Badai. Bagaimana badai petir terjadi? Bagaimana badai petir terjadi? Badai petir sebagai fenomena yang indah dan berbahaya

Distribusi pelepasan petir di permukaan bumi.

Pada saat yang sama, sekitar satu setengah ribu badai petir aktif di Bumi, intensitas pelepasan rata-rata diperkirakan 46 sambaran petir per detik. Badai petir tersebar tidak merata di seluruh permukaan planet. Jumlah badai petir di lautan kira-kira sepuluh kali lebih sedikit dibandingkan di benua. Di daerah tropis dan zona subtropis(dari 30° lintang utara hingga 30° lintang selatan) sekitar 78% dari seluruh pelepasan petir terkonsentrasi. Aktivitas badai petir maksimum terjadi di Afrika Tengah. Di wilayah kutub Arktik dan Antartika serta di atas kutub, praktis tidak ada badai petir. Intensitas badai petir mengikuti matahari, dengan badai petir maksimum terjadi pada musim panas (di garis lintang tengah) dan pada siang hari. Setidaknya badai petir yang tercatat terjadi sebelum matahari terbit. Badai petir juga terpengaruh Fitur geografis medan: pusat badai petir yang kuat ditemukan di daerah pegunungan Himalaya dan Cordillera.

Rata-rata jumlah hari tahunan dengan badai petir di beberapa kota Rusia: Arkhangelsk - 16, Murmansk - 5, St. Petersburg - 18, Moskow - 27, Voronezh - 32, Rostov-on-Don - 27, Astrakhan - 15, Samara - 26, Kazan - 23, Ekaterinburg - 26, Syktyvkar - 21, Orenburg - 22, Ufa - 29, Omsk - 26, Khanty-Mansiysk - 17, Tomsk - 23, Irkutsk - 15, Yakutsk - 14, Petropavlovsk-Kamchatsky - 0, Khabarovsk - 20, Vladivostok - 9.

Tahapan perkembangan awan petir

Tahapan perkembangan awan petir.

Kondisi yang diperlukan untuk munculnya awan petir adalah adanya kondisi untuk berkembangnya konveksi atau mekanisme lain yang menciptakan aliran ke atas, pasokan uap air yang cukup untuk pembentukan presipitasi, dan adanya struktur di mana sebagian awan partikel berada dalam keadaan cair, dan ada pula yang dalam keadaan dingin. Konveksi yang menyebabkan berkembangnya badai petir terjadi dalam kasus berikut:

• dengan pemanasan yang tidak merata dari lapisan udara dasar di atas berbagai permukaan di bawahnya. Misalnya saja di atas permukaan air dan daratan akibat perbedaan suhu air dan tanah. Di kota-kota besar, intensitas konveksi jauh lebih tinggi dibandingkan di sekitar kota.
• saat mengangkat atau memindahkan udara hangat dingin front atmosfer. Konveksi atmosfer di front atmosfer jauh lebih intens dan lebih sering terjadi dibandingkan dengan konveksi intramassa. Seringkali konveksi frontal berkembang bersamaan dengan awan nimbostratus dan curah hujan selimut, yang menutupi awan kumulonimbus yang sedang berkembang.
• ketika udara naik di daerah pegunungan. Bahkan ketinggian kecil di wilayah tersebut menyebabkan peningkatan pembentukan awan (karena konveksi paksa). Pegunungan tinggi menciptakan kondisi yang sangat sulit bagi perkembangan konveksi dan hampir selalu meningkatkan frekuensi dan intensitasnya.

Semua awan petir, apa pun jenisnya, berkembang melalui tahap awan kumulus, tahap awan petir matang, dan tahap pecahnya.

Klasifikasi awan petir

Pada suatu waktu, badai petir diklasifikasikan menurut lokasi pengamatannya—misalnya, terlokalisasi, frontal, atau orografis. Sekarang lebih umum untuk mengklasifikasikan badai petir berdasarkan karakteristik badai petir itu sendiri, dan karakteristik ini terutama bergantung pada lingkungan meteorologi di mana badai petir tersebut berkembang.
Kondisi utama yang diperlukan untuk pembentukan awan petir adalah keadaan ketidakstabilan atmosfer, yang membentuk arus ke atas. Tergantung pada ukuran dan kekuatan aliran tersebut, berbagai jenis awan petir terbentuk.

Awan sel tunggal

Siklus hidup awan sel tunggal.

Awan cumulonimbus (Cb) sel tunggal berkembang pada hari-hari dengan angin sepoi-sepoi di bidang tekanan gradien rendah. Mereka juga disebut badai petir intramass atau lokal. Mereka terdiri dari sel konvektif dengan aliran ke atas di bagian tengahnya. Mereka dapat mencapai intensitas badai petir dan hujan es dan dengan cepat runtuh karena curah hujan. Dimensi awan tersebut adalah: melintang 5-20 km, vertikal - 8-12 km, umur sekitar 30 menit, terkadang hingga 1 jam. Tidak ada perubahan cuaca besar setelah badai petir.
Badai petir diawali dengan terbentuknya awan kumulus pada cuaca cerah (Cumulus humilis). Dalam kondisi yang menguntungkan, awan kumulus yang dihasilkan tumbuh dengan cepat baik dalam arah vertikal maupun horizontal, sedangkan aliran ke atas terletak hampir di seluruh volume awan dan meningkat dari 5 m/s menjadi 15-20 m/s. Downdraft sangat lemah. Udara sekitar secara aktif melakukan penetrasi ke dalam awan akibat pencampuran pada batas dan puncak awan. Awan memasuki tahap Cumulus mediocris. Tetesan air terkecil yang terbentuk akibat kondensasi di awan tersebut bergabung menjadi tetesan air yang lebih besar, yang terbawa ke atas oleh arus naik yang kuat. Awan masih homogen, terdiri dari tetesan air yang tertahan oleh aliran ke atas - tidak ada curah hujan yang turun. Di puncak awan, ketika partikel air memasuki zona suhu negatif, tetesan air secara bertahap mulai berubah menjadi kristal es. Awan memasuki tahap awan kumulus kuat (Cumulus congestus). Komposisi campuran awan menyebabkan perluasan elemen awan dan terciptanya kondisi terjadinya presipitasi. Awan jenis ini disebut cumulonimbus (Cumulonimbus) atau cumulonimbus gundul (Cumulonimbus calvus). Arus vertikal di dalamnya mencapai 25 m/s, dan ketinggian puncak mencapai 7-8 km
Partikel presipitasi yang menguap mendinginkan udara di sekitarnya, yang menyebabkan aliran udara ke bawah semakin intensif. Pada tahap kedewasaan, arus udara ke atas dan ke bawah hadir secara bersamaan di awan.
Pada tahap keruntuhan awan, aliran ke bawah mendominasi, yang secara bertahap menutupi seluruh awan.

