Уникальные кадры встречных стримеров

Как известно, процесс развития классической молнии по типу "облако-земля", начинается с возникновения ступенчатого лидера, опускающегося из нижней границы облака по направлению к подстилающей поверхности. Когда голова лидера приблизится к земле метров на 300, то из всех заземленных предметов ему навстречу начинают развиваться встречные стримеры (именно они видны на кадрах ниже в виде электрических "волос" вокруг молнии). Для человеческого глаза все это происходит мгновенно, но без ярких вспышек и оглушительного грома. Ведь токи пока достигают лишь сотен ампер. Один из стримеров достигнет лидера первым, образовав электропроводящий канал «облако - земля» (другие стримеры погаснут, не достигнув цели). В следующее мгновение избыток положительных зарядов от земли пойдет тем каналом вверх, компенсируя отрицательно заряженную область облака, из которого взял начало лидер. Это и есть собственно молния, канал которой ярко вспыхивает, скачкообразно нагреваясь до 30 000 °С.

    Таким образом, на кадрах запечатлены последние мгновения существования тех самых стримеров, которым не суждено было вызвать полноценную молнию. Естественно, что для невооружённого глаза этот процесс незаметен, а вот аппаратура позволяет зафиксировать такие моменты.

 

Определение типа осадков в зимний и осенне-весенний периоды

   В холодное полугодие часто можно наблюдать выпадение твердых осадков вместе с дождем или снегом. Однако, многие люди неправильно классифицируют явления, путая град с ледяной или снежной крупой, а также переохлаждённый дождь с ледяным. Ниже приведены определения всех типов твердых осадков, которые выпадают в зимний и переходные сезоны, даётся краткое описание явления и отличительные признаки.

 Снежная крупа (англ. - Graupel) - Белые, матовые, сферические или конусообразные частицы льда, часто выпадают вместе со снегом с кучево-дождевых облаков при температуре воздуха около 0 °C, иногда сопровождается грозой. Снежная крупа, как правило, имеет диаметр от 2 до 5 мм, она рассыпчатая, легко разламывается и отскакивает, при падении на твердую поверхность. Чаще всего наблюдается в ноябре, феврале и марте.

 Ледяная крупа (англ. - Ice pellets) - твердые частички льда, диаметром 1 - 3 мм, выпадающих в зимний период (осенью и весной редко) при прохождении теплого атмосферного фронта. Образуется при замерзании дождевых капель или подтаявших хлопьев снега (в этом случае в центре крупинки можно обнаружить белое ядро). Выпадает из слоисто-дождевых или кучево-дождевых облаков.

 Град (англ. - Нail) - твердые осадки, выпадающие только в теплое время года при температуре воздуха выше 10 °C с кучево-дождевых облаков в сопровождении грозы, ливня и усиления ветра (шквала). Форма градин может быть сферической или неправильной; диаметр от 2 до 40 мм, очень редко наблюдались куски льда до 100 и даже 140 мм (преимущественно в США)! Внутренняя структура чаще слоистая с чередованием прозрачного и матового льда. Однако, могут выпадать и полностью прозрачные градины.

 Небольшой град (англ. - Small hail) - это полупрозрачные шарики льда диаметром до 5 мм, которые, падая на твердую почву, отскакивают со слышимым звуком. Небольшой град состоит из снежного крупы, полностью или частично покрытой слоем льда, и является промежуточной стадией между снежной крупой и градинами. Наблюдается в переходные сезоны года при температуре воздуха от 0 до +10 ˚С. Выпадает только с кучево-дождевых облаков, может сопровождаться грозой и ливнем.

 Ледяной дождь (англ. - Sleet) - твердые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0 ... -10 °, иногда до -15 ° С) в виде твердых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Внутри шариков находится жидкая вода - падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололед. Ледяной дождь выпадает из слоисто-дождевых облаков в зимний период во время прохождения теплого атмосферного фронта.

 Замерзающий (переохлаждённый) дождь (англ. - Freezing rain) - жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0...-10°, иногда до -15° С) - падая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд. Главным отличием от ледяного дождя является то, что капли при падении находятся в жидком состоянии и только при соприкосновении с предметами и землёй образуется корка льда.

     

Открыта радуга 5-го порядка.

    Всем нам знакома одинарная (primary) и вторичная радуга (secondary), комбинацию которых часто можно встретить на небе при ярком солнышке с противоположной стороны. В 2011 году были открыты радуги 3 и 4-го порядков (когда солнечный свет испытывает 3-х и 4-х кратное преломление в капле соответственно). При чём, яркость радуги каждого последующего порядка ниже, а её ширина становится больше. Поэтому их сложнее выявить, поскольку они частично или полностью перекрываются дугами 1-го и 2-го порядков, которые имеют наибольшую яркость (рис.1).

 

Рисунок 1 - Степени преломления света в капле дождя и полученные дуги с максимально возможной яркостью

    И всё же, на снимке, сделанном 8 августа 2012 года в штате Нью-Мексико, США Harald Edens после детальной обработки смог выявить часть радуги 5-го порядка! Она видна как небольшой сектор бирюзового цвета в полосе Александра (рис.2). После этого случая, Гарольду удалось сфотографировать такую радугу несколько раз. 

Рисунок 2 - Часть 5-ти кратной радуги 8 августа 2012 года (фото - Harald Edens)

    С точки зрения физики можно добиться преломления 11-й степени и получить 11-ти кратную радугу (рис.3)! Однако в природе вероятно что пределом станет радуга 7-го порядка, а 6-ти кратную дугу увидеть не сможем, т.к. она скрыта полностью в свете первичной дуги.

Рисунок 3 - Максимально возможное количество вторичных радуг.

    Источник: http://www.atoptics.co.uk/fz1063.htm

Воронка-бабочка ("Bowtie funnel")

    За последние несколько лет в сети иногда появлялись фото / видео причудливых атмосферных вихрей микромасштаба, которые визуально представляют собой некое подобие каната, протянутого от одного облака к другому (см. фото ниже). Это явление (судя по статистике наблюдений) очень редкое и процесс его формирования мне видится следующим образом. Вначале из материнского облака выделяется две отдельных воронки на некотором удалении друг от друга, а затем нижние их концы соединяются и вращаются как единый вихрь некоторое время. Позднее, когда расстояние между воронками достигает некоторого критического значения, тогда они распадаются на две. То есть, существует некоторое критическое расстояние, при котором воронки начинают взаимодействовать друг с другом. Явление подлежит детального исследования.

  

Воронка-бабочка во Франции 28 июня 2012 г. (первое фото + видео), в Ярославле 6 октября 2014 г. (второе фото) и в Оклахоме, 18 августа 2014 г. (последнее фото).

Схема радиационного и теплового баланса Земли

    Первоначально на верхнюю границу атмосферы поступает 100% коротковолновой (с длиной волны от 0,17 до 4 мкм) солнечной радиации (So). Затем, при прохождении через атмосферу, она претерпевает ряд изменений (см. схему ниже)

    Примерно 21% пришедшей радиации отражается от верхней границы облачности и уходит обратно в космос, 32% (D) рассеивается атмосферой (под влиянием аэрозольных частиц, водяного пара, облачности и т.п.); часть этой рассеянной радиации поступает к земной поверхности (26%), а часть уходит в космическое пространство (6%). Таким образом, на земную поверхность доходит лишь 24% прямой радиации (S) и 26% рассеянной (D), что представляет собой суммарную радиацию (Q). Но при попадании на поверхность, отражается примерно 3% коротковолновой радиации (Rk). В целом, Земля теряет около 30% поступившей коротковолновой радиации и этот показатель называется планетарным альбедо (А).

    47% пришедшей радиации поглощается земной поверхностью, что приводит к её нагреванию. Нагретая поверхность уже излучает длинноволновую (тепловую) радиацию (длина волны от 4 до 120 мкм) в виде турбулентного потока тепла (Р=5%), потока тепла, связанного с фазовыми преобразованиями воды, т. е. с испарением и (в меньшей степени) с конденсацией (LE=24%) и эффективным излучением земной поверхности (Еэф, которое представляет собой разность между излучением земной поверхности - Ез и встречным излучением атмосферы - Еа). Также примерно 23% длинноволновой радиации излучается облачностью.

    В итоге, Земля теряет около 70% поступившей радиации в виде тепла и 30% в виде коротковолнового излучения, что в сумме даёт 100%, поэтому радиационный баланс планеты в целом равен нулю, за счёт чего поддерживается одинаковая температура поверхности из года в год, которая в наше время равна примерно 14 °С.