فعالیت رعد و برق چیست؟ رعد و برق یک پدیده طبیعی است

7 آگوست 2014

رعد و برق - چیست؟ رعد و برقی که سراسر آسمان را می زند و رعد و برق های تهدیدآمیز از کجا می آیند؟ رعد و برق یک پدیده طبیعی است. رعد و برق که تخلیه الکتریکی نامیده می شود، می تواند در داخل ابرها (کومولونیمبوس) یا بین سطح زمین و ابرها ایجاد شود. آنها معمولا با رعد و برق همراه هستند. رعد و برق با باران شدید، بادهای شدید و اغلب تگرگ همراه است.

فعالیت

رعد و برق یکی از خطرناک ترین پدیده های طبیعی است. افرادی که با صاعقه برخورد می کنند فقط در موارد جداگانه زنده می مانند.

تقریباً 1500 رعد و برق به طور همزمان روی این سیاره در حال وقوع است. شدت تخلیه ها در هر ثانیه صد صاعقه تخمین زده می شود.

توزیع رعد و برق در زمین نابرابر است. به عنوان مثال، تعداد آنها در قاره ها 10 برابر بیشتر از اقیانوس ها است. اکثر (78٪) تخلیه های رعد و برق در مناطق استوایی و گرمسیری متمرکز است. رعد و برق به ویژه اغلب در آفریقای مرکزی ثبت می شود. اما مناطق قطبی (قطب جنوب، قطب شمال) و قطب های رعد و برق عملا قابل مشاهده نیستند. شدت رعد و برق مربوط به جرم آسمانی است. در عرض های جغرافیایی میانی، اوج آن در ساعات بعدازظهر (در روز) در تابستان رخ می دهد. اما حداقل قبل از طلوع خورشید ثبت شد. ویژگی های جغرافیایی نیز مهم است. قوی ترین مراکز رعد و برق در کوردیلا و هیمالیا (مناطق کوهستانی) واقع شده اند. تعداد سالانه "روزهای رعد و برق" نیز در روسیه متفاوت است. به عنوان مثال، در مورمانسک، تنها چهار نفر از آنها وجود دارد، در آرخانگلسک - پانزده، کالینینگراد - هجده، سن پترزبورگ - 16، مسکو - 24، بریانسک - 28، ورونژ - 26، روستوف - 31، سوچی - 50، سامارا - 25، کازان و یکاترینبورگ - 28، اوفا - 31، نووسیبیرسک - 20، بارنائول - 32، چیتا - 27، ایرکوتسک و یاکوتسک - 12، بلاگووشچنسک - 28، ولادیووستوک - 13، خاباروفسک - 25، یوزنو-پاسکو-ساکال کامچاتسکی - 1.

توسعه رعد و برق

چطور پیش میرود؟ یک ابر رعد و برق فقط تحت شرایط خاصی تشکیل می شود. باید جریان‌های رطوبتی به سمت بالا وجود داشته باشد، و باید ساختاری وجود داشته باشد که یک بخش از ذرات در حالت یخی و دیگری در حالت مایع باشد. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق می شود در موارد متعددی رخ می دهد.

گرمایش ناهموار لایه های سطحی. به عنوان مثال، بیش از آب با اختلاف دمای قابل توجه. در شهرهای بزرگ، شدت رعد و برق کمی بیشتر از مناطق اطراف خواهد بود.

وقتی هوای سرد جای هوای گرم را می گیرد. قرارداد پیشانی اغلب به طور همزمان با ابرهای پوششی و ابرهای نیمبوستراتوس ایجاد می شود.

وقتی هوا در رشته کوه بالا می آید. حتی ارتفاعات کم می تواند منجر به افزایش تشکیل ابر شود. این همرفت اجباری است.

هر ابر رعد و برق، صرف نظر از نوع آن، لزوماً سه مرحله را طی می کند: کومولوس، بلوغ و زوال.

طبقه بندی

مدتی بود که رعد و برق فقط در محل رصد طبقه بندی می شد. آنها به عنوان مثال به دو دسته املایی، محلی و جلویی تقسیم شدند. در حال حاضر رعد و برق ها بر اساس ویژگی های بسته به محیط های هواشناسی که در آن ایجاد می شوند طبقه بندی می شوند. جریان های صعودی به دلیل ناپایداری جوی ایجاد می شوند. این شرط اصلی ایجاد ابرهای تندری است. ویژگی های چنین جریان هایی بسیار مهم است. بسته به قدرت و اندازه آنها، به ترتیب انواع مختلفی از ابرهای تندری تشکیل می شوند. چگونه تقسیم می شوند؟

1. کومولونیمبوس تک سلولی (محلی یا درون توده ای). فعالیت تگرگ یا رعد و برق داشته باشید. ابعاد عرضی از 5 تا 20 کیلومتر، ابعاد عمودی - از 8 تا 12 کیلومتر است. چنین ابری تا یک ساعت "زندگی" می کند. پس از رعد و برق، آب و هوا تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.

2. خوشه چند سلولی. در اینجا مقیاس چشمگیرتر است - تا 1000 کیلومتر. یک خوشه چند سلولی گروهی از سلول های رعد و برق را می پوشاند که در مراحل مختلف شکل گیری و توسعه هستند و در عین حال یک کل را تشکیل می دهند. چگونه ساخته شده اند؟ سلول های رعد و برق بالغ در مرکز قرار دارند، سلول های متلاشی شده در سمت بادگیر قرار دارند. ابعاد عرضی آنها می تواند به 40 کیلومتر برسد. رعد و برق‌های چند سلولی خوشه‌ای وزش باد (با شدت اما نه شدید)، باران و تگرگ تولید می‌کنند. وجود یک سلول بالغ به نیم ساعت محدود می شود، اما خود خوشه می تواند چندین ساعت "زندگی" کند.

3. خطوط اسکال. اینها نیز رعد و برق های چند سلولی هستند. به آنها خطی نیز می گویند. آنها می توانند جامد یا با شکاف باشند. وزش باد در اینجا طولانی تر است (در لبه جلو). هنگام نزدیک شدن، یک خط چند سلولی به عنوان یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود. تعداد نهرها (هم در بالادست و هم پایین دست) در اینجا بسیار زیاد است. به همین دلیل است که چنین مجموعه ای از رعد و برق به عنوان چند سلولی طبقه بندی می شود، اگرچه ساختار طوفان تندری متفاوت است. یک طوفان می‌تواند بارندگی‌های شدید و تگرگ‌های بزرگ ایجاد کند، اما اغلب با ریزش‌های قوی «محدود» می‌شود. اغلب قبل از یک جبهه سرد رخ می دهد. در عکس ها، چنین سیستمی به شکل یک کمان منحنی است.

4. رعد و برق سوپرسل. چنین رعد و برقی نادر است. آنها به ویژه برای اموال و زندگی انسان خطرناک هستند. ابر این سیستم شبیه ابر تک سلولی است، زیرا هر دو در یک منطقه از جریان صعودی متفاوت هستند. اما اندازه آنها متفاوت است. ابر ابر سلولی عظیم است - شعاع نزدیک به 50 کیلومتر، ارتفاع - تا 15 کیلومتر. مرزهای آن ممکن است در استراتوسفر باشد. شکل شبیه یک سندان نیم دایره است. سرعت جریان های رو به بالا بسیار بیشتر است (تا 60 متر بر ثانیه). یک ویژگی مشخصه وجود چرخش است. این است که پدیده های خطرناک و شدید (تگرگ بزرگ (بیش از 5 سانتی متر)، گردبادهای مخرب) ایجاد می کند. عامل اصلی برای تشکیل چنین ابری شرایط اطراف است. ما در مورد یک کنوانسیون بسیار قوی با دماهای +27 و باد با جهت متغیر صحبت می کنیم. چنین شرایطی در هنگام برش باد در تروپوسفر به وجود می آید. بارندگی که در جریان‌های صعودی تشکیل می‌شود، به ناحیه نزولی منتقل می‌شود که عمر طولانی را برای ابر تضمین می‌کند. بارندگی به طور نابرابر توزیع شده است. رگبارها در نزدیکی جریان صعودی و تگرگ نزدیکتر به شمال شرقی رخ می دهد. ممکن است دم طوفان جابجا شود. سپس خطرناک ترین منطقه در کنار جریان صعودی اصلی خواهد بود.

همچنین مفهوم "رعد و برق خشک" وجود دارد. این پدیده کاملاً نادر است و مشخصه باران های موسمی است. با چنین رعد و برقی هیچ بارشی وجود ندارد (به سادگی نمی رسد و در نتیجه قرار گرفتن در معرض دمای بالا تبخیر می شود).

سرعت جنبش

برای یک طوفان تندری مجزا سرعت آن تقریباً 20 کیلومتر در ساعت است، گاهی اوقات سریعتر. اگر جبهه های سرد فعال باشند، سرعت ممکن است به 80 کیلومتر در ساعت برسد. در بسیاری از طوفان های تندری، سلول های رعد و برق قدیمی با سلول های جدید جایگزین می شوند. هر یک از آنها مسافت نسبتاً کوتاهی (حدود دو کیلومتر) را طی می کنند، اما در مجموع این فاصله افزایش می یابد.

