Темной и ненастной ночью, и вы видите яркую вспышку света в небе — молнию. Что произойдет дальше? Угадали… вы услышите раскат грома! Так что же такое гром, как он связан с молнией и что за история скрывается за этим грохочущим звуком?
Гром — это звук, производимый быстро расширяющимися и сжимающимися воздушными карманами, связанными с молнией. Итак, прежде чем понять что такое гром, давайте немного узнаем о молнии.
Молния — это электрический разряд, возникающий внутри облака, между облаками, между облаком и землей и даже между вершиной облака и окружающей атмосферой. Внутри развивающегося грозового облака (кучево-дождевого облака) миллионы крошечных кристаллов льда и переохлажденных капель воды трутся друг о друга, двигаясь вверх и вниз. Это приводит к тому, что в верхней части облака образуется положительный заряд, а в нижней — отрицательный. Если это накопление заряда становится достаточно большим, может произойти разряд — молния. Звук грома — это звук, возникающий при взрывном расширение воздуха, нагретого примерно до 30 000 °C (горячее, чем поверхность солнца!) непосредственно вокруг молнии, создающего слышимую ударную волну. Гром обычно можно услышать на расстоянии до 15 км от молнии, но в оптимальных условиях, например, в тихую ночь, его иногда можно услышать и на расстоянии до 25 км.
Может ли гром рассказать вам, как далеко вы от молнии?
Да! Вы замечали, что, когда вы видите вспышку молнии, вы слышите гром с задержкой? Это потому, что скорость света намного больше скорости звука. Свет проходит около 300 000 км за каждую секунду. Это более 1 миллиарда км/ч, поэтому мы фактически видим вспышку молнии в то же время, когда она происходит. Звук, однако, распространяется медленнее, около одной трети километра в секунду, чуть более 1000 км/ч, поэтому для прохождения 1 км требуется около 3 секунд. Используя эти знания, вы можете оценить, на каком расстоянии произошел разряд молнии. Например, если вы видите вспышку молнии и считаете 6 секунд, прежде чем услышите гром, значит, молния произошла на расстоянии около 2 км.
Почему гром гремит?
Гром часто звучит как протяжный гул. На это есть несколько разных причин. Удар молнии может разветвляться во многих направлениях, когда он проходит по воздуху, создавая серию взрывов и ударных волн. Это создает диапазон различных звуковых волн почти одновременно, которые достигают вашего уха в виде непрерывного звука.
Другим способствующим фактором является то, как звуковые волны отражаются от таких объектов, как деревья, здания и другой окружающей местности. Вы можете думать об этом как об эхе в пустой комнате. Когда молния находится очень близко от вас и звуковая волна не успела отразиться от многих объектов, она звучит как громкий треск. Если молния дальше, у звука будет больше возможностей, чтобы отразиться от объектов, и слушатель услышит этот звук как грохот.
Низкочастотные грохочущие звуки могут распространяться дальше, прежде чем рассеются. Высокочастотные звуки или треск быстро исчезают. Это означает, что звук, который можно услышать, если находится очень близко к молнии, может отличаться от того, что можно услышать, находясь на расстоянии нескольких километров.
Что такое инверсионный гром?
Громкий и грохочущий гром, который, возможно, даже заставляет окна трястись или дребезжать может быть вызван очень сильным и близким ударом молнии, а может быть звуком удаленного разряда молнии. В атмосферных условиях, известных как температурная инверсия, гром может распространяться на большие расстояния и сохранять свою интенсивность. Это происходит, когда воздух у поверхности холоднее воздуха над ней. Такая температурная конструкция действует как крышка на некотором расстоянии (обычно менее 1 км) от поверхности. Когда молния ударяет в землю, звуковая волна задерживается под «крышкой» и не может рассеиваться вертикально, как обычно, поэтому она распространяется горизонтально. Инверсионный гром часто звучит громче, и его можно услышать и почувствовать на гораздо большем расстоянии, чем обычный гром. В некоторых случаях инверсионный гром даже ошибочно принимается за небольшое землетрясение!