celo bakterij, dvignjeni s površja zemlje, ob trku s prehlajenimi kapljicami porušijo občutljivo ravnovesje. Prehlajene kapljice, ki pridejo v stik s trdnimi delci, se spremenijo v zarodek ledene toče.

Majhna zrna toče so v zgornji polovici skoraj vsakega kumulonimbusa, največkrat pa se toča stopi, ko se približa zemeljski površini. Torej, če hitrost naraščajočih tokov v kumulonimbusnem oblaku doseže 40 km / h, potem ne morejo zadržati nastajajočih zrn toče, zato, ko gredo skozi toplo plast zraka na višini 2,4 do 3,6 km, padejo iz oblak v obliki drobne »mehke« toče ali celo v obliki dežja. V nasprotnem primeru vzpenjajoči se zračni tokovi majhne zrnce toče dvignejo v plasti zraka s temperaturo od -10 °C do -40 °C (nadmorska višina med 3 in 9 km), premer zrn toče začne rasti in včasih doseže nekaj centimetrov. Omeniti velja, da lahko v izjemnih primerih hitrost dviganja in padanja v oblaku doseže tudi 300 km/h! In večja kot je hitrost navzgornih tokov v kumulonimbusu, večja je toča.

Za nastanek toče v velikosti žogice za golf bi bilo potrebnih več kot 10 milijard prehlajenih vodnih kapljic, sama toča pa bi morala ostati v oblaku vsaj 5-10 minut, da bi dosegla tako veliko velikost. Opozoriti je treba, da je za nastanek ene kapljice dežja potrebnih približno milijon teh majhnih prehlajenih kapljic. Toča, večja od 5 cm v premeru, se nahaja v superceličnih kumulonimbusih, v katerih so opazni zelo močni dvigovalni tokovi. Prav supercelične nevihte povzročajo tornade, močne nalive in močne nevihte.

Toča običajno pada ob močnih nevihtah v topli sezoni, ko temperatura na površini Zemlje ni nižja od 20 ° C.

Poudariti je treba, da je že sredi prejšnjega stoletja, oziroma leta 1962, tudi F. Ladlem predlagal podobno teorijo, ki predvideva pogoj za nastanek zrna toče. Upošteva tudi proces nastajanja toče v prehlajenem delu oblaka iz majhnih vodnih kapljic in ledenih kristalov s koagulacijo. Zadnja operacija naj bi potekala z močnim dvigom in padcem toče več kilometrov, ki prečka ničelno izotermo. Glede na vrste in velikosti zrn toče sodobni znanstveniki pravijo tudi, da zrna toče med svojim »življenjem« večkrat prenašajo gor in dol z močnimi konvekcijskimi tokovi. Zaradi trčenja s prehlajenimi kapljicami se toča poveča.

Svetovna meteorološka organizacija je točo definirala leta 1956. : Toča - padavine v obliki sferičnih delcev ali kosov ledu (zrna toče) s premerom od 5 do 50 mm, včasih več, ki izpadajo posamično ali v obliki nepravilnih kompleksov. Toča je sestavljena samo iz prozornega ledu ali niza njegovih plasti debeline najmanj 1 mm, ki se izmenjujejo s prosojnimi plastmi. Toča se običajno pojavi ob močnejših nevihtah. .

Skoraj vsi prejšnji in sodobni viri o tem vprašanju kažejo, da toča nastane v močnem kumulusnem oblaku z močnimi vzpenjajočimi se zračnimi tokovi. To je prav. Na žalost so strele in nevihte popolnoma pozabljene. In kasnejša interpretacija nastanka zrn toče je po našem mnenju nelogična in težko predstavljiva.

Profesor Klossovsky je skrbno proučeval videz zrn toče in ugotovil, da imajo poleg sferične oblike še vrsto drugih geometrijskih oblik obstoja. Ti podatki kažejo na nastanek zrn toče v troposferi po drugačnem mehanizmu.

Po seznanitvi z vsemi temi teoretičnimi pogledi je našo pozornost pritegnilo nekaj zanimivih vprašanj:

1. Sestava oblaka, ki se nahaja v zgornjem delu troposfere, kjer temperatura doseže približno -40 o C, že vsebuje mešanico prehlajenih vodnih kapljic, ledenih kristalov in delcev peska, soli, bakterij. Zakaj krhko energetsko ravnovesje ni porušeno?

2. Po priznani sodobni splošni teoriji bi se toča lahko rodila brez izpusta strele ali nevihte. Za nastanek toče velike velikosti se morajo majhne ledene ploskve nujno dvigniti nekaj kilometrov navzgor (vsaj 3-5 km) in pasti navzdol, mimo ničelne izoterme. Poleg tega je treba to ponavljati, dokler ne nastane dovolj velika toča. Poleg tega, večja kot je hitrost naraščajočih tokov v oblaku, večja mora biti toča (od 1 kg do nekaj kg) in za povečanje mora ostati v zraku 5-10 minut. zanimivo!

3. Na splošno si je težko predstavljati, da bodo tako ogromni ledeni bloki s težo 2-3 kg koncentrirani v zgornjih plasteh ozračja? Izkazalo se je, da so bila zrna toče v oblaku kumulonimbusa celo večja od tistih, ki so jih opazili na tleh, saj se bo del toče ob padanju stopil in šel skozi toplo plast troposfere.

4. Ker meteorologi pogosto potrdijo: “… toča običajno pada med močnimi nevihtami v topli sezoni, ko temperatura na površini Zemlje ni nižja od 20 ° C, vendar ne navedite vzroka tega pojava. Seveda se postavlja vprašanje, kakšen je učinek nevihte?

Toča skoraj vedno pada pred nalivom ali hkrati z njim, nikoli pa po njem. Pada večinoma poleti in čez dan. Toča ponoči je zelo redek pojav. Povprečno trajanje neurja s točo je od 5 do 20 minut. Toča se običajno pojavi na mestu, kjer se pojavi močan udar strele, in je vedno povezana z nevihto. Ni toče brez nevihte! V tem je torej treba iskati vzrok za nastanek toče. Glavna pomanjkljivost vseh obstoječih mehanizmov nastajanja toče je po našem mnenju nepriznavanje dominantne vloge razelektritve strele.

Študije porazdelitve toče in neviht v Rusiji, ki jih je izdelal A.V. Klossovsky, potrjujejo obstoj najtesneje povezave med tema dvema pojavoma: toča se skupaj z nevihtami običajno pojavi v jugovzhodnem delu ciklonov; pogosteje je tam, kjer je več neviht. Sever Rusije je reven s točo, z drugimi besedami točo, katere vzrok je odsotnost močne razelektritve strele. Kakšno vlogo ima strela? Ni razlage.

Že sredi 18. stoletja je bilo več poskusov ugotoviti povezavo med točo in nevihtami. Kemik Guyton de Morvo je zavrnil vse obstoječe ideje pred njim in predlagal svojo teorijo: naelektren oblak bolje prevaja elektriko. In Nollet je predstavil zamisel, da voda hitreje izhlapeva, ko je naelektrena, in menil, da bi moralo to nekoliko povečati mraz, in tudi predlagal, da lahko para postane boljši prevodnik toplote, če je naelektrena. Guytona je kritiziral Jean Andre Monge in zapisal: res je, da elektrika poveča izhlapevanje, toda naelektrene kapljice bi se morale odbijati in ne zlivati ​​v velika zrna toče. Električno teorijo toče je predlagal še en slavni fizik Alexander Volta. Po njegovem mnenju električna energija ni bila uporabljena kot glavni vzrok mraza, temveč za razlago, zakaj zrna toče ostanejo tako dolgo, da imajo čas za rast. Mraz je posledica zelo hitrega izhlapevanja oblakov, ki mu pomagajo močna sončna svetloba, redek suh zrak, enostavno izhlapevanje mehurčkov, iz katerih so oblaki sestavljeni, in domnevni učinek električne energije, ki pomaga izhlapevanju. Toda kako zrna toče ostanejo dovolj dolgo v zraku? Po Voltu gre ta vzrok iskati samo v elektriki. Ampak kako?

V vsakem primeru do 20. let XIX. obstaja splošno prepričanje, da kombinacija toče in strele pomeni le, da se oba pojava pojavita v enakih vremenskih razmerah. To je bilo mnenje von Bucha, jasno izraženo leta 1814, leta 1830 pa je isto odločno trdil tudi Denison Olmsted z Yala. Od takrat naprej so bile teorije o toči mehanične in so bolj ali manj trdno temeljile na konceptih dviga. Po Ferrelovi teoriji lahko vsako zrno toče večkrat pade in dvigne. Po številu plasti v zrni toče, ki jih je lahko včasih tudi do 13, Ferrel presoja število obratov, ki jih naredi zrno toče. Kroženje se nadaljuje, dokler zrna toče ne postanejo zelo velika. Po njegovem izračunu lahko navzgor usmerjen tok s hitrostjo 20 m/s podpira točo premera 1 cm, ta hitrost pa je za tornade še vedno precej zmerna.

Obstaja vrsta razmeroma novih znanstvenih študij o mehanizmu nastanka toče. Zlasti trdijo, da se zgodovina nastanka mesta odraža v njegovi strukturi: velika toča, razpolovljena, je kakor čebula: sestavljena je iz več plasti ledu. Včasih zrna toče spominjajo na plast pogače, kjer se izmenjujeta led in sneg. In za to obstaja razlaga – iz takih plasti je mogoče izračunati, kolikokrat je kos ledu potoval od deževnih oblakov do preohlajenih plasti ozračja. Težko je verjeti: toča, težka 1-2 kg, lahko skoči še višje do razdalje 2-3 km? Slojeviti žled (zrna toče) se lahko pojavijo iz različnih razlogov. Na primer razlika v tlaku okolju bo povzročil ta pojav. In na splošno, kje je sneg? Je to sneg?

Na nedavni spletni strani profesor Egor Chemezov predstavi svojo idejo in poskuša razložiti nastanek velike toče in njeno sposobnost, da ostane v zraku več minut s pojavom "črne luknje" v samem oblaku. Po njegovem mnenju toča dobi negativni naboj. Večji kot je negativni naboj predmeta, manjša je koncentracija etra (fizičnega vakuuma) v tem predmetu. In nižja ko je koncentracija etra v materialnem predmetu, večja je antigravitacija. Po Čemezovu je črna luknja dobra past za zrna toče. Takoj ko strela utripne, negativni naboj ugasne in začnejo padati zrna toče.

Analiza svetovne literature kaže, da je na tem področju znanosti veliko pomanjkljivosti in pogosto špekulacij.

Na koncu Vsezvezne konference v Minsku 13. septembra 1989 na temo "Sinteza in študij prostaglandinov" smo se z osebjem inštituta pozno ponoči vračali z letalom iz Minska v Leningrad. Stevardesa je sporočila, da je naše letalo letelo na višini 9 km. Z veseljem smo spremljali pošastni spektakel. Pod nami na razdalji cca 7-8 km(malo nad površjem zemlje), kot da bi bila strašna vojna. To so bile močne strele. In nad nami je jasno vreme in zvezde sijejo. In ko smo bili nad Leningradom, so nas obvestili, da sta pred eno uro v mestu padla toča in dež. S to epizodo želim opozoriti, da se strele s točo pogosto iskrijo bližje tlom. Za pojav toče in strele ni treba dvigniti toka kumulonimbusov na višino 8-10. km. In absolutno ni potrebe, da oblaki prečkajo ničelno izotermo.

V topli plasti troposfere nastanejo ogromni ledeni bloki. Tak postopek ne zahteva temperatur pod ničlo in velikih nadmorskih višin. Vsi vedo, da brez groma in bliska ni toče. Očitno za nastanek elektrostatičnega polja ni potrebno trčenje in trenje majhnih in velikih kristalov trdnega ledu, kot se pogosto piše, čeprav za to zadostuje trenje toplih in hladnih oblakov v tekočem stanju (konvekcija). pojavi pojav. Nevihtni oblaki potrebujejo veliko vlage za nastanek. Pri enaki relativni vlažnosti vsebuje topel zrak veliko več vlage kot hladen zrak. Zato se nevihte in strele običajno pojavljajo v toplih letnih časih - spomladi, poleti, jeseni.

Odprto vprašanje ostaja tudi mehanizem nastanka elektrostatičnega polja v oblakih. O tem vprašanju obstaja veliko predpostavk. V enem od zadnjih poročil, da so v naraščajočih tokovih vlažnega zraka poleg nenabitih jeder vedno pozitivno in negativno nabita. Na vsakem od njih se lahko pojavi kondenzacija vlage. Ugotovljeno je bilo, da se kondenzacija vlage v zraku začne najprej na negativno nabitih jedrih in ne na pozitivno nabitih ali nevtralnih jedrih. Zaradi tega se negativni delci kopičijo v spodnjem delu oblaka, pozitivni delci pa v zgornjem delu. Posledično se znotraj oblaka ustvari ogromno električno polje, katerega moč je 10 6 -10 9 V, jakost toka pa 10 5 3 10 5 A . Tako močna potencialna razlika na koncu povzroči močno električno razelektritev. Razelektritev strele lahko traja 10 -6 (ena milijoninka) sekunde. Ob udaru strele se sprosti ogromna toplotna energija, temperatura pa doseže 30.000 o K! To je približno 5-krat večja od površinske temperature Sonca. Seveda pa morajo delci tako ogromne energijske cone obstajati v obliki plazme, ki se po razelektritvi strele z rekombinacijo spremenijo v nevtralne atome ali molekule.

Kaj lahko povzroči ta strašna vročina?

Mnogi vedo, da se pri močni razelektritvi nevtralni molekularni kisik v zraku zlahka spremeni v ozon in čuti se njegov specifičen vonj:

2O 2 + O 2 → 2O 3 (1)

Poleg tega je bilo ugotovljeno, da v teh težkih pogojih celo kemično inerten dušik reagira istočasno s kisikom in tvori mono - NO in dušikov dioksid NO 2:

N 2 + O 2 → 2NO + O 2 → 2NO 2 (2)

3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 ↓ + NO(3)

Nastali dušikov dioksid NO 2 se nato v kombinaciji z vodo spremeni v dušikovo kislino HNO 3, ki pade na tla kot del usedline.

Prej je veljalo, da kuhinjska sol (NaCl), alkalijski karbonati (Na 2 CO 3) in zemeljsko alkalijske (CaCO 3) kovine, ki jih vsebujejo kumulonimbusni oblaki, reagirajo z dušikovo kislino in na koncu nastanejo nitrati (nitrati).

NaCl + HNO 3 = NaNO 3 + HCl (4)

Na 2 CO 3 + 2 HNO 3 \u003d 2 NaNO 3 + H 2 O + CO 2 (5)

CaCO 3 + 2HNO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + H 2 O + CO 2 (6)

Solina, pomešana z vodo, je hladilno sredstvo. Glede na to predpostavko je Gassendi razvil idejo, da so zgornje plasti zraka hladne, ne zato, ker so daleč od vira toplote, ki se odbija od tal, temveč zaradi "dušikovih delcev" (nitrata), ki jih je tam zelo veliko. Pozimi jih je manj in proizvajajo samo sneg, poleti pa jih je več, da lahko nastane toča. Pozneje je bila tudi ta hipoteza predmet kritike sodobnikov.

Kaj se lahko zgodi z vodo v tako težkih razmerah?

O tem v literaturi ni podatkov.. S segrevanjem na temperaturo 2500 °C ali s prehajanjem stalnega električnega toka skozi vodo pri sobni temperaturi se ta razgradi na sestavne dele, toplotni učinek reakcije pa je prikazan v enačbi (7):

2H2O (in)→ 2H2 (G) +O2 (G) ̶ 572 kJ(7)

2H2 (G) +O2 (G) → 2H2O (in) + 572 kJ(8)

Reakcija razgradnje vode (7) je endotermni proces in za prekinitev kovalentnih vezi je treba vnesti energijo od zunaj. Vendar v tem primeru prihaja iz samega sistema (v tem primeru vode, polarizirane v elektrostatičnem polju). Ta sistem je podoben adiabatnemu procesu, med katerim ni izmenjave toplote med plinom in okoljem, taki procesi pa se odvijajo zelo hitro (razelektritev strele). Z eno besedo, med adiabatnim širjenjem vode (razpad vode na vodik in kisik) (7) se njena notranja energija porablja, zato se začne ohlajati. Seveda se ravnotežje med razelektritvijo strele popolnoma premakne na desno stran in nastali plini - vodik in kisik - takoj reagirajo z ropotom ("eksplozivna zmes") z delovanjem električnega obloka nazaj v vodo ( 8). To reakcijo je enostavno izvesti v laboratoriju. Kljub zmanjšanju prostornine reagirajočih komponent pri tej reakciji nastane močno ropotanje. Na hitrost reverzne reakcije po Le Chatelierjevem principu ugodno vpliva visok tlak, ki nastane kot posledica reakcije (7). Dejstvo je, da mora neposredna reakcija (7) potekati z močnim ropotom, saj iz tekočega agregatnega stanja vode takoj nastanejo plini. (večina avtorjev to pripisuje intenzivnemu segrevanju in širjenju v ali okoli zračnega kanala, ki ga ustvari močna strela). Možno je, da zato zvok groma ni monoton, torej ni podoben zvoku navadnega eksploziva ali pištole. Najprej pride do razgradnje vode (prvi zvok), sledi pa adicija vodika s kisikom (drugi zvok). Vendar se ti procesi odvijajo tako hitro, da jih ne more vsakdo razlikovati.

Kako nastane toča?

Med razelektritvijo strele zaradi prejema velike količine toplote voda intenzivno izhlapeva skozi kanal za razelektritev strele ali okoli njega, takoj ko strela preneha utripati, se začne močno ohlajati. Po znanem zakonu fizike močno izhlapevanje povzroči ohlajanje. Omeniti velja, da toplota med razelektritvijo strele ni vnesena od zunaj, temveč nasprotno, prihaja iz samega sistema (v tem primeru je sistem elektrostatsko polarizirana voda). Kinetična energija samega polariziranega vodnega sistema se porabi za proces izhlapevanja. Pri takem procesu se močno in takojšnje izhlapevanje konča z močnim in hitrim strjevanjem vode. Močnejše kot je izhlapevanje, intenzivnejši je proces strjevanja vode. Za tak postopek ni nujno, da je temperatura okolja pod ničlo. Pri razelektritvi strele nastanejo različne vrste zrn toče, ki se razlikujejo po velikosti. Velikost zrna toče je odvisna od moči in jakosti strele. Močnejša in intenzivnejša kot je strela, večja so zrna toče. Običajno se usedlina toče hitro ustavi, takoj ko prenehajo strele.

Tovrstni procesi delujejo tudi v drugih sferah narave. Vzemimo nekaj primerov.

1. Hladilni sistemi delujejo v skladu z to načelo. To pomeni, da v uparjalniku nastane umetni mraz (minus temperature) zaradi vrenja tekočega hladilnega sredstva, ki se tja dovaja skozi kapilarno cev. Zaradi omejene kapacitete kapilarne cevi hladivo vstopa v uparjalnik relativno počasi. Vrelišče hladiva je običajno približno -30 o C. Ko je v toplem uparjalniku, hladilno sredstvo takoj zavre, močno ohladi stene uparjalnika. Hlapi hladilnega sredstva, ki nastanejo kot posledica njegovega vrenja, vstopijo v sesalno cev kompresorja iz uparjalnika. Kompresor črpa plinasto hladilno sredstvo iz uparjalnika in ga pod visokim pritiskom črpa v kondenzator. Plinasto hladilno sredstvo v visokotlačnem kondenzatorju se ohladi in postopoma kondenzira iz plinastega v tekoče stanje. Novo tekoče hladilno sredstvo iz kondenzatorja se skozi kapilarno cev dovaja v uparjalnik in cikel se ponovi.

2. Kemiki dobro poznajo proizvodnjo trdnega ogljikovega dioksida (CO 2). Ogljikov dioksid se običajno prevaža v jeklenih jeklenkah v utekočinjeni tekoči agregatni fazi. Ko plin počasi prehaja iz jeklenke pri sobni temperaturi, preide v plinasto stanje, če intenzivno sproščati, nato pa takoj preide v trdno stanje in tvori "sneg" ali "suh led", ki ima temperaturo sublimacije od -79 do -80 ° C. Intenzivno izhlapevanje vodi do strjevanja ogljikovega dioksida, mimo tekoče faze. Očitno je, da je temperatura v balonu pozitivna, vendar ima na ta način sproščen trden ogljikov dioksid (»suhi led«) sublimacijsko temperaturo približno -80 °C.

3. Še en pomemben primer, povezan s to temo. Zakaj se človek znoji? Vsi vedo, da se v normalnih pogojih ali pod fizičnim stresom, pa tudi z živčnim razburjenjem oseba znoji. Znoj je tekočina, ki jo izločajo žleze znojnice in vsebuje 97,5 - 99,5 % vode, malo soli (kloridi, fosfati, sulfati) in nekatere druge snovi (iz organskih spojin - sečnina, soli sečne kisline, kreatin, estri žveplove kisline) . Res je, prekomerno potenje lahko kaže na prisotnost resnih bolezni. Razlogov je lahko več: prehlad, tuberkuloza, debelost, motnje srčno-žilnega sistema itd. Vendar je glavna stvar potenje uravnava telesno temperaturo. Znojenje se poveča v vročem in vlažno podnebje. Običajno se potimo, ko nam je vroče. Višja kot je temperatura okolja, bolj se potimo. Telesna temperatura zdrava oseba vedno enaka 36,6 ° C, eden od načinov vzdrževanja takšne normalne temperature pa je potenje. Skozi razširjene pore pride do intenzivnega izhlapevanja vlage iz telesa – človek se močno poti. In izhlapevanje vlage s katere koli površine, kot je navedeno zgoraj, prispeva k njenemu hlajenju. Ko je telo v nevarnosti pregretja, možgani sprožijo mehanizem znojenja in znoj, ki izhlapeva z naše kože, ohladi površino telesa. Zato se človek poti, ko je vroče.

4. Poleg tega je mogoče vodo spremeniti v led v običajni stekleni laboratorijski napravi (slika 1), z znižani pritiski brez zunanjega hlajenja (pri 20°C). Na to instalacijo je potrebno le priključiti predvakuumsko črpalko s sifonom.

Slika 1. Enota za vakuumsko destilacijo

Slika 2. Amorfna struktura znotraj zrna toče

Slika 3. Bloki zrn toče nastanejo iz majhnih zrn toče

Na koncu bi se rad dotaknil pomembno vprašanje glede večplastnih zrn toče (sl. 2-3). Kaj povzroča motnost v strukturi zrna toče? Menijo, da morajo imeti dvigajoči se zračni curki v nevihtnem oblaku hitrost vsaj 200 km/h, da bi zrno toče s premerom približno 10 centimetrov poneslo po zraku, zato so snežinke in zračni mehurčki vključeni v to. Ta plast je videti motna. Če pa je temperatura višja, potem led zamrzne počasneje in vključene snežinke imajo čas, da se stopijo, zrak pa uide. Zato se domneva, da je takšna plast ledu prozorna. Po navedbah avtorjev je po obročih mogoče izslediti, v katerih slojih oblaka je toča obiskala, preden je padla na tla. Iz sl. 2-3 jasno kaže, da je led, iz katerega so sestavljena zrna toče, res heterogen. Skoraj vsako zrno toče je v sredini sestavljeno iz čistega in motnega ledu. Motnost ledu je lahko posledica različnih razlogov. V velikih zrnih toče se včasih izmenjujejo plasti prozornega in neprozornega ledu. Po našem mnenju je bela plast odgovorna za amorfno, prozorna plast pa za kristalno obliko ledu. Poleg tega se amorfna agregatna oblika ledu pridobi z izjemno hitro hlajenje tekoča voda (s hitrostjo približno 10 7o K na sekundo), pa tudi hiter porast zunanjega tlaka, tako da molekule nimajo časa za oblikovanje kristalne mreže. V tem primeru se to zgodi z razelektritvijo strele, kar popolnoma ustreza ugodnim pogojem za nastanek metastabilnega amorfnega ledu. Ogromni bloki, težki 1-2 kg s sl. 3 kaže, da so nastali iz skupkov razmeroma majhnih zrn toče. Oba dejavnika kažeta, da je nastanek ustreznih prozornih in neprozornih plasti v prerezu zrna toče posledica vpliva izredno visoki pritiski nastane med razelektritvijo strele.

Sklepi:

1. Brez strele in močne nevihte toča ne nastane, a nevihte se zgodijo brez toče. Nevihto spremlja toča.

2. Vzrok za nastanek toče je nastanek trenutne in ogromne količine toplote ob razelektritvi strele v kumulonimbusih. Nastala močna toplota povzroči močno izhlapevanje vode v kanalu razelektritve strele in okoli njega. Močno izhlapevanje vode se doseže z njenim hitrim ohlajanjem oziroma nastankom ledu.

3. Ta proces ne zahteva prehoda ničelne izoterme atmosfere, ki ima negativna temperatura in se zlahka pojavi pri nizkih in tople plasti troposfera.

4. Proces je v bistvu blizu adiabatnemu procesu, saj nastala toplotna energija ni vnesena v sistem od zunaj, ampak prihaja iz sistema samega.

5. Močna in intenzivna razelektritev strele zagotavlja pogoje za nastanek velikih zrn toče.

Seznam literatura:

1. Battan L.J. Človek bo spremenil vreme // Gidrometeoizdat. L.: 1965. - 111 str.

2. Vodik: lastnosti, proizvodnja, skladiščenje, transport, uporaba. Spodaj. izd. Hamburg D.Yu., Dubovkina Ya.F. M.: Kemija, 1989. - 672 str.

3. Grashin R.A., Barbinov V.V., Babkin A.V. Primerjalna ocena učinka liposomskih in običajnih mil na funkcionalno aktivnost apokrinih znojnih žlez in kemično sestavo človeškega znoja // Dermatologija in kozmetologija. - 2004. - št. 1. - S. 39-42.

4. Ermakov V.I., Stozhkov Yu.I. Fizika nevihtnih oblakov. Moskva: FIAN RF im. P.N. Lebedeva, 2004. - 26 str.

5. Zheleznyak G.V., Kozka A.V. Skrivnostni pojavi narave. Harkov: knjiga. klub, 2006. - 180 str.

6. Ismailov S.A. Nova hipoteza o mehanizmu nastanka toče.// Meždunarodnyj naučno-issledovatel "skij žurnal. Ekaterinburg, - 2014. - št. 6. (25). - 1. del. - Str. 9-12.

7.Kanarev F.M. Začetki fizikalne kemije mikrosveta: monografija. T. II. Krasnodar, 2009. - 450 str.

8. Klossovsky A.V. // Zbornik Meteorja. omrežje JZ Rusije 1889. 1890. 1891

9. Middleton W. Zgodovina teorij o dežju in drugih oblikah padavin. L.: Gidrometeoizdat, 1969. - 198 str.

10. Milliken R. Elektroni (+ in -), protoni, fotoni, nevtroni in kozmični žarki. M-L .: GONTI, 1939. - 311 str.

11. Nazarenko A.V. Nevarni pojavi konvektivno vreme. Učbenik.-metod. dodatek za univerze. Voronež: Založniško-tiskarski center Voroneške državne univerze, 2008. - 62 str.

12. Russell J. Amorfni led. Ed. "VSD", 2013. - 157 str.

13. Rusanov A.I. O termodinamiki nukleacije v nabitih središčih. //Poročilo Akademija znanosti ZSSR - 1978. - T. 238. - Št. 4. - S. 831.

14. Tlisov M.I. telesne lastnosti toča in mehanizmi njenega nastanka. Gidrometeoizdat, 2002 - 385 str.

15. Khuchunaev B.M. Mikrofizika nastanka in preprečevanja toče: dis. ... doktor fizikalnih in matematičnih znanosti. Nalčik, 2002. - 289 str.

16. Chemezov E.N. Nastajanje toče / [Elektronski vir]. - Način dostopa. - URL: http://tornado2.webnode.ru/obrazovanie-grada/ (datum dostopa: 04.10.2013).

17. Yuryev Yu.K. Praktično delo iz organske kemije. Moskovska državna univerza, - 1957. - Izd. 2. - št. 1. - 173 str.

18. Browning K.A. in Ludlam F.H. Pretok zraka v konvektivnih nevihtah. Quart.// J. Roy. meteor. soc. - 1962. - V. 88. - Str. 117-135.

19.Buch Ch.L. Physikalischen Ursachen der Erhebung der Kontinente // Abh. Akad. Berlin. - 1814. - V. 15. - S. 74-77.

20. Ferrel W. Nedavni napredek v meteorologiji. Washington: 1886, App. 7L

21. Gassendi P. Opera omnia in sex tomos divisa. Leyden. - 1658. - V. 11. - Str. 70-72.

22 Guyton de Morveau L.B. Sur la combustion des chandelles.// Obs. sur la Phys. - 1777. - Zv. 9. - Str. 60-65.

23.Strangeways I. Teorija padavin, merjenje in porazdelitev //Cambridge University Press. 2006. - 290 str.

24. Mongez J.A. Électricité augmente l "évaporation.// Obs. sur la Phys. - 1778. - Vol. 12. - P. 202.

25.Nollet J.A. Recherches sur les causes particulières des phénoménes électriques, et sur les effets nuisibles ou avantageux qu "on peut en attendre. Pariz - 1753. - V. 23. - 444 str.

26. Olmsted D. Razno. //Amer. J.Sci. - 1830. - Zv. 18. - Str. 1-28.

27. Volta A. Metapo sopra la grandine.// Giornale de Fisica. Pavia, - 1808. - Zv. 1.-PP. 31-33. 129-132. 179-180.