مکانیزم برق رسانی

خود رعد و برق ها از کجا می آیند؟ بارهای الکتریکی در اطراف و درون ابرها دائما در حال حرکت هستند. این روند کاملاً پیچیده است. ساده ترین راه برای تصور کار بارهای الکتریکی در ابرهای بالغ. ساختار مثبت دوقطبی در آنها غالب است. چگونه توزیع می شود؟ بار مثبت در بالا قرار دارد و بار منفی در زیر آن و در داخل ابر قرار دارد. با توجه به فرضیه اصلی (این حوزه از علم را هنوز می توان کم کاوش شده در نظر گرفت)، ذرات سنگین تر و بزرگتر بار منفی دارند، در حالی که ذرات کوچک و سبک بار مثبت دارند. اولی سریعتر از دومی سقوط می کند. این امر باعث جداسازی فضایی بارهای فضایی می شود. این مکانیسم توسط آزمایشات آزمایشگاهی تایید شده است. ذرات دانه های یخ یا تگرگ می توانند انتقال بار قوی داشته باشند. بزرگی و علامت به محتوای آب ابر، دمای هوا (محیط) و سرعت برخورد (عوامل اصلی) بستگی دارد. تأثیر مکانیسم های دیگر را نمی توان رد کرد. تخلیه بین زمین و ابر (یا جو خنثی یا یونوسفر) رخ می دهد. در این لحظه است که می بینیم فلاش هایی در آسمان می زند. یا رعد و برق این فرآیند با صدای بلند (رعد و برق) همراه است.

رعد و برق یک فرآیند پیچیده است. مطالعه آن ممکن است چندین دهه و شاید حتی قرن ها طول بکشد.

وزارت آموزش و پرورش فدراسیون روسیه
دانشگاه دولتی کازان
دانشکده جغرافیا و بوم شناسی
گروه هواشناسی، اقلیم شناسی و اکولوژی جوی
فعالیت رعد و برق در پredkamye
کار دوره
دانشجوی سال سوم، گرم. 259 Khimchenko D.V.

ناظر علمی دانشیار Tudriy V.D. ________
کازان 2007
محتوا

معرفی
1. فعالیت رعد و برق
1.1. ویژگی های رعد و برق
1.2. رعد و برق، تأثیر آن بر انسان و اقتصاد ملی
1.3. رعد و برق و فعالیت خورشیدی
2. روش های به دست آوردن و پردازش داده های اولیه
2.1. به دست آوردن مواد اولیه
2.2. مشخصات آماری پایه
2.3. ویژگی های آماری شاخص های فعالیت رعد و برق
2.4. توزیع ویژگی های آماری پایه
2.5. تحلیل روند
2.6. وابستگی رگرسیون تعداد روزهای همراه با رعد و برق به اعداد گرگ
نتیجه
ادبیات
برنامه های کاربردی
معرفی

توسعه معمولی ابرهای کومولونیمبوس و بارش از آنها با تظاهرات قدرتمند الکتریسیته جوی همراه است، یعنی با تخلیه های الکتریکی متعدد در ابرها یا بین ابرها و زمین. به چنین تخلیه های جرقه ای رعد و برق و صداهای همراه آن رعد و برق می گویند. کل این فرآیند که اغلب با افزایش کوتاه مدت باد همراه است - طوفان رعد و برق نامیده می شود.
رعد و برق خسارات زیادی به اقتصاد ملی وارد می کند. توجه زیادی به تحقیقات آنها می شود. به عنوان مثال، در جهت های اصلی توسعه اقتصادی و اجتماعی اتحاد جماهیر شوروی برای 1986-1990. و رویدادهای مهمی برای دوره تا سال 2000 پیش بینی شده بود. در این میان، تحقیق در مورد پدیده های آب و هوایی خطرناک برای اقتصاد ملی و بهبود روش های پیش بینی آنها از جمله رعد و برق و رگبار همراه، تگرگ و رگبار اهمیت ویژه ای یافته است. امروزه توجه زیادی به مشکلات مرتبط با فعالیت طوفان رعد و برق و حفاظت در برابر صاعقه می شود.
بسیاری از دانشمندان از کشورهای ما و کشورهای خارجی در فعالیت های رعد و برق شرکت داشتند. بیش از 200 سال پیش، B. Franklin ماهیت الکتریکی رعد و برق را بیش از 200 سال پیش، M.V. لومونوسوف اولین نظریه فرآیندهای الکتریکی در طوفان های تندری را ارائه کرد. با وجود این، هنوز تئوری کلی رضایت بخش در مورد رعد و برق وجود ندارد.
انتخاب روی این موضوع تصادفی نبود. اخیراً علاقه به فعالیت های رعد و برق افزایش یافته است که این امر به عوامل زیادی بستگی دارد. از جمله: مطالعه عمیق تر فیزیک رعد و برق، بهبود پیش بینی رعد و برق و روش های حفاظت از صاعقه و غیره.
هدف از این کار درسی بررسی ویژگی‌های زمانی توزیع و وابستگی رگرسیون فعالیت رعد و برق با اعداد گرگ در دوره‌های مختلف و در مناطق مختلف منطقه پردکامیه است.
اهداف دوره
1. ایجاد یک بانک اطلاعاتی بر روی رسانه های فنی تعداد روزهای با رعد و برق با گسسته ده روزه، به عنوان ویژگی های اصلی فعالیت طوفان، و اعداد گرگ، به عنوان مشخصه اصلی فعالیت خورشیدی.
2. محاسبه مشخصات آماری اصلی رژیم رعد و برق.
3. معادله روند تعداد روزهای همراه با رعد و برق را پیدا کنید.
4. معادله رگرسیون تعداد روزهای همراه با رعد و برق را در اعداد Predkamye و Wolf بیابید.
فصل 1. فعالیت رعد و برق
1.1 ویژگی های رعد و برق

مشخصات اصلی رعد و برق های آن عبارتند از: تعداد روزهای همراه با رعد و برق و فراوانی رعد و برق.
رعد و برق به ویژه بر روی زمین در عرض های جغرافیایی گرمسیری رایج است. مناطقی وجود دارد که 100-150 روز یا بیشتر در سال با رعد و برق همراه است. در اقیانوس ها در مناطق استوایی، تقریباً 10-30 روز در سال، رعد و برق بسیار کمتری وجود دارد. طوفان های استوایی همیشه با رعد و برق شدید همراه هستند، اما خود اختلالات به ندرت مشاهده می شود.
در عرض های جغرافیایی نیمه گرمسیری، جایی که فشار زیاد غالب است، رعد و برق بسیار کمتری وجود دارد: در خشکی 20-50 روز با رعد و برق در سال، بر روی دریا 5-20 روز وجود دارد. در عرض های جغرافیایی معتدل 10-30 روز با رعد و برق در خشکی و 5-10 روز بر روی دریا وجود دارد. در عرض های جغرافیایی قطبی، رعد و برق پدیده ای منزوی است.
کاهش تعداد رعد و برق از عرض های جغرافیایی کم به بالا با کاهش محتوای آب ابرها با عرض جغرافیایی به دلیل کاهش دما همراه است.
در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری، رعد و برق اغلب در طول فصل باران مشاهده می شود. در عرض های جغرافیایی معتدل روی زمین، بیشترین فراوانی رعد و برق در تابستان رخ می دهد، زمانی که همرفت در توده های هوای محلی به شدت توسعه می یابد. در زمستان، رعد و برق در عرض های جغرافیایی معتدل بسیار نادر است. اما در بالای اقیانوس، رعد و برق هایی که در توده های هوای سرد که از پایین توسط آب گرم گرم می شوند، به وجود می آیند، بیشترین فراوانی را در زمستان دارند. در غرب دور اروپا (جزایر بریتانیا، سواحل نروژ) رعد و برق زمستانی نیز رایج است.
تخمین زده می شود که 1800 رعد و برق به طور همزمان در کره زمین رخ می دهد و تقریباً 100 رعد و برق در هر ثانیه رخ می دهد. رعد و برق در کوه ها بیشتر از دشت ها مشاهده می شود.
1.2 رعد و برق، تأثیر آن بر مردم و اقتصاد ملی