Badai petir cluster multisel

Skema struktur badai petir multi-sel.

Ini adalah jenis badai petir paling umum yang terkait dengan gangguan skala meso (memiliki skala 10 hingga 1000 km). Cluster multisel terdiri dari sekelompok sel badai petir yang bergerak sebagai satu unit, meskipun setiap sel dalam cluster berada pada tahap perkembangan awan petir yang berbeda. Sel badai petir yang matang biasanya terletak di bagian tengah cluster, dan sel yang membusuk terletak di sisi bawah angin cluster. Mereka memiliki ukuran melintang 20-40 km, puncaknya sering naik ke tropopause dan menembus stratosfer. Badai petir cluster multisel dapat menghasilkan hujan es, hujan lebat, dan hembusan angin kencang yang relatif lemah. Setiap sel individu dalam kelompok multi-sel tetap matang selama sekitar 20 menit; cluster multi-sel itu sendiri dapat bertahan selama beberapa jam. Jenis badai petir ini biasanya lebih hebat daripada badai petir sel tunggal, namun jauh lebih lemah dibandingkan badai petir supercell.

Badai petir linier multisel (garis badai)

Badai petir linier multisel adalah garis badai petir dengan hembusan angin depan yang panjang dan berkembang dengan baik di tepi depan. Garis squall mungkin kontinu atau mengandung celah. Garis multi-sel yang mendekat muncul sebagai dinding awan gelap, biasanya menutupi cakrawala di sisi barat (di belahan bumi utara). Sejumlah besar arus udara naik/turun dengan jarak yang berdekatan memungkinkan kita untuk mengkualifikasikan kompleks badai petir ini sebagai badai petir multi-sel, meskipun struktur badai petirnya sangat berbeda dari badai petir cluster multi-sel. Garis badai dapat menghasilkan hujan es yang besar dan hujan lebat, namun lebih dikenal sebagai sistem yang menghasilkan aliran udara ke bawah yang kuat. Garis badai memiliki sifat yang mirip dengan front dingin, tetapi merupakan akibat lokal dari aktivitas badai petir. Seringkali garis badai terjadi sebelum cuaca dingin. Dalam citra radar, sistem ini menyerupai gema busur. Fenomena ini khas untuk Amerika Utara, di Eropa dan wilayah Eropa Rusia lebih jarang diamati.

Badai petir supercell

Struktur vertikal dan horizontal dari awan supercell.

Supercell adalah awan petir yang paling terorganisir. Awan supercell relatif jarang terjadi, namun menimbulkan ancaman terbesar bagi kesehatan manusia, kehidupan, dan harta benda mereka. Awan supercell mirip dengan awan sel tunggal karena keduanya mempunyai zona arus ke atas yang sama. Bedanya, ukuran selnya sangat besar: diameter sekitar 50 km, tinggi 10-15 km (seringkali batas atas menembus stratosfer) dengan landasan tunggal berbentuk setengah lingkaran. Kecepatan aliran ke atas di awan supercell jauh lebih tinggi dibandingkan jenis awan petir lainnya: hingga 40 - 60 m/s. Ciri utama yang membedakan awan supercell dengan jenis awan lainnya adalah adanya rotasi. Aliran udara ke atas yang berputar di awan supersel (disebut mesosiklon dalam terminologi radar) menciptakan fenomena cuaca ekstrem seperti hujan es raksasa (berdiameter lebih dari 5 cm), angin kencang dengan kecepatan hingga 40 m/s, dan tornado destruktif yang kuat. Kondisi lingkungan menjadi faktor utama terbentuknya awan supercell. Diperlukan ketidakstabilan konvektif udara yang sangat kuat. Suhu udara di dekat tanah (sebelum badai petir) harus +27...+30 ke atas, tetapi kondisi utama yang diperlukan adalah angin dengan arah yang bervariasi, menyebabkan rotasi. Kondisi seperti itu dicapai dengan pergeseran angin di troposfer tengah. Curah hujan yang terbentuk pada arus naik dibawa sepanjang tingkat atas awan melalui aliran yang kuat ke zona arus bawah. Dengan demikian, zona aliran naik dan turun dipisahkan dalam ruang, yang menjamin kehidupan awan untuk jangka waktu yang lama. Biasanya terjadi hujan ringan di tepi depan awan supercell. Curah hujan lebat terjadi di dekat zona updraft, dan curah hujan terberat serta hujan es besar terjadi di timur laut zona updraft utama. Paling kondisi berbahaya diamati dekat dengan zona arus ke atas utama (biasanya bergeser ke bagian belakang badai petir).

Ciri-ciri fisik awan petir

Studi pesawat dan radar menunjukkan bahwa satu sel badai petir biasanya mencapai ketinggian sekitar 8-10 km dan bertahan selama sekitar 30 menit. Badai petir yang terisolasi biasanya terdiri dari beberapa sel dalam berbagai tahap perkembangan dan berlangsung sekitar satu jam. Badai petir besar bisa berdiameter puluhan kilometer, puncaknya bisa mencapai ketinggian lebih dari 18 km, dan bisa berlangsung berjam-jam.

Arus ke atas dan ke bawah

Arus naik dan turun dalam badai petir terisolasi biasanya berdiameter 0,5 hingga 2,5 km dan tinggi 3 hingga 8 km. Terkadang diameter arus ke atas bisa mencapai 4 km. Di dekat permukaan bumi, diameter sungai biasanya bertambah besar, dan kecepatannya menurun dibandingkan dengan sungai yang letaknya lebih tinggi. Karakteristik kecepatan arus ke atas berkisar antara 5 hingga 10 m/s, dan mencapai 20 m/s pada puncak badai petir besar. Pesawat penelitian yang terbang menembus awan petir pada ketinggian 10.000 m mencatat kecepatan arus ke atas lebih dari 30 m/s. Arus ke atas yang paling kuat diamati pada badai petir yang terorganisir.

badai

Sebelum badai Agustus 2010 di Gatchina

Beberapa badai petir menghasilkan aliran udara ke bawah yang intens sehingga menimbulkan angin di permukaan bumi kekuatan destruktif. Tergantung pada ukurannya, downdraft seperti itu disebut squall atau microsquall. Badai dengan diameter lebih dari 4 km dapat menimbulkan kecepatan angin hingga 60 m/s. Microsquals berukuran lebih kecil, tetapi menghasilkan kecepatan angin hingga 75 m/s. Jika badai petir yang menimbulkan badai terbentuk dari udara yang cukup hangat dan lembab, maka badai mikro akan disertai dengan curah hujan yang tinggi. Namun, jika badai petir terbentuk dari udara kering, curah hujan dapat menguap saat turun (garis-garis curah hujan di udara atau virga) dan badai mikro akan menjadi kering. Aliran udara ke bawah (downdraft) merupakan bahaya serius bagi pesawat terbang, terutama saat lepas landas atau mendarat, karena aliran ini menciptakan angin dekat dengan tanah dengan perubahan kecepatan dan arah yang tiba-tiba dan kuat.

Perkembangan vertikal

DI DALAM kasus umum, awan konvektif aktif akan naik hingga kehilangan daya apungnya. Hilangnya daya apung dikaitkan dengan beban yang diciptakan oleh presipitasi yang terbentuk di lingkungan awan, atau pencampuran dengan udara dingin kering di sekitarnya, atau kombinasi dari kedua proses ini. Pertumbuhan awan juga dapat dihentikan dengan lapisan inversi pemblokiran, yaitu lapisan dimana suhu udara meningkat seiring dengan ketinggian. Biasanya, awan petir mencapai ketinggian sekitar 10 km, namun terkadang mencapai ketinggian lebih dari 20 km. Ketika kadar air dan ketidakstabilan atmosfer tinggi, maka jika angin mendukung, awan dapat tumbuh hingga tropopause, lapisan yang memisahkan troposfer dari stratosfer. Tropopause dicirikan oleh suhu yang kira-kira konstan seiring bertambahnya ketinggian dan dikenal sebagai wilayah dengan stabilitas tinggi. Segera setelah aliran udara ke atas mulai mendekati stratosfer, segera udara di puncak awan menjadi lebih dingin dan lebih berat daripada udara di sekitarnya dan pertumbuhan di puncak awan terhenti. Ketinggian tropopause tergantung pada garis lintang daerah dan musim dalam setahun. Jaraknya bervariasi dari 8 km di daerah kutub hingga 18 km atau lebih di dekat khatulistiwa.

Ketika awan konvektif kumulus mencapai lapisan pemblokiran inversi tropopause, awan tersebut mulai menyebar ke luar dan membentuk karakteristik “landasan” awan petir. Angin yang bertiup pada ketinggian landasan cenderung meniupkan material awan searah dengan arah angin.

Pergolakan

Pesawat terbang yang terbang melewati awan petir (dilarang terbang ke awan kumulonimbus) biasanya mengalami benturan yang membuat pesawat terlempar ke atas, ke bawah, dan ke samping karena pengaruh aliran turbulen awan. Turbulensi atmosfer menimbulkan perasaan tidak nyaman bagi awak pesawat dan penumpang serta menimbulkan tekanan yang tidak diinginkan pada pesawat. Turbulensi diukur dalam satuan yang berbeda, tetapi lebih sering didefinisikan dalam satuan g - percepatan jatuh bebas (1g = 9,8 m/s2). Badai sebesar satu G menciptakan turbulensi yang berbahaya bagi pesawat. Di puncak badai petir yang hebat, percepatan vertikal hingga tiga g telah tercatat.

Pergerakan badai petir

Kecepatan dan pergerakan awan petir bergantung pada arah bumi, terutama oleh interaksi aliran awan yang naik dan turun dengan arus udara pembawa di lapisan tengah atmosfer tempat terjadinya badai petir. Kecepatan badai petir terisolasi biasanya sekitar 20 km/jam, namun beberapa badai petir terjadi jauh lebih cepat. Dalam situasi ekstrim, awan petir dapat bergerak dengan kecepatan 65 - 80 km/jam selama lintasan front dingin aktif. Di sebagian besar badai petir, ketika sel-sel badai petir lama menghilang, sel-sel badai petir baru muncul secara berurutan. Dalam kondisi angin sepoi-sepoi, satu sel dapat menempuh jarak yang sangat pendek selama hidupnya, kurang dari dua kilometer; namun, pada badai petir yang lebih besar, sel-sel baru dipicu oleh aliran udara ke bawah yang mengalir dari sel dewasa, sehingga menimbulkan kesan pergerakan cepat yang tidak selalu sesuai dengan arah angin. Pada badai petir multi-sel yang besar, terdapat pola pembentukan sel baru di sebelah kanan arah aliran udara di Belahan Bumi Utara dan di sebelah kiri arah aliran udara di Belahan Bumi Selatan.

Energi

Energi yang menggerakkan badai petir berasal dari panas laten yang dilepaskan ketika uap air mengembun membentuk tetesan awan. Untuk setiap gram air yang mengembun di atmosfer, sekitar 600 kalori panas dilepaskan. Ketika tetesan air membeku di puncak awan, tambahan 80 kalori per gram dilepaskan. Rilis disembunyikan energi termal sebagian diubah menjadi energi kinetik aliran ke atas. Perkiraan kasar energi total badai petir dapat dibuat berdasarkan jumlah total air yang turun sebagai presipitasi dari awan. Energi umumnya berada pada kisaran 100 juta kilowatt-jam, yang kira-kira setara dengan muatan nuklir sebesar 20 kiloton (namun, energi ini dilepaskan dalam volume ruang yang jauh lebih besar dan dalam jangka waktu yang lebih lama). waktu lebih lama). Badai petir multi-sel yang besar dapat mempunyai energi 10 dan 100 kali lebih banyak.

Fenomena cuaca saat terjadi badai petir

Downdraft dan squall front

Badai di depan badai petir yang dahsyat.

Aliran ke bawah dalam badai petir terjadi pada ketinggian di mana suhu udara lebih rendah daripada suhu di ruang sekitarnya, dan aliran ini menjadi lebih dingin ketika partikel-partikel presipitasi es mulai mencair di dalamnya dan tetesan-tetesan awan menguap. Udara pada aliran ke bawah tidak hanya lebih padat dibandingkan udara di sekitarnya, tetapi juga membawa momentum sudut horizontal yang berbeda dengan udara di sekitarnya. Jika terjadi downdraft, misalnya pada ketinggian 10 km, maka akan mencapai permukaan bumi dengan kecepatan horizontal yang jauh lebih besar daripada kecepatan angin di darat. Di dekat tanah, udara ini dibawa ke depan sebelum terjadi badai petir dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan pergerakan seluruh awan. Itulah sebabnya pengamat di darat akan merasakan datangnya badai petir melalui aliran udara dingin bahkan sebelum awan petir berada di atas. Aliran udara ke bawah yang menyebar di atas permukaan tanah membentuk zona dengan kedalaman 500 meter hingga 2 km dengan perbedaan yang jelas antara aliran udara dingin dan aliran udara hangat. udara yang lembab, dari mana badai petir terbentuk. Lintasan badai seperti itu mudah ditentukan oleh peningkatan angin dan penurunan suhu secara tiba-tiba. Dalam lima menit, suhu udara bisa turun 5°C atau lebih. Badai membentuk gerbang badai yang khas dengan sumbu horizontal, penurunan suhu yang tajam, dan perubahan arah angin.

Dalam kasus ekstrim, badai yang ditimbulkan oleh aliran udara ke bawah dapat mencapai kecepatan lebih dari 50 m/s, menyebabkan kerusakan pada rumah dan tanaman. Lebih sering, badai hebat terjadi ketika rangkaian badai petir yang terorganisir berkembang dalam kondisi angin kencang pada tingkat menengah. Pada saat yang sama, orang mungkin mengira kehancuran ini disebabkan oleh angin puting beliung. Jika tidak ada saksi yang melihat ciri-ciri awan puting beliung berbentuk corong, maka penyebab kehancuran dapat ditentukan oleh sifat kerusakan yang ditimbulkan oleh angin. Pada tornado, kerusakan terjadi dalam pola melingkar, dan badai petir yang disebabkan oleh aliran udara ke bawah menyebabkan kerusakan terutama pada satu arah. Udara dingin biasanya disusul hujan. Dalam beberapa kasus, tetesan air hujan menguap seluruhnya saat jatuh, sehingga mengakibatkan badai petir kering. Dalam situasi sebaliknya, yang merupakan karakteristik badai petir multisel dan supersel yang kuat, terdapat hujan deras dengan hujan es yang menyebabkan banjir bandang.

Tornado

Tornado adalah pusaran kuat berskala kecil di bawah awan petir dengan sumbu yang kira-kira vertikal namun sering kali melengkung. Dari pinggiran ke pusat tornado, terjadi penurunan tekanan sebesar 100-200 hPa. Kecepatan angin pada angin puting beliung bisa melebihi 100 m/s, dan secara teori bisa mencapai kecepatan suara. Di Rusia, tornado relatif jarang terjadi, namun menyebabkan kerusakan yang sangat besar. Frekuensi tornado tertinggi terjadi di selatan Rusia bagian Eropa.

Hujan

Dalam badai petir kecil, puncak curah hujan intens selama lima menit dapat melebihi 120 mm/jam, tetapi semua hujan lainnya memiliki intensitas yang jauh lebih rendah. Badai petir rata-rata menghasilkan sekitar 2.000 meter kubik hujan, namun badai petir besar dapat menghasilkan curah hujan sepuluh kali lipat. Badai petir besar yang terorganisir yang terkait dengan sistem konvektif skala meso dapat menghasilkan 10 hingga 1000 juta meter kubik curah hujan.

Struktur kelistrikan awan petir

Struktur muatan awan petir di berbagai wilayah.

Distribusi dan pergerakan muatan listrik di dalam dan sekitar awan petir merupakan proses yang kompleks dan terus berubah. Namun demikian, gambaran umum tentang distribusi muatan listrik pada tahap kematangan awan dapat disajikan. Struktur dipol positif yang dominan adalah muatan positif berada di puncak awan dan muatan negatif berada di bawahnya di dalam awan. Di dasar awan dan di bawahnya terdapat muatan positif yang lebih rendah. Ion atmosfer bergerak di bawah pengaruhnya Medan listrik, membentuk lapisan penyaringan pada batas awan, menutupi struktur listrik awan dari pengamat eksternal. Pengukuran menunjukkan bahwa dalam berbagai hal kondisi geografis muatan negatif utama awan petir terletak di ketinggian dengan suhu sekitar −5 hingga −17 °C. Semakin tinggi kecepatan arus ke atas di awan, semakin besar pula kecepatannya ketinggian yang lebih tinggi adalah pusat muatan negatif. Kepadatan muatan ruang berada pada kisaran 1-10 C/km³. Ada sebagian besar badai petir dengan struktur muatan terbalik: - muatan negatif di bagian atas awan dan muatan positif di bagian dalam awan, serta struktur kompleks dengan empat atau lebih zona muatan volumetrik dari polaritas yang berbeda.

Mekanisme elektrifikasi

Banyak mekanisme telah diusulkan untuk menjelaskan pembentukan struktur kelistrikan awan petir, dan ini masih merupakan bidang penelitian aktif. Hipotesis utama didasarkan pada fakta bahwa jika partikel awan yang lebih besar dan lebih berat bermuatan negatif, dan partikel kecil yang lebih ringan membawa muatan positif, maka pemisahan spasial muatan ruang terjadi karena partikel besar jatuh dengan kecepatan lebih tinggi daripada komponen awan kecil. Mekanisme ini umumnya konsisten dengan eksperimen laboratorium yang menunjukkan perpindahan muatan yang kuat ketika butiran es (butir adalah partikel berpori yang terbuat dari tetesan air beku) atau hujan es berinteraksi dengan kristal es dengan adanya tetesan air yang sangat dingin. Tanda dan besarnya muatan yang ditransfer selama kontak bergantung pada suhu udara di sekitarnya dan kandungan air di awan, tetapi juga pada ukuran kristal es, kecepatan tumbukan, dan faktor lainnya. Mekanisme elektrifikasi lainnya juga dimungkinkan. Ketika jumlah muatan listrik volumetrik yang terakumulasi di awan menjadi cukup besar, antar wilayah bermuatan tanda yang berlawanan, terjadi pelepasan petir. Pelepasan juga dapat terjadi antara awan dan tanah, awan dan atmosfer netral, atau awan dan ionosfer. Pada badai petir pada umumnya, antara dua pertiga hingga 100 persen pelepasannya merupakan pelepasan intracloud, intercloud, atau cloud-to-air. Sisanya merupakan pelepasan dari awan ke tanah. DI DALAM tahun terakhir Menjadi jelas bahwa petir dapat terjadi secara artifisial di awan, yang dalam kondisi normal tidak berkembang menjadi tahap badai petir. Di awan yang memiliki zona listrik dan menghasilkan medan listrik, petir dapat dipicu oleh gunung, gedung bertingkat, pesawat terbang, atau rudal yang berada di zona medan listrik kuat.

Catatan

Lihat juga

Apakah Anda suka jika di luar ada fenomena alam seperti badai petir? Saya sangat suka melihat kilat menyambar dan gemetar mendengar suara guntur. tapi, sungguh, jika aku sendiri berada di tempat yang aman saat ini.

Nenek moyang kita yang jauh sangat takut dengan badai petir. Mereka mengira telah melakukan kesalahan, karena dewa Perun marah kepada mereka dan mengirimkan guntur, kilat, dan angin kencang. Dewa Petir kemudian dianggap lebih kuat dari Dewa Matahari. Toh, badai petir tersebut tidak hanya menimbulkan kerugian, tapi juga membantu masyarakat. Jika matahari membakar tanaman biji-bijian dengan sinarnya yang panas, maka badai petir dan hujan yang dibawanya menyelamatkan hasil panen. Belakangan, nenek moyang kita menghubungkan guntur dan kilat dengan Nabi Elia, yang “mengendarai kereta melintasi langit, menembakkan panah api.”

Tapi Anda dan saya sudah tahu mengapa ada badai petir!

Anda mungkin pernah memperhatikan bahwa sebelum terjadi badai petir, matahari mulai menjadi sangat panas dan menjadi pengap. Hal ini terjadi karena kelembapan terakumulasi di udara - tetesan air yang tak terhitung jumlahnya yang membentuk awan. Tingginya bisa beberapa kilometer.

Dari bawah tampak bagi kami mereka berdiri dengan tenang. Kita tidak tahu vortisitas apa yang terjadi di dalamnya, bagaimana arus udara membawa tetesan dari bawah ke atas dan dari atas ke bawah. Di puncak awan seperti itu - embun beku yang parah, dan tetesan air, sesampainya di sana, langsung membeku dan berubah menjadi bongkahan es. Es yang terapung bertabrakan dengan tetesan, air menyelimutinya dengan "film", yang juga membeku. Potongan es menjadi lebih berat, jatuh ke “lantai” bawah awan, tempat yang lebih hangat, dan di sana es mulai mencair. Namun angin puyuh yang cepat kembali mengambilnya, dan lagi-lagi es yang terapung dan tetesan-tetesan bertabrakan, dan lagi-lagi air membeku, es yang terapung menjadi lebih besar dan lebih berat. Dan sekarang bongkahan es tidak bisa lagi tinggal di awan dan jatuh darinya. Lebih dekat ke tanah mereka meleleh, dan ternyata sedang turun hujan. Kadang-kadang mereka tidak punya waktu untuk meleleh dan jatuh ke tanah menjadi bongkahan es - hujan es.

Dan pergerakan tetesan dan bongkahan es di dalam awan tidak surut! Mereka saling pukul, bertabrakan, bergesekan, dan bermuatan listrik. Dan sekarang bagian atas awan membawa muatan positif, dan awan yang lebih rendah membawa muatan negatif. Saat terjadi badai petir, bumi, pepohonan, gunung, dan rumah terisi listrik. Dan ketika dua awan dan benda-benda di bumi bertemu, bermuatan listrik yang berlawanan, percikan api raksasa muncul di antara keduanya - kilat!

Petir seketika memanaskan udara di sekitarnya, panasnya cepat mengembang, dan terjadilah ledakan. Pada saat ini kami mendengar suara tabrakan dan raungan. Itulah yang kami sebut guntur.

Suara merambat jauh lebih lambat daripada cahaya, kecepatannya 330 meter per detik. Itu sebabnya kita mendengar guntur setelah kilat menyambar. Dan untuk mengetahui berapa jarak petir itu, hitung berapa detik yang berlalu antara kilatan petir dan guntur, lalu kalikan dengan 330.

Mari kita melakukan percobaan

Mari kita membuat ritsleting “buatan sendiri”. Gosok dua balon lonjong dengan kain wol hingga rata kamar gelap(Mereka tidak boleh saling bersentuhan). Udara yang mengisinya dialiri arus listrik. Cobalah untuk mendekatkan mereka sedekat mungkin. Jika Anda melakukan semuanya dengan benar, percikan api akan mulai berpindah dari satu bola ke bola lainnya. Apakah Anda mendengar suara tabrakan? Ini adalah versi mini dari guntur.

Anda juga bisa menciptakan badai petir yang aman di rambut Anda. Sisir dengan sisir plastik dan Anda akan mendengar sedikit suara retak. Ini terjadi pada siang hari. Dan dalam kegelapan Anda bisa melihat kilauan.

Energi yang terkandung dalam awan petir biasa sama dengan kekuatan bom termonuklir megaton.

Badai petir adalah suatu fenomena atmosfer dimana banyak percikan percikan listrik - kilat - terjadi di awan kumulus yang terletak pada ketinggian 7 - 15 km dan terdiri dari campuran tetesan dan kristal, disertai guntur, hujan, hujan es, dan peningkatan angin.
Volume awan petir mencapai ratusan hingga beberapa ribu km3. Massa partikel es air dengan volume ini adalah 106 - 107 ton Energi potensial awan petir adalah 1013 hingga 1014 J dan sama dengan energi bom megaton termonuklir. Muatan listrik yang menggerakkan petir berkisar antara 10 hingga 100 K, dan arus listrik yang menghasilkan muatan ini berkisar antara 10 hingga 100 A. Kuat medan listrik di dalam awan adalah 105 V/m.
Petir, biasanya linier, panjang beberapa kilometer, diameter puluhan sentimeter, termasuk dalam pelepasan tanpa elektroda, karena berasal dari sekelompok partikel bermuatan, mengubah energi listrik menjadi energi panas. Pemandangan khusus petir - bola. Ini adalah bola bercahaya dengan diameter 10 - 20 cm atau lebih, terdiri dari plasma non-kesetimbangan yang muncul setelah tumbukan linier.
Guntur adalah fenomena suara yang disebabkan oleh getaran udara ketika tekanan meningkat di sepanjang jalur petir.
Hujan es adalah jenis presipitasi yang terdiri dari partikel es berbentuk bola dengan ukuran mulai dari 5 hingga 55 mm. Dalam 1 menit. per 1 m2 permukaan bumi turun 500 hingga 1.000 hujan es dengan kepadatan 0,5 - 0,9 g/cm2. Durasi kejatuhan seringkali 5 - 10 menit, lebih jarang - 60.

Di lautan udara yang luas, fenomena badai dan ancaman sering terjadi sehingga menimbulkan ketakutan pada manusia sejak zaman dahulu. Salah satu fenomena tersebut bukan tanpa alasan disebut "badai". Manusia menghabiskan waktu berabad-abad untuk mengungkap misteri fenomena alam yang dahsyat ini.

Badai petir adalah fenomena atmosfer di mana pelepasan listrik yang kuat - kilat - disertai guntur terjadi di awan kumulonimbus yang kuat dan antara awan dan tanah. Biasanya, saat terjadi badai petir, terjadi curah hujan yang deras, sering kali hujan es, dan angin semakin kencang, sering kali hingga mencapai titik badai.

Durasi rata-rata hujan lebat - kebanyakan 25 menit hujan deras berlangsung 5-15 menit, kemudian intensitasnya melemah, dan jauh lebih lambat dibandingkan peningkatannya pada awal hilangnya.

Menurut kondisi perkembangannya, badai petir dibagi menjadi intramass dan frontal. Badai petir intramassa di benua ini muncul sebagai akibat dari pemanasan lokal udara dari permukaan bumi, yang mengarah pada berkembangnya arus konveksi lokal yang menaik di dalamnya dan pembentukan awan kumulonimbus yang kuat. Oleh karena itu, badai petir intramass di daratan terjadi terutama pada sore hari. Di atas lautan paling banyak kondisi yang menguntungkan Perkembangan konveksi diamati pada malam hari, dan maksimum pada siklus harian terjadi pada pukul 4-5 pagi.

Badai petir dari depan Mereka muncul di bagian depan, yaitu di perbatasan antara massa udara hangat dan dingin dan tidak memiliki siklus diurnal yang teratur. Di benua beriklim sedang, penyakit ini paling sering dan intens terjadi di musim panas, di daerah kering - di musim semi dan musim gugur. Badai petir musim dingin terjadi dalam kasus-kasus luar biasa - selama perjalanan cuaca dingin yang sangat tajam. Umumnya musim dingin fenomena badai petir sangat jarang, tetapi masih terjadi. Penduduk Vladivostok sempat menyaksikan badai petir pada 1 Januari 1999.

Badai petir di Bumi tersebar sangat tidak merata: di Arktik terjadi setiap beberapa tahun sekali, di zona sedang Di setiap lokasi, terdapat beberapa lusin hari disertai badai petir. Daerah tropis dan daerah khatulistiwa adalah daerah yang paling rawan badai petir di Bumi, dan disebut sebagai “sabuk badai petir abadi”. Mereka memiliki “tiang” sendiri - daerah Bütenzorg di pulau Jawa: di sini badai petir terjadi 322 hari dalam setahun. Hampir tidak ada badai petir di Gurun Sahara.

Di Wilayah Primorsky, musim badai petir dimulai pada paruh kedua bulan Mei dan berlangsung hingga Oktober. Sebaran jumlah badai petir sepanjang musim di seluruh wilayah wilayah tidak merata, sehingga aktivitas badai petir maksimum di wilayah benua terjadi pada paruh pertama musim panas, dan untuk wilayah pesisir - pada bulan Juni, September, yang dijelaskan oleh maksimum jumlah intrusi dingin massa udara dari Laut Okhotsk. Di Vladivostok, pada bulan Juni dan September terdapat 6-7 hari disertai badai petir, dan pada bulan-bulan sisa musim badai petir terdapat 1-2 hari.

Badai petir terpanjang (Juni - Juli) terjadi di wilayah barat wilayah tersebut selama 7-11 jam, di daerah pegunungan - 3-4 jam. Pada bulan Agustus, aktivitas badai petir melemah di wilayah benua (1-3 kali sebulan).

Di wilayah kontinental Primorye, siklus badai petir diurnal yang biasa terjadi. Maksimumnya terjadi antara 15-18 jam, minimumnya antara 6-12 jam. Siklus badai petir diurnal di wilayah pesisir lebih kompleks karena ditentukan oleh hubungan antara darat dan laut, sehingga maksimum diamati antara 18-21 jam, minimum antara 6-12 jam. Di Vladivostok, ada dua waktu maksimum: satu antara 15-17 jam, yang lainnya pada 23-24 jam.

Salah satu yang umum fenomena atmosfer. Badai. Tampaknya sebagai hasilnya pelepasan listrik– kilat – antara permukaan bumi dan awan. Dan biasanya disertai dengan guntur, hujan lebat, angin atau hujan es. Yang paling badai petir hebat ditemui dalam kehidupan setiap orang. Oleh karena itu, banyak orang yang mengetahui apa itu.

Dengan satu atau lain cara, badai petir adalah pemandangan yang indah sekaligus sangat menakutkan. Dan hampir semua orang mengetahui bahwa ini juga merupakan salah satu fenomena alam yang paling berbahaya bagi manusia. Jumlah kematian yang dilaporkan menunjukkan bahwa hanya banjir yang dapat menyebabkan kerugian lebih besar.

Badai petir terindah di dunia

Fenomena alam unik yang akan mengejutkan semua orang dengan keindahannya dapat ditemukan di Catatumbo. Terletak di atas muara sungai dengan nama yang sama, yang mengalir ke Danau Maracaibo di barat laut Venezuela. Yang disebut petir Catatumbo terjadi di tempat ini. Untuk ini fenomena alam ditandai dengan kilatan petir yang terang dan sering terjadi pada area yang cukup kecil. Keajaiban alam ini diamati selama 140 hari dalam setahun.

Akhir dunia biasanya berlangsung setidaknya sepuluh jam. Selama periode waktu ini, langit disinari petir setidaknya lima belas ribu kali. Dan terkadang frekuensi kedipan bisa mencapai 2.800 per jam. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa di sinilah tempat terjadinya badai petir terkuat di dunia.

Pesawat mendarat di tengah badai petir

Namun petir Catatumbo tidak lebih dari badai petir biasa. Satu-satunya perbedaan adalah kilatan cahaya menerangi langit hampir setiap detik. Dan kekuatan arus setiap petir bisa berkisar antara seratus hingga empat ratus ribu ampere. Itu sebabnya mereka bisa disebut sebagai bagian dari badai petir terkuat di dunia.

Beberapa orang salah mengira bahwa fenomena Catatumbo tidak dapat menimbulkan guntur, namun nyatanya petir sangat sering terjadi dan terang sehingga dapat diamati puluhan kilometer dari tempat terjadinya. Itulah sebabnya suara tersebut seringkali tidak sempat mencapai saksi mata. Penduduk pulau Aruba hampir selalu mengamati petir Catatumbo. Dan letaknya lima ratus kilometer dari episentrum badai petir terdahsyat di dunia. Kekuatan sebenarnya dari badai petir dapat diringkas sebagai berikut: Petir Catatumbo adalah generator ozon tunggal terbesar, yang mampu menghasilkan sekitar sepuluh persen ozon troposfer dunia.

Pemandangan badai petir terkuat di dunia

Kesan terkuat dari badai petir di Catatumbo tentunya bisa didapat pada malam hari. Suarnya terlihat cukup mengesankan di langit malam. Perlu dicatat bahwa alam tampaknya tahu kapan waktu terbaik untuk menyaksikan tontonan tersebut, sehingga badai petir terkuat sering kali dimulai segera setelah matahari terbenam. Seringkali banyak petir dibawa oleh awan yang turun dari pegunungan di dekatnya, sedangkan langit lainnya biasanya cerah. Dalam hal ini, kilatannya terang dan jernih.

Mengerikan! Badai petir hebat disertai kilat di Omsk

Pelepasan listrik tidak hanya membelah langit, tetapi juga dapat menghantam permukaan danau. Dan karena zat khusus di udara, warnanya menjadi merah dan warna oranye. Singkat kata, tontonannya begitu menakjubkan sehingga menarik puluhan ribu wisatawan sudut yang berbeda dunia. Dan semua itu untuk melihat setidaknya sekilas badai petir terkuat di dunia.

Omong-omong, para ilmuwan masih belum bisa menjawab pertanyaan: kapan petir Catatumbo muncul? Namun diketahui bahwa masyarakat yang tinggal di Venezuela sejak zaman dahulu mengetahui fenomena tersebut. Jadi, suku Indian Wari punya legenda yang mana yang sedang kita bicarakan tentang banyaknya kunang-kunang angkasa. Mereka diduga berkumpul di Danau Maracaibo untuk memberikan penghormatan atas kenangan dan rasa hormat dari orang tua ciptaan. Nah, badai petir Catatumbo pertama kali disebutkan secara tertulis dalam puisi epik “La Dragontea” oleh Lope de Vega.

Omong-omong, petir Catatumbo memainkan peran besar dalam sejarah negara bagian tersebut. Karena fenomena ini berfungsi sebagai suar alami, fenomena ini membantu penduduk setempat selama pertempuran dan pertempuran. Dengan demikian, diketahui bahwa pada tahun 1595 petir memperingatkan orang Spanyol akan serangan yang akan datang oleh bajak laut Inggris bernama Francis Drake. Dan dia berharap armadanya tidak diperhatikan dan dia bisa mendekati pantai. Dan pada tahun 1823, kilatan kembang api kembali membantu. Pelepasan tersebut menerangi kapal José Padilla Prudencio, yang memimpin armada Spanyol selama Perang Kemerdekaan Venezuela. Oleh karena itu, serangan itu tidak terduga dan laksamana Spanyol berhasil dikalahkan. Omong-omong, hasil pertempuran inilah yang memengaruhi jalannya perang. Orang-orang dari negara bagian Zulia masih ingat peran mercusuar alami, itulah sebabnya gambarnya ada di bendera dan lambang distrik, dan petir disebutkan dalam lagu kebangsaan.

Menariknya, pada pertengahan abad lalu, petir menyinari langit Catatumbo hampir setiap malam. Sekarang frekuensinya sudah menurun, belum diketahui penyebabnya. Saat ini, fenomena alam tersebut dapat diamati pada bulan Juni hingga Oktober setiap hari. Selama sisa tahun ini, kecil kemungkinan Anda bisa mengagumi badai petir terkuat di dunia.

Bukan hanya badai petir yang menakutkan. Alam telah mempersiapkan banyak hal buruk lainnya bagi penduduk bumi. fenomena cuaca. Anda dapat membaca tentang betapa dahsyatnya badai tersebut.

Badai petir terkuat di dunia

Petir dapat dilihat secara harfiah di mana-mana. Mereka dilahirkan di hampir setiap sudut planet ini. Tapi, pengamatan menunjukkan, mereka punya tempat favorit. Para peneliti, berdasarkan data satelit cuaca, mengatakan petir paling sering muncul di daratan. Padahal ia hanya menempati seperempat permukaan bumi. Badai petir terkuat terlihat di beberapa tempat. Juara dalam jumlah sambaran petir adalah daerah tropis. Namun, sejumlah besar Pelepasan petir dapat ditemukan selama badai garis lintang tengah.

Tempat paling penuh badai di planet ini disebut Bagor. Ini adalah kota Indonesia di pulau Jawa di Asia Tenggara. Terjadi badai petir di sini hampir setiap hari, yaitu 322 hari dalam setahun. Badai petir paling parah di dunia mungkin terjadi di kota Tororo di Uganda, di mana terjadi 251 hari badai petir dalam setahun. Tempat di mana badai petir dan kilat sering terjadi di Rusia, khususnya, tempat paling banyak terjadi badai petir di negara ini adalah punggungan Medveditskaya di wilayah Volga. Wilayah ini telah lama dianggap sebagai zona anomali.

Namun, tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti di mana badai petir paling dahsyat tercatat. Setiap orang memiliki kasusnya masing-masing ketika dia merasa langit terbuka dan badai petir terkuat melanda. Tapi Anda bisa mengatakan dengan pasti di mana letak badai petir terindah di dunia.
Berlangganan saluran kami di Yandex.Zen

Badai petir adalah tekanan atmosfer kompleks yang ditandai dengan pembentukan awan yang intens dan pelepasan listrik dalam bentuk petir. Terjadi di awan kumulonimbus, yang dalam hal ini disebut badai petir. Dalam awan petir, ancaman terbesar terhadap penerbangan ditimbulkan oleh fenomena berbahaya seperti turbulensi parah, arus udara vertikal yang kuat, lapisan es yang intens, pelepasan muatan listrik, hujan es, dan curah hujan (dapat diamati secara bersamaan). Untuk pembentukan awan petir, diperlukan kondisi berikut: arus udara yang diarahkan secara vertikal ke atas, kadar air yang tinggi di udara, energi ketidakstabilan positif yang tinggi di troposfer. Kondisi berkembangnya awan petir: tahap pertama adalah perkembangan awan petir - dari munculnya awan kumulus hingga awal curah hujan, pada tahap ini, awan kumulus secara bertahap berkembang menjadi kumulus yang kuat, dan kemudian cumulonimbus “botak”. Tahap kedua adalah tahap perkembangan maksimal, awan petir dari awan kumulonimbus “botak” berkembang menjadi kumulonimbus “berbulu”, curah hujan turun dari awan dan muncul muatan listrik berupa petir. Tahap ketiga adalah tahap kehancuran. Curah hujan yang turun dari awan petir mendinginkan udara dan permukaan di bawah awan. Jenis-jenis petir: Petir bercabang linier adalah pelepasan percikan listrik raksasa di atmosfer yang paling sering diamati. Panjangnya 2-3 km, namun bisa mencapai 20 km. Petir datar adalah pancaran kemerahan yang senyap di bagian mana pun di awan, yang timbul karena efek kumulatif sejumlah besar pelepasan korona pada partikel awan. Durasi sekitar 1 detik. Bola petir- adalah massa bercahaya bulat seukuran kepalan tangan, terkadang seukuran semangka atau lebih. Tergantung pada kondisi sinoptik pembentukan badai petir, badai petir dapat berupa: badai petir intramassa terbentuk dalam VM yang tidak stabil di musim panas, di paruh kedua hari itu dan, tergantung pada alasan pembentukannya, mereka dibagi menjadi badai petir konvektif (terbentuk di medan tekanan yang terkikis - di pinggiran pengisian siklon dan di pelana karena pemanasan yang tidak merata pada permukaan di bawahnya), advektif (terbentuk di bagian belakang siklon dan di pinggiran timur antisiklon ketika VM relatif dingin bergerak di bawah permukaan dasar yang hangat), orografis (terbentuk di lereng pegunungan yang mengarah ke arah angin ketika VM yang hangat dan basah naik ke lereng ini) . Badai petir frontal terbentuk di front dingin () dan hangat ().

36. Kondisi untuk menggemparkan matahari

Elektrifikasi biasanya dipahami sebagai proses perolehan muatan listrik oleh pesawat terbang ketika terbang di awan dan curah hujan. Mekanisme fisik utamanya adalah ketika partikel netral dari awan atau curah hujan bersentuhan dengan permukaan pesawat tak bermuatan dan memantul darinya, partikel terbang tersebut membawa muatan dengan tanda yang sama, dan pesawat menerima muatan yang sama besarnya. , tapi berlawanan tandanya. Tanda-tanda kuatnya elektrifikasi suatu pesawat adalah: terjadinya interferensi radio yang kuat terutama pada gelombang menengah dan panjang, pendaran cahaya di ujung sayap pada malam hari, percikan api pada jendela kokpit. Untuk memastikan keselamatan penerbangan ketika terjadi elektrifikasi yang kuat, kecepatan penerbangan perlu dikurangi jika memungkinkan dan, dengan persetujuan operator, mengubah ketinggian penerbangan.