رعد و برق یکی از آن پدیده های طبیعی است که نادیده ترین افراد متوجه آن می شوند. اثرات خطرناک آن به طور گسترده ای شناخته شده است. کمتر در مورد اثرات مفید آن شناخته شده است، اگرچه آنها نقش مهمی دارند. در حال حاضر، مشکل پیش‌بینی رعد و برق و پدیده‌های خطرناک همرفتی مرتبط به نظر می‌رسد مبرم‌ترین و یکی از دشوارترین‌ها در هواشناسی است. مشکلات اصلی در حل آن در گسست توزیع رعد و برق و پیچیدگی رابطه بین رعد و برق و عوامل متعدد مؤثر در شکل گیری آنها نهفته است. توسعه رعد و برق با توسعه همرفت همراه است که در زمان و مکان بسیار متغیر است. پیش‌بینی رعد و برق نیز پیچیده است، زیرا علاوه بر پیش‌بینی وضعیت همدیدی، پیش‌بینی لایه‌بندی و رطوبت هوا در ارتفاعات، ضخامت لایه ابر و حداکثر سرعت جریان به سمت بالا ضروری است. لازم است بدانیم فعالیت رعد و برق در نتیجه فعالیت انسان چگونه تغییر می کند. تأثیر رعد و برق بر انسان ها، حیوانات، فعالیت های مختلف؛ مسائل مربوط به حفاظت از صاعقه در هواشناسی نیز مطرح است.
درک ماهیت رعد و برق نه تنها برای هواشناسان مهم است. مطالعه فرآیندهای الکتریکی در چنین حجم های غول پیکر - در مقایسه با مقیاس آزمایشگاهی - این امکان را فراهم می کند تا قوانین فیزیکی کلی تری در مورد ماهیت تخلیه ها و تخلیه های ولتاژ بالا در ابرهای آئروسل ایجاد کنیم. معمای رعد و برق توپ تنها با درک فرآیندهای رخ داده در رعد و برق آشکار می شود.
بر اساس منشأ آنها، رعد و برق ها به درون توده ای و پیشانی تقسیم می شوند.
رعد و برق های درون توده ای در دو نوع مشاهده می شوند: در توده های هوای سرد که به سمت سطح گرم زمین حرکت می کنند و در زمین های گرم در تابستان (رعد و برق های محلی یا حرارتی). در هر دو مورد، وقوع رعد و برق با توسعه قدرتمند ابرهای همرفتی و در نتیجه با ناپایداری شدید لایه‌بندی جوی و با حرکات عمودی شدید هوا همراه است.
رعد و برق های جبهه ای عمدتاً با جبهه های سرد مرتبط هستند، جایی که هوای گرم با پیشروی هوای سرد به سمت بالا هدایت می شود. در تابستان، بر روی زمین، آنها اغلب با جبهه های گرم همراه هستند. هوای گرم قاره ای که در تابستان از سطح یک جبهه گرم بلند می شود، می تواند طبقه بندی شده بسیار ناپایدار باشد، بنابراین همرفت قوی می تواند بر روی سطح جبهه رخ دهد.
اقدامات زیر رعد و برق شناخته شده است: حرارتی، مکانیکی، شیمیایی و الکتریکی.
دمای رعد و برق از 8000 تا 33000 درجه سانتیگراد می رسد، بنابراین تأثیر حرارتی زیادی بر محیط دارد. به عنوان مثال، تنها در ایالات متحده آمریکا، رعد و برق هر سال باعث حدود 10000 آتش سوزی در جنگل می شود. با این حال، در برخی موارد این آتش سوزی ها سودمند هستند. به عنوان مثال، در کالیفرنیا، آتش سوزی های مکرر مدت طولانی است که جنگل ها را از رشد پاک کرده است: آنها ناچیز بودند و برای درختان مضر نبودند.
علت بروز نیروهای مکانیکی در هنگام برخورد صاعقه، افزایش شدید دما، فشار گازها و بخاراتی است که در نقطه عبور جریان صاعقه ایجاد می شود. بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که صاعقه به درخت برخورد می کند، شیره درخت، پس از عبور جریان از آن، به حالت گاز تبدیل می شود. علاوه بر این، این انتقال ماهیت انفجاری دارد، در نتیجه تنه درخت شکافته می شود.
اثر شیمیایی رعد و برق کم است و به دلیل الکترولیز عناصر شیمیایی است.
خطرناک ترین عمل برای موجودات زنده، عمل الکتریکی است، زیرا در نتیجه این عمل صاعقه می تواند منجر به مرگ یک موجود زنده شود. هنگامی که صاعقه به ساختمان ها یا تجهیزات محافظت نشده یا ضعیف برخورد می کند، منجر به مرگ افراد یا حیوانات در نتیجه ایجاد ولتاژ بالا در اجسام می شود، برای این کار شخص یا حیوان فقط باید آنها را لمس کند یا نزدیک آنها باشد. رعد و برق حتی در هنگام رعد و برق های کوچک به انسان برخورد می کند و هر برخورد مستقیم معمولاً برای او کشنده است. پس از یک صاعقه غیرمستقیم، معمولاً فرد نمی میرد، اما حتی در این مورد نیز کمک به موقع برای نجات جان او ضروری است.
آتش‌سوزی جنگل‌ها، خطوط برق و خطوط ارتباطی آسیب‌دیده، هواپیماها و فضاپیماهای آسیب‌دیده، تأسیسات ذخیره‌سازی نفت سوزانده شده، محصولات کشاورزی که توسط تگرگ نابود شده‌اند، سقف‌ها در اثر بادهای طوفانی جدا شده‌اند، مردم و حیوانات کشته شده در اثر صاعقه - این فهرست کاملی از پیامدهای مرتبط نیست. با وضعیت رعد و برق
خسارت ناشی از صاعقه تنها در یک سال در سراسر جهان میلیون ها دلار تخمین زده می شود. در این راستا، روش‌های جدید و پیشرفته‌تر حفاظت از صاعقه و پیش‌بینی دقیق‌تر طوفان رعد و برق در حال توسعه است که به نوبه خود منجر به مطالعه عمیق‌تر فرآیندهای رعد و برق می‌شود.
1.3 رعد و برق و فعالیت خورشیدی

دانشمندان برای مدت طولانی در حال بررسی ارتباط خورشید و زمین هستند. آنها به طور منطقی به این نتیجه رسیدند که کافی نیست خورشید را تنها منبع انرژی تابشی بدانیم. انرژی خورشیدی منبع اصلی بیشتر پدیده های فیزیکوشیمیایی در جو، هیدروسفر و لایه سطحی لیتوسفر است. طبیعتاً نوسانات شدید مقدار این انرژی بر این پدیده ها تأثیر می گذارد.
منجم زوریخ، آر. ولف (R. Wolf، 1816-1893) در سیستم‌بندی داده‌های مربوط به فعالیت خورشیدی نقش داشت. او تعیین کرد که در یک میانگین حسابی، دوره حداکثر و حداقل تعداد لکه های خورشیدی - حداکثر و حداقل فعالیت خورشیدی - برابر با یازده سال است.
رشد فرآیند تشکیل لکه از نقطه حداقل به حداکثر در پرش هایی با بالا و پایین رفتن شدید، جابجایی ها و وقفه ها اتفاق می افتد. پرش ها دائما در حال رشد هستند و در لحظه حداکثر به بالاترین مقادیر خود می رسند. ظاهراً این جهش ها در ظاهر و ناپدید شدن لکه ها مسئول بسیاری از تأثیراتی است که روی زمین ایجاد می شود.
شاخص ترین مشخصه شدت فعالیت خورشیدی که توسط رودولف ولف در سال 1849 ارائه شد، عدد ولف یا به اصطلاح عدد لکه خورشیدی زوریخ است. با فرمول W=k*(f+10g) محاسبه می شود، که در آن f تعداد لکه های مشاهده شده روی قرص خورشیدی، g تعداد گروه های تشکیل شده توسط آنها، k ضریب نرمال سازی به دست آمده برای هر ناظر و تلسکوپ است. برای اینکه بتوانید مقادیر نسبی یافت شده توسط آنها اعداد گرگ را به اشتراک بگذارید. هنگام محاسبه f، هر هسته ("سایه") که توسط یک نیم سایه از یک هسته مجاور جدا شده است، و همچنین هر منفذ (یک نقطه کوچک بدون نیم سایه) نقطه در نظر گرفته می شود. هنگام محاسبه g، یک نقطه منفرد و حتی یک منفذ منفرد یک گروه در نظر گرفته می شود.
از این فرمول مشخص می شود که شاخص Wolf یک شاخص خلاصه است که یک ویژگی کلی از فعالیت لکه های خورشیدی را ارائه می دهد. این به طور مستقیم جنبه کیفی فعالیت خورشیدی را در نظر نمی گیرد، یعنی. قدرت لکه ها و پایداری آنها در طول زمان
عدد مطلق گرگ، یعنی. شمارش شده توسط یک ناظر خاص با مجموع حاصل ضرب عدد ده در تعداد کل گروه های لکه های خورشیدی تعیین می شود، با هر لکه خورشیدی جداگانه به عنوان یک گروه شمارش می شود، و تعداد کل هر دو گروه منفرد و لکه های خورشیدی. عدد نسبی گرگ با ضرب عدد مطلق گرگ در یک ضریب نرمال سازی تعیین می شود که برای هر ناظر و تلسکوپ او تعیین می شود.
بازیابی شده از منابع تاریخی، از اواسط قرن شانزدهم، زمانی که محاسبات تعداد لکه های خورشیدی آغاز شد، اطلاعات به دست آوردن میانگین تعداد گرگ برای هر ماه گذشته امکان پذیر شد. این امر امکان تعیین ویژگی های چرخه فعالیت خورشیدی را از آن زمان تا به امروز فراهم کرد.
فعالیت دوره ای خورشید تأثیر بسیار محسوسی بر تعداد و ظاهراً شدت رعد و برق دارد. دومی تخلیه الکتریکی قابل مشاهده در جو است که معمولاً با رعد و برق همراه است. رعد و برق مربوط به تخلیه جرقه یک ماشین الکترواستاتیک است. تشکیل رعد و برق با متراکم شدن آب همراه است. بخارات موجود در جو توده های هوا در حال افزایش به صورت آدیاباتیک سرد می شوند و این سرد شدن اغلب تا دمای زیر نقطه اشباع رخ می دهد. بنابراین، تراکم بخار می تواند به طور ناگهانی رخ دهد، قطرات تشکیل می شوند و ابر ایجاد می کنند. از طرفی برای تراکم بخار وجود هسته یا مراکز تراکم در جو ضروری است که اول از همه می توانند ذرات غبار باشند.
در بالا دیدیم که مقدار گرد و غبار در لایه‌های بالایی هوا ممکن است تا حدی با درجه شدت فرآیند تشکیل لکه‌های خورشیدی در خورشید تعیین شود. علاوه بر این، در دوره‌هایی که لکه‌های خورشیدی از صفحه خورشید عبور می‌کنند، میزان تابش فرابنفش خورشید نیز افزایش می‌یابد. این تابش هوا را یونیزه می کند و یون ها نیز به هسته های متراکم تبدیل می شوند.
به دنبال آن فرآیندهای الکتریکی در قطرات آب انجام می شود که بار الکتریکی به دست می آورند. یکی از دلایل ایجاد این بارها جذب یون های سبک هوا توسط قطرات آب است. با این حال، اهمیت این جذب ثانویه و بسیار ناچیز است. همچنین مشاهده شد که قطرات فردی تحت تأثیر یک میدان الکتریکی قوی به یک جت ادغام می شوند. در نتیجه، نوسانات در قدرت میدان و تغییر در علامت آن می تواند تأثیر خاصی بر قطرات داشته باشد. احتمالاً به این صورت است که قطرات پر بار در هنگام رعد و برق تشکیل می شوند. یک میدان الکتریکی قوی باعث می شود که قطرات نیز با الکتریسیته شارژ شوند.
مسئله تناوب رعد و برق در ادبیات غرب در دهه 80 قرن گذشته مطرح شد. بسیاری از محققان آثار خود را به روشن شدن این موضوع اختصاص دادند، مانند زنگر، کراسنر، بزولد، ریدر و غیره. بنابراین، بزولد به تناوب 11 روزه رعد و برق و سپس پردازش پدیده های رعد و برق برای آلمان جنوبی برای سال های 1800-1887 اشاره کرد. . یک دوره 25.84 روزه دریافت کرد. در سال 1900 رادر دو دوره را برای فراوانی طوفان های تندری در لدبرگ برای سال های 1891-1894 یافت، یعنی: 27.5 و 33 روز. اولین دوره از این دوره ها نزدیک به دوره چرخش خورشید به دور محور خود است و تقریباً با دوره گرمسیری قمری (27.3) منطبق است. در همان زمان، سعی شد تناوب رعد و برق با فرآیند تشکیل لکه های خورشیدی مقایسه شود. یک دوره یازده ساله در تعداد رعد و برق توسط هس برای سوئیس کشف شد.
در روسیه، D. O. Svyatsky، بر اساس مطالعات خود در مورد تناوب رعد و برق، جداول و نمودارهایی به دست آورد که از آنها هر دو دوره تکرار امواج به اصطلاح رعد و برق برای روسیه وسیع اروپایی به وضوح قابل مشاهده است، اولین - در 24 - 26، دوم - در 26 - 28 روز، بنابراین و ارتباط بین پدیده رعد و برق و فعالیت لکه های خورشیدی. دوره های حاصل به قدری واقع بینانه بود که امکان برنامه ریزی برای عبور چنین "امواج رعد و برق" چندین ماه قبل از تابستان وجود داشت. خطا به بیش از 1 - 2 روز نمی رسد، در اغلب موارد یک تطابق کامل به دست می آید.
پردازش مشاهدات فعالیت های رعد و برق انجام شده در سال های اخیر توسط Faas نشان می دهد که برای کل قلمرو بخش اروپایی اتحاد جماهیر شوروی، دوره های 26 و 13 (نیم دوره) روز اغلب و سالانه رخ می دهد. اولی دوباره مقدار بسیار نزدیک به چرخش خورشید به دور محورش است. تحقیقات در مورد وابستگی پدیده های رعد و برق در مسکو به فعالیت خورشید در سال های اخیر توسط A.P. Moiseev انجام شده است که با مشاهده دقیق تشکیل لکه های خورشیدی و رعد و برق از سال 1915 تا 1926 به این نتیجه رسید که تعداد و شدت رعد و برق ها به طور متوسط مطابق با مساحت لکه های خورشیدی است که از نصف النهار مرکزی خورشید می گذرد. طوفان های تندری با افزایش تعداد لکه های خورشیدی بیشتر و تشدید شدند و پس از عبور گروه های بزرگی از لکه های خورشیدی از وسط قرص خورشیدی به بیشترین شدت خود رسیدند. بنابراین، سیر بلندمدت منحنی فرکانس رعد و برق و سیر منحنی عدد لکه‌های خورشیدی به خوبی منطبق هستند. مویزف سپس واقعیت جالب دیگری را بررسی کرد، یعنی توزیع روزانه رعد و برق ها بر حسب ساعت. اولین حداکثر روزانه در ساعت 12 تا 13 بعد از ظهر به وقت محلی رخ می دهد. سپس از 14-15 یک کاهش جزئی وجود دارد، در ساعت 15-16 حداکثر اصلی رخ می دهد و سپس منحنی کاهش می یابد. به احتمال زیاد، این پدیده ها هم به تابش مستقیم خورشید و یونیزاسیون هوا و هم به تغییرات دما مربوط می شوند. از تحقیقات Moiseev مشخص است که در لحظات حداکثر فعالیت خورشیدی و همچنین نزدیک به لحظه حداقل، فعالیت رعد و برق شدیدترین است و در لحظات حداکثر آن بسیار بارزتر است. این تا حدودی با موضع حمایت شده توسط بتزولد و هس در تضاد است که حداقل فرکانس رعد و برق با ماکزیمم فعالیت خورشیدی فاس مطابقت دارد. لکه های خورشیدی از طریق نصف النهار مرکزی خورشید. برای سال 1926، هیچ نتیجه مثبتی به دست نیامد، اما در سال 1923 ارتباط بسیار نزدیکی بین پدیده ها مشاهده شد. این را می‌توان با این واقعیت توضیح داد که در طول حداکثر سال‌ها، لکه‌های خورشیدی نزدیک‌تر به استوا گروه‌بندی می‌شوند و از نزدیک مرکز ظاهری قرص خورشیدی عبور می‌کنند. در این شرایط، تأثیر آزاردهنده آنها بر روی زمین را باید بزرگترین در نظر گرفت. بسیاری از محققان سعی کرده‌اند دوره‌های دیگری از طوفان‌های تندری را بیابند، اما نوسانات در فعالیت‌های رعد و برق از موادی که در اختیار ما هستند هنوز برای تشخیص بسیار دشوار است و امکان ایجاد هیچ الگوی کلی را ممکن نمی‌سازد. در هر صورت این سوال به مرور زمان توجه تعداد فزاینده ای از محققین را به خود جلب کرده است.
تعداد رعد و برق ها و شدت آنها به طریق خاصی بر روی شخص و دارایی او منعکس می شود. بنابراین، از داده های آماری استناد شده توسط بودین، واضح است که حداکثر مرگ و میر ناشی از برخورد رعد و برق در سال های حداکثر تنش در فعالیت خورشید، و حداقل آنها - در سال های حداقل لکه های خورشیدی است. در همان زمان، جنگل‌بان روسی، تیورین، خاطرنشان می‌کند که طبق تحقیقات انجام‌شده بر روی مواد انبوه، آتش‌سوزی‌ها در منطقه جنگلی بریانسک در سال‌های 1872، 1860، 1852، 183b، 1810، 1797، 1776 و 1753 شخصیتی خود به خود به خود گرفتند. در جنگل های شمال نیز می توان به تناوب به طور متوسط 20 سال اشاره کرد و تاریخ آتش سوزی جنگل های شمال در بسیاری از موارد با تاریخ های ذکر شده منطبق است که تأثیر همان علت را نشان می دهد - دوران خشکی برخی از آنها در سالهای حداکثر فعالیت خورشید قرار می گیرند. می توان اشاره کرد که در جریان روزانه فعالیت رعد و برق و در سیر روزانه تعداد آتش سوزی های ناشی از رعد و برق نیز رابطه خوبی مشاهده می شود.
فصل 2. روش های به دست آوردن و پردازش داده های منبع
2.1 به دست آوردن مواد اولیه

این کار از داده های هواشناسی در مورد فعالیت رعد و برق در هفت ایستگاه جمهوری تاتارستان استفاده کرد: Tetyushi (1940-1980)، Laishevo (1950-1980)، Kazan-Opornaya (1940-1967)، Kaybitsy (1940-1967)، Arsk (1940). -1980)، آگریز (1955-1967) و ایستگاه هواشناسی دانشگاه دولتی کازان (1940-1980). داده ها با نمونه گیری ده روزه ارائه شده است. تعداد روزهای با رعد و برق در هر دهه به عنوان شاخص فعالیت رعد و برق در نظر گرفته شد. و همچنین داده های ماهانه در مورد فعالیت خورشیدی - اعداد گرگ برای 1940-1980.
بر اساس داده‌های سال‌های ذکر شده، ویژگی‌های آماری اصلی برای شاخص‌های فعالیت رعد و برق محاسبه شد.
2.2 مشخصات آماری اساسی

هواشناسی با حجم عظیمی از مشاهدات سر و کار دارد که برای روشن شدن الگوهای موجود در فرآیندهای جوی باید تحلیل شوند. بنابراین، روش های آماری برای تجزیه و تحلیل آرایه های بزرگ از مشاهدات به طور گسترده ای در هواشناسی استفاده می شود. استفاده از روش های آماری قدرتمند مدرن به ارائه واضح تر حقایق و کشف بهتر روابط بین آنها کمک می کند.
مقدار متوسط سری های زمانی با استفاده از فرمول محاسبه می شود
? = ?Gi/N
کجا 1< i واریانس گسترش داده ها را نسبت به مقدار متوسط نشان می دهد و با فرمول پیدا می شود
?І = ?(Gi - ?)2 / N، جایی که 1< i کمیتی به نام انحراف معیار جذر واریانس است.
? = ?(Gi - ?)2 / N، جایی که 1< i محتمل ترین مقدار یک متغیر تصادفی، حالت، به طور فزاینده ای در هواشناسی استفاده می شود.
همچنین، عدم تقارن و کشیدگی برای توصیف کمیت های هواشناسی استفاده می شود.
اگر مقدار متوسط بزرگتر از حالت باشد، گفته می شود که توزیع فرکانس دارای انحراف مثبت است. اگر میانگین کمتر از حالت باشد، نامتقارن منفی است. ضریب عدم تقارن با استفاده از فرمول محاسبه می شود
A = ?(Gi - ?)3 / N?3، که در آن 1< i عدم تقارن در صورتی کوچک در نظر گرفته می شود که ضریب عدم تقارن |A|?0.25 باشد. عدم تقارن اگر 0.25 باشد متوسط است<|А|>0.5. عدم تقارن بزرگ است اگر 0.5 باشد<|А|>1.5. عدم تقارن بسیار زیاد اگر |A|>1.5. اگر |A|>0، توزیع دارای عدم تقارن سمت راست است، اگر |A|<0, то левостороннюю асиметрию.
برای توزیع های فرکانسی که مقادیر میانگین یکسانی دارند، عدم تقارن ممکن است در مقدار کشیدگی متفاوت باشد
E = ?(Gi - ?)؟ /ن؟؟ ، جایی که 1< i کورتوز کوچک در نظر گرفته می شود اگر |E|?0.5; متوسط اگر 1?|E|?3 و بزرگ اگر |E|>3. اگر -0.5?E?3، آنگاه کشیدگی به نرمال نزدیک می شود.
ضریب همبستگی مقداری است که رابطه بین دو سری همبسته را نشان می دهد.
فرمول ضریب همبستگی به صورت زیر است:
R = ?((Xi-X)*(Yi-Y))/ ?x?y
که در آن X و Y مقادیر متوسط هستند، ?x و ?y انحرافات استاندارد هستند.
ویژگی های ضریب همبستگی:
1. ضریب همبستگی متغیرهای مستقل صفر است.
2. ضریب همبستگی از جمع کردن هیچ عبارت ثابت (غیر تصادفی) به x و y تغییر نمی کند و همچنین از ضرب مقادیر x و y در اعداد مثبت (ثابت) تغییر نمی کند.
3. ضریب همبستگی هنگام حرکت از x و y به مقادیر نرمال شده تغییر نمی کند.
4. محدوده تغییر از -1 تا 1.
بررسی قابلیت اطمینان اتصال ضروری است.
اگر برای R تجربی حاصلضرب ¦R¦vN-1 بزرگتر از یک مقدار بحرانی خاص باشد، با قابلیت اطمینان S می توانیم ادعا کنیم که ضریب همبستگی قابل اعتماد خواهد بود (به طور قابل اعتمادی متفاوت از صفر).
تجزیه و تحلیل همبستگی امکان تعیین اهمیت (غیر تصادفی) تغییرات در یک متغیر تصادفی مشاهده شده و اندازه‌گیری شده در طول آزمایش را ممکن می‌سازد و به ما امکان می‌دهد شکل و جهت ارتباطات موجود بین ویژگی‌ها را تعیین کنیم. اما نه ضریب همبستگی و نه نسبت همبستگی اطلاعاتی در مورد این که یک مشخصه متغیر و مؤثر در هنگام تغییر ویژگی فاکتوریل مرتبط با آن چقدر می تواند تغییر کند، ارائه نمی دهد.
تابعی که به فرد اجازه می دهد مقادیر مورد انتظار یک مشخصه دیگر را بر اساس مقدار یک مشخصه در حضور یک همبستگی پیدا کند، رگرسیون نامیده می شود. تحلیل آماری رگرسیون را تحلیل رگرسیون می گویند. این سطح بالاتری از تجزیه و تحلیل آماری پدیده های توده ای است. تجزیه و تحلیل رگرسیون به شما امکان می دهد Y را بر اساس X پیش بینی کنید:
Yx-Y=(Rxy* ?y*(X-X))/ ?x (2.1)
Xy-X=(Rxy* ?x*(Y-Y))/ ?y (2.2)
در جایی که X و Y با میانگین مطابقت دارند، Xy و Yx میانگین های جزئی هستند، Rxy ضریب همبستگی است.
معادلات (2.1) و (2.2) را می توان به صورت زیر نوشت:
Yx=a+by*X (2.3)
Xy=a+bx*Y (2.4)
یک مشخصه مهم معادلات رگرسیون خطی، میانگین مربعات خطا است. به نظر می رسد این است:
برای معادله (2.3) Sy= ?y*v1-RIxy (2.5)
برای معادله (2.4) Sx= ?x*v1-RIxy (2.6)
خطاهای رگرسیون Sx و Sy تعیین منطقه احتمالی (اطمینان) رگرسیون خطی را ممکن می‌سازد، که در آن خط رگرسیون واقعی Yx (یا Xy) قرار دارد، یعنی. خط رگرسیون جمعیت
فصل 3. تجزیه و تحلیل محاسبات
3.1 توزیع ویژگی های آماری اساسی

بیایید برخی از ویژگی های آماری تعداد روزهای با رعد و برق در پردکامیه در هفت ایستگاه را در نظر بگیریم (جدول 1-7). با توجه به تعداد بسیار کم روزهای همراه با رعد و برق در زمستان، این کار دوره زمانی فروردین تا شهریور را در نظر می گیرد.
ایستگاه تتیوشی:
در ماه آوریل حداکثر مقدار متوسط ده روزه در دوره 3 ده روزه ماه مشاهده می شود = 0.20. مقادیر مودال در تمام دهه ها صفر است، از این رو فعالیت رعد و برق ضعیف است. حداکثر پراکندگی و انحراف معیار هم در دهه 3 مشاهده می شود؟ 2 = 0.31; ? =0.56. عدم تقارن با یک مقدار استثنایی بزرگ در دهه دوم A = 4.35 مشخص می شود. همچنین در دهه دوم مقدار زیادی کشیدگی E = 17.79 وجود دارد.
در ماه مه، به دلیل افزایش هجوم گرما، فعالیت رعد و برق افزایش می یابد. حداکثر مقدار میانگین ده روزه در دهه سوم مشاهده شد و به? =1.61. مقادیر مودال در تمام دهه ها برابر با صفر است. آیا حداکثر مقادیر پراکندگی و انحراف معیار در دهه سوم مشاهده شده است؟ 2 = 2.59; ?=1.61. مقادیر عدم تقارن و کشیدگی از دهه اول به دهه سوم کاهش می یابد (در دهه اول A = 1.23؛ E = 0.62؛ در دهه سوم A = 0.53؛ E = 0.95-).
در ماه ژوئن، حداکثر مقدار متوسط ده روزه در دوره ده روزه سوم = 2.07 رخ می دهد. افزایش در مقادیر پراکندگی و انحراف معیار نسبت به آوریل و می وجود دارد: حداکثر در دهه دوم (? 2 = 23.37؛ ? = 1.84)، حداقل در اولین (? 2 = 1.77; ? = 1.33) . مقادیر مدال در دو دهه اول برابر با صفر و در دهه سوم M=2 بود. عدم تقارن در تمام دهه ها در دهه سوم زیاد و مثبت است. کورتوز در دو دهه اول با مقادیر کوچک مشخص می شود.
بالاترین میانگین ده روزه در ماه جولای؟ =2.05 در دهه دوم. مقادیر مدال در دو دهه اول به ترتیب 1 و 2 در سوم - صفر است. حداکثر مقادیر پراکندگی و انحراف معیار در دهه دوم مشاهده می شود و به? به ترتیب 2=3.15 و?=1.77 حداقل در ده روز اول؟ به ترتیب 2=1.93 و?=1.39. عدم تقارن با مقادیر مثبت و بزرگ مشخص می شود: حداکثر در دهه اول A = 0.95، حداقل در دهه دوم A = 0.66. کشش در دهه دوم و سوم کوچک است و در دهه دوم دارای مقدار منفی است.
در ماه اوت، فعالیت رعد و برق کاهش می یابد. بیشترین میانگین ارزش ده روزه در ده روز اول مشاهده می شود؟ =1.78، کوچکترین در سوم است؟ = 0.78. مقادیر مدال در دهه اول و سوم برابر با صفر و در دوم - یک است. کاهش در مقادیر پراکندگی و انحراف استاندارد وجود دارد: حداکثر در دهه اول (? 2 = 3.33؛ ? = 1.82)، حداقل در دهه سوم (? 2 = 1.23; ? = 1.11). افزایش جزئی در مقادیر عدم تقارن و کشیدگی از دهه اول به دهه سوم وجود دارد: حداکثر در دهه سوم A = 1.62، E = 2.14، حداقل ها در دهه دوم A = 0.40، E = 0.82-.
در شهریور حداکثر مقدار میانگین ده روزه بود؟ =0.63 در ده روز اول ماه. مقادیر مودال صفر هستند. مقادیر پراکندگی و انحراف معیار از دهه اول به دهه سوم کاهش می یابد (? 2 = 0.84؛ ? = 0.92 - در دهه اول و ? 2 = 0.11;? = 0.33 - در دهه سوم).
با جمع بندی موارد فوق، نتیجه می گیریم که مقادیر چنین ویژگی های آماری مانند حالت، پراکندگی و انحراف استاندارد همراه با افزایش فعالیت رعد و برق افزایش می یابد: حداکثر مقادیر در اواخر ژوئن - اوایل جولای مشاهده می شود (شکل 1).
عکس. 1
برعکس، عدم تقارن و کشیدگی بیشترین مقدار را در طول حداقل فعالیت رعد و برق به خود می گیرند (فروردین، شهریور در دوره حداکثر فعالیت رعد و برق، عدم تقارن و کشیدگی با مقادیر زیاد مشخص می شوند، اما در مقایسه با آوریل و سپتامبر کوچکتر) شکل 2).
شکل 2
حداکثر فعالیت رعد و برق در اواخر ژوئن - اوایل جولای مشاهده شد (شکل 3).
شکل 3
بیایید ایستگاه های باقی مانده را بر اساس نمودارهای ساخته شده با استفاده از مقادیر آماری محاسبه شده در این ایستگاه ها تجزیه و تحلیل کنیم.
ایستگاه لایشوو:
شکل میانگین ده روز تعداد روزهای همراه با رعد و برق را نشان می دهد. نمودار نشان می دهد که حداکثر دو فعالیت طوفان تندری وجود دارد که در پایان خرداد و پایان تیرماه به ترتیب برابر با ?=2.71 و ?=2.52 است. همچنین می توان افزایش و کاهش ناگهانی را مشاهده کرد که نشان دهنده تغییرپذیری شدید شرایط آب و هوایی در این منطقه است (شکل 4).
شکل 4
حالت، پراکندگی و انحراف معیار در طول دوره از اواخر ژوئن تا اواخر جولای، که مربوط به دوره بیشترین فعالیت طوفان تندری است، بیشترین میزان را دارد. بیشترین پراکندگی در ده روز سوم تیرماه مشاهده شد و به میزان? 2 = 4.39 (شکل 5).
شکل 5
عدم تقارن و کشیدگی بیشترین مقدار خود را در ده روز دوم آوریل به دست می آورند (A = 5.57؛ E = 31). در طول حداقل فعالیت رعد و برق و در طول دوره حداکثر فعالیت رعد و برق، آنها با مقادیر کم مشخص می شوند (A = 0.13؛ E = -1.42) (شکل 6).
شکل 6
ایستگاه پشتیبانی Kzan:
در این ایستگاه افزایش و کاهش آرامی در فعالیت رعد و برق وجود دارد. حداکثر از اواخر ژوئن تا اواسط آگوست، با قدر مطلق 2.61 (شکل 7) طول می کشد.
شکل 7
مقادیر مدال در مقایسه با ایستگاه های قبلی کاملاً مشخص است. دو ماکزیمم اصلی M=3 در ده روز سوم خرداد و در ده روز دوم تیرماه مشاهده می شود. در همان زمان، پراکندگی و انحراف استاندارد به حداکثر خود می رسد (? 2 = 3.51؛ ? = 1.87) (شکل 8).
شکل 8
حداکثر عدم تقارن و کشیدگی در ده روز دوم آوریل (A=3.33؛ E=12.58) و ده روز سوم شهریور (A=4.08؛ E=17.87) مشاهده می شود. حداقل در ده روز سوم جولای مشاهده شد (A=0.005؛ E=-1.47) (شکل 9).
شکل 9
ایستگاه Kaybitsy:
حداکثر مقدار متوسط در ده روز دوم خرداد = 2.79. افزایش ناگهانی و کاهش صاف در فعالیت طوفان رعد و برق مشاهده می شود (شکل 10).
برنج. 10
مقدار مودال حداکثر مقدار خود را در ده روز دوم ژوئن M=4 می گیرد. در عین حال، پراکندگی و انحراف استاندارد نیز حداکثر هستند (? 2 = 4.99؛ ? = 2.23) (شکل 11).
شکل 11
عدم تقارن و کشیدگی با مقادیر بسیار زیاد در ده روز دوم آوریل (A=4.87؛ E=24.42) و ده روز سوم سپتامبر (A=5.29؛ E=28.00) مشخص می شود. حداقل در ده روز اول ژوئن (A = 0.52؛ E = -1.16) مشاهده شد (شکل 12).
شکل 12
ایستگاه ارسک:
در این ایستگاه، دو حداکثر فعالیت رعد و برق مشاهده می شود که در ده روز دوم ژوئن و ده روز سوم جولای = 2.02 رخ می دهد (شکل 13).
شکل 13
حداکثر پراکندگی و انحراف معیار در ده روز دوم ژوئن رخ می دهد که مصادف با حداکثر مقدار میانگین فعالیت رعد و برق است (? 2 = 3.97; ? = 1.99). حداکثر دوم فعالیت رعد و برق (ده روز سوم ژوئیه) نیز با مقادیر زیادی از پراکندگی و انحراف استاندارد (γ2 = 3.47؛ δ = 1.86) همراه است (شکل 14).
شکل 14
مقادیر استثنایی بزرگی از عدم تقارن و کشیدگی در ده روز اول آوریل وجود دارد (A=6.40؛ E=41.00). در ماه سپتامبر، این مقادیر نیز با مقادیر بزرگ مشخص می شوند (A = 3.79؛ E = 13.59 در ده روز سوم سپتامبر). حداقل در ده روز دوم جولای است (A = 0.46؛ E = -0.99) (شکل 15).
شکل 15
ایستگاه آگریز:
با توجه به حجم نمونه کوچک در این ایستگاه، ما فقط می توانیم فعالیت رعد و برق را به صورت مشروط قضاوت کنیم.
تغییر ناگهانی در فعالیت رعد و برق مشاهده می شود. حداکثر در ده روز سوم جولای = 2.92 است (شکل 16).
شکل 16
معنای مودال به خوبی بیان شده است. سه ماکزیمم M=2 در ده روز سوم اردیبهشت، در ده روز سوم خرداد و در ده روز دوم تیرماه مشاهده می شود. پراکندگی و انحراف معیار هر کدام دو ماکزیمم اصلی دارند که در ده روز دوم خرداد و ده روز سوم تیر رخ می دهد و برابر است؟ 2 = 5.08; ? =2.25 و؟ 2 = 4.91; ?=2.22 به ترتیب (شکل 17).
شکل 17
مقادیر استثنایی بزرگی از عدم تقارن و کشیدگی در تمام ده روز آوریل وجود دارد (A=3.61؛ E=13.00). دو حداقل اصلی: در ده روز دوم ماه می (A=0.42؛ E=1.46) و ده روز اول جولای (A=0.50؛ E=-1.16) (شکل 18).
شکل 18
ایستگاه KGU:
حداکثر مقدار میانگین در ده روز دوم خرداد رخ می دهد و ?=1.90 است. همچنین می توان به افزایش و کاهش آرام فعالیت طوفان رعد و برق اشاره کرد (شکل 19).
شکل 19
این حالت در ده روز دوم ژوئن (M=2) و ده روز اول جولای (M=2) به حداکثر مقادیر خود می رسد. پراکندگی و انحراف معیار بیشترین مقدار خود را در ده روز سوم ژوئیه می گیرند (? 2 = 2.75; ? = 1.66) (شکل 20).
شکل 20
در آوریل و سپتامبر، عدم تقارن و کشیدگی با مقادیر بسیار بزرگ مشخص می شود: در ده روز اول آوریل - A = 6.40. E=41.00، در ده روز سوم شهریور - A=4.35; E=17.79. حداقل عدم تقارن و کشیدگی در ده روز دوم جولای است (A = 0.61؛ E = 0.48) (شکل 21).
شکل 21
3.2 تجزیه و تحلیل روند

جزء غیر تصادفی و به آرامی در حال تغییر یک سری زمانی روند نامیده می شود.
در نتیجه پردازش داده ها، معادلات روند در هفت ایستگاه برای داده های ماهانه به دست آمد (جدول 8-14). محاسبات به مدت سه ماه انجام شد: می، جولای و سپتامبر.
در ایستگاه تتیوشی، افزایش فعالیت رعد و برق در ماه های بهار و پاییز و کاهش در تیرماه در مدت طولانی مشاهده شده است.
در ایستگاه در لایشوو در ماه مه، در یک دوره طولانی مدت، فعالیت رعد و برق افزایش می یابد (b = 0.0093) و در ماه های جولای و سپتامبر کاهش می یابد.
در ایستگاه های Kazan-Opornaya، Kaybitsy و Arsk، ضریب b در هر سه ماه مثبت است که مربوط به افزایش رعد و برق است.
در ایستگاه آگریز، به دلیل حجم نمونه کوچک، صحبت در مورد ماهیت تغییرات در شدت فعالیت رعد و برق دشوار است، اما می توان به این نکته اشاره کرد که در اردیبهشت و تیر کاهش و در شهریور افزایش رعد و برق وجود دارد. فعالیت.
در ایستگاه دانشگاه دولتی کازان در ماه می و ژوئیه ضریب b مثبت و در سپتامبر دارای علامت منفی است.
ضریب b در ماه جولای در ایستگاه حداکثر است. Kaybitsy (b=0.0577)، حداقل - در ماه جولای در ایستگاه. لایشوو
3.3 تجزیه و تحلیل وابستگی رگرسیون تعداد روزهای همراه با رعد و برق به اعداد گرگ

محاسبات برای ماه مرکزی تابستان - جولای (جدول 15) انجام شد، بنابراین، نمونه از سال 1940 تا 1980 40 ژوئیه N = بود.
با انجام محاسبات مناسب، نتایج زیر را به دست آوردیم:
احتمال اطمینان برای ضریب a در تمام ایستگاه ها عملاً صفر است. احتمال اعتماد برای ضریب b در اکثر ایستگاه ها نیز کمی با صفر متفاوت است و در محدوده 0.23?b?1.00 قرار دارد.
ضریب همبستگی در همه ایستگاه ها به استثنای ایستگاه. آگریز منفی است و از مقدار r=0.5 تجاوز نمی کند، ضریب تعیین در این ایستگاه ها از مقدار r2 =20.00 بیشتر نمی شود.
در ایستگاه ضریب همبستگی آگریز مثبت و بیشترین مقدار r = 0.51، احتمال اعتماد r2 = 25.90 است.
نتیجه

در نتیجه حدود و غیره................

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ چرا: رعد و برق چیست؟ کارتون آموزشی برای کودکان

✪ جایی که می توانید رعد و برق توپ را ببینید

✪ رعد و برق توپ / جن، جن، جت / پدیده رعد و برق

✪ اگر صاعقه به رودخانه برخورد کند چه اتفاقی می افتد

✪ سخت در یک رعد و برق، در آب، در گل! روی اسکوتر برقی ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

زیرنویس

جغرافیای رعد و برق

در همان زمان، حدود یک و نیم هزار رعد و برق بر روی زمین وجود دارد که شدت تخلیه به طور متوسط 100 رعد و برق در ثانیه برآورد شده است. توفان های تندری به طور نابرابر در سطح سیاره پخش می شوند. تقریباً ده برابر کمتر رعد و برق در اقیانوس ها نسبت به قاره ها وجود دارد. حدود 78٪ از تمام تخلیه های رعد و برق در منطقه استوایی و استوایی (از 30 درجه عرض شمالی تا 30 درجه عرض جغرافیایی جنوبی) متمرکز شده است. بیشترین فعالیت رعد و برق در آفریقای مرکزی رخ می دهد. در مناطق قطبی قطب شمال و قطب جنوب و بر فراز قطب ها، عملاً هیچ رعد و برقی وجود ندارد. شدت رعد و برق به دنبال خورشید است و حداکثر رعد و برق در تابستان (در عرض های جغرافیایی متوسط) و در ساعات بعدازظهر روز رخ می دهد. حداقل رعد و برق ثبت شده قبل از طلوع خورشید رخ می دهد. توفان های تندری نیز تحت تأثیر ویژگی های جغرافیایی منطقه هستند: مراکز رعد و برق قوی در مناطق کوهستانی هیمالیا و کوردیلرا قرار دارند.

میانگین سالانه روزهای همراه با رعد و برق در برخی از شهرهای روسیه:

شهر	تعداد روزهای همراه با رعد و برق
آرخانگلسک	20
آستاراخان	14
بارنائول	32
بلاگوشچنسک	28
بریانسک	28
ولادی وستوک	13
ولگوگراد	21
ورونژ	26
اکاترینبورگ	28
ایرکوتسک	15
کازان	28
کالینینگراد	18
کراسنویارسک	24
مسکو	24
مورمانسک	4
نیژنی نووگورود	28
نووسیبیرسک	20
اومسک	27
اورنبورگ	28
پتروپاولوفسک-کامچاتسکی	1
روستوف-آن-دون	31
سامارا	25
سن پترزبورگ	16
ساراتوف	28
سوچی	50
استاوروپل	26
سیکتیوکار	25
تومسک	24
اوفا	31
خاباروفسک	25
خانتی مانسیسک	20
چلیابینسک	24
چیتا	27
یوژنو ساخالینسک	7
یاکوتسک	12

مراحل توسعه یک ابر رعد و برق

شرایط لازم برای وقوع ابر رعد و برق عبارتند از وجود شرایط برای توسعه همرفت یا مکانیسم دیگری که جریان‌های رو به بالا از منبع رطوبت کافی برای تشکیل بارش ایجاد می‌کند و وجود ساختاری که در آن مقداری ابر ذرات در حالت مایع و برخی در حالت یخی هستند. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق در موارد زیر می شود:

با گرمایش ناهموار لایه هوای سطحی روی سطوح مختلف زیرین. به عنوان مثال، بر روی سطح آب و خشکی به دلیل اختلاف دمای آب و خاک. در شهرهای بزرگ، شدت همرفت بسیار بیشتر از مجاورت شهر است.
هنگامی که هوای گرم بالا می رود یا توسط هوای سرد در جبهه های جوی جابجا می شود. همرفت جوی در جبهه‌های جوی بسیار شدیدتر و فراوان‌تر از همرفت درون توده‌ای است. غالباً همرفت پیشانی همزمان با ابرهای نیمبوستراتوس و بارش پتویی ایجاد می‌شود که ابرهای کومولونیمبوس در حال توسعه را می‌پوشاند.
هنگامی که هوا در مناطق کوهستانی بالا می رود. حتی ارتفاعات کوچک در منطقه منجر به افزایش تشکیل ابر (به دلیل همرفت اجباری) می شود. کوه های مرتفع شرایط سختی را برای توسعه همرفت ایجاد می کنند و تقریباً همیشه فرکانس و شدت آن را افزایش می دهند.

همه ابرهای رعد و برق، صرف نظر از نوعشان، از مرحله ابر کومولوس، مرحله ابر رعد و برق بالغ و مرحله شکست پیش می روند.

طبقه بندی ابرهای رعد و برق

در قرن بیستم، طوفان‌های تندری بر اساس شرایط شکل‌گیری آن‌ها طبقه‌بندی می‌شدند: درون توده‌ای، پیشانی یا کوه‌نگاری. در حال حاضر طبقه بندی رعد و برق ها بر اساس ویژگی های خود رعد و برق رایج تر است و این ویژگی ها عمدتاً به محیط هواشناسی که در آن رعد و برق ایجاد می شود بستگی دارد.
شرط لازم اصلی برای تشکیل ابرهای رعد و برق، وضعیت ناپایداری جو است که جریان های صعودی را تشکیل می دهد. بسته به اندازه و قدرت این گونه جریان ها، ابرهای رعد و برق از انواع مختلفی تشکیل می شوند.

تک سلولی

ابرهای کومولونیمبوس تک سلولی (Cb) در روزهای با باد کم در یک میدان فشار کم گرادیان ایجاد می‌شوند. به آنها درون توده ای یا محلی نیز می گویند. آنها از یک سلول همرفتی با جریان رو به بالا در قسمت مرکزی آن تشکیل شده‌اند، می‌توانند به شدت رعد و برق و تگرگ برسند و با بارش به سرعت فرو بریزند. ابعاد چنین ابری عبارتند از: عرضی - 5-20 کیلومتر، عمودی - 8-12 کیلومتر، طول عمر - حدود 30 دقیقه، گاهی اوقات تا 1 ساعت. پس از رعد و برق تغییرات عمده ای در آب و هوا وجود ندارد.
تشکیل ابر با تشکیل یک ابر کومولوس با آب و هوای منصفانه (Cumulus humilis) آغاز می شود. در شرایط مساعد، ابرهای کومولوس حاصل در هر دو جهت عمودی و افقی به سرعت رشد می کنند، در حالی که جریان های رو به بالا تقریباً در کل حجم ابر قرار دارند و از 5 متر بر ثانیه به 15-20 متر بر ثانیه افزایش می یابند. جریان های نزولی بسیار ضعیف هستند. هوای اطراف به دلیل اختلاط در مرز و بالای ابر به طور فعال به داخل ابر نفوذ می کند. ابر وارد مرحله میانی کومولوس (Cumulus mediocris) می شود. کوچکترین قطرات آب که در نتیجه تراکم در چنین ابری ایجاد می شوند به قطرات بزرگتر ادغام می شوند که توسط جریان های صعودی قدرتمند به سمت بالا منتقل می شوند. ابر هنوز همگن است و از قطرات آب تشکیل شده است که توسط یک جریان صعودی نگه داشته شده است - هیچ بارندگی نمی بارد. در بالای ابر، هنگامی که ذرات آب وارد منطقه دمای منفی می شوند، قطرات به تدریج شروع به تبدیل شدن به بلورهای یخ می کنند. ابر وارد مرحله ابر کومولوس قدرتمند (Cumulus congestus) می شود. ترکیب ترکیبی ابر منجر به بزرگ شدن عناصر ابر و ایجاد شرایط برای بارش و تشکیل رعد و برق می شود. چنین ابری کومولونیمبوس (Cumulonimbus) یا (در مورد خاص) کومولونیمبوس طاس (Cumulonimbus calvus) نامیده می شود. جریان عمودی در آن به 25 متر بر ثانیه می رسد و سطح قله به ارتفاع 7-8 کیلومتر می رسد.
ذرات بارندگی در حال تبخیر هوای اطراف را خنک می کنند که منجر به تشدید بیشتر جریان های پایین می شود. در مرحله بلوغ، هر دو جریان هوا به سمت بالا و پایین به طور همزمان در ابر وجود دارند.
در مرحله فروپاشی در ابر، جریان های رو به پایین غالب است که به تدریج کل ابر را می پوشاند.

رعد و برق خوشه ای چند سلولی

این رایج ترین نوع طوفان تندری است که با اختلالات مزو مقیاس (دارای مقیاس 10 تا 1000 کیلومتر) همراه است. یک خوشه چند سلولی شامل گروهی از سلول های رعد و برق است که به صورت یک واحد حرکت می کنند، اگرچه هر سلول در خوشه در مرحله متفاوتی از توسعه ابرهای رعد و برق قرار دارد. سلول های رعد و برق بالغ معمولاً در قسمت مرکزی خوشه قرار دارند و سلول های در حال پوسیدگی در سمت بادگیر خوشه قرار دارند. اندازه عرضی آنها 20-40 کیلومتر است، قله های آنها اغلب به تروپوپوز می رسد و به استراتوسفر نفوذ می کند. رعد و برق های خوشه ای چند سلولی می توانند تگرگ، بارش باران و وزش باد نسبتا ضعیف را ایجاد کنند. هر سلول جداگانه در یک خوشه چند سلولی حدود 20 دقیقه بالغ می ماند. خود خوشه چند سلولی می تواند چندین ساعت وجود داشته باشد. این نوع رعد و برق معمولاً شدیدتر از طوفان تندری تک سلولی است، اما بسیار ضعیف تر از طوفان ابرسلولی است.

رعد و برق خطی چند سلولی (خطوط توفانی)

رعد و برق خطی چند سلولی خطی از طوفان های تندری با یک جبهه طوفانی طولانی و به خوبی توسعه یافته در لبه جلویی است. خط اسکوال ممکن است ممتد یا حاوی شکاف باشد. یک خط چند سلولی نزدیک به یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود که معمولاً افق را در سمت غربی (در نیمکره شمالی) می پوشاند. تعداد زیادی از جریان‌های هوای صعودی/نزولی با فاصله نزدیک به ما این امکان را می‌دهد که این مجموعه طوفان‌های تندری را به عنوان چند سلولی معرفی کنیم، اگرچه ساختار رعد و برق آن به شدت با یک طوفان خوشه‌ای چند سلولی متفاوت است. خطوط سنگلاخ می توانند تگرگ بزرگ (به قطر بیش از 2 سانتی متر) و رگبارهای شدید ایجاد کنند، اما معروفند که آنها جریان های پایینی قوی و قیچی های بادی تولید می کنند که برای هوانوردی خطرناک است. یک اسکال لاین از نظر خواص شبیه به جبهه سرد است، اما نتیجه محلی فعالیت طوفان است. غالباً یک خط خفگی جلوتر از یک جبهه سرد رخ می دهد. در تصاویر رادار، این سیستم شبیه پژواک کمانی است. این پدیده برای آمریکای شمالی در اروپا و قلمرو اروپایی روسیه کمتر مشاهده می شود.

رعد و برق سوپرسل

ابر سلول بسیار سازمان یافته ترین ابر رعد و برق است. ابرهای سوپرسل نسبتاً کمیاب هستند، اما بزرگترین تهدید را برای سلامتی و زندگی انسان و دارایی آنها به شمار می‌روند. ابر ابر سلولی شبیه به یک ابر تک سلولی است که هر دو دارای یک منطقه جریان صعودی هستند. تفاوت در اندازه سوپرسل نهفته است: قطر حدود 50 کیلومتر، ارتفاع - 10-15 کیلومتر (اغلب مرز بالایی به استراتوسفر نفوذ می کند) با سندان نیم دایره ای منفرد. سرعت جریان رو به بالا در یک ابر ابر سلولی بسیار بیشتر از سایر انواع ابرهای رعد و برق است: تا 40-60 متر بر ثانیه. ویژگی اصلی که ابر ابرسلولی را از سایر انواع ابرها متمایز می کند وجود چرخش است. جریان صعودی چرخشی در ابر ابرسلولی (که در اصطلاح رادار مزوسیکلون نامیده می‌شود) پدیده‌های آب و هوایی شدید مانند تگرگ بزرگ (قطر 2 تا 5 سانتی‌متر، گاهی اوقات بیشتر)، رگبار با سرعت‌های تا 40 متر بر ثانیه و گردبادهای مخرب قوی ایجاد می‌کند. شرایط محیطی عامل اصلی تشکیل ابر ابر سلولی است. یک ناپایداری همرفتی بسیار قوی هوا مورد نیاز است. دمای هوای نزدیک زمین (قبل از رعد و برق) باید +27...+30 و بالاتر باشد، اما شرط اصلی لازم وزش باد با جهت متغیر است که باعث چرخش شود. چنین شرایطی با برش باد در تروپوسفر میانی به دست می آید. بارندگی تشکیل شده در جریان بالادستی در امتداد سطح بالایی ابر توسط جریانی قوی به سمت ناحیه جریان رو به پایین منتقل می شود. بنابراین، مناطق جریان صعودی و نزولی در فضا از هم جدا می شوند که عمر ابر را برای مدت طولانی تضمین می کند. معمولاً باران خفیفی در لبه جلویی ابر ابر سلولی وجود دارد. بارندگی شدید در نزدیکی منطقه بالارونده رخ می دهد و شدیدترین بارش و تگرگ بزرگ در شمال شرقی منطقه اصلی بالابر رخ می دهد. خطرناک ترین شرایط در نزدیکی منطقه اصلی جریان بالا (معمولاً به سمت عقب طوفان) مشاهده می شود.

مشخصات فیزیکی ابرهای تندری

مطالعات هواپیماها و رادارها نشان می دهد که یک سلول رعد و برق معمولاً به ارتفاع حدود 8-10 کیلومتر می رسد و حدود 30 دقیقه عمر می کند. یک طوفان تندری جدا شده معمولاً از چندین سلول در مراحل مختلف رشد تشکیل شده است و حدود یک ساعت طول می کشد. رعد و برق های بزرگ می توانند ده ها کیلومتر قطر داشته باشند، قله آنها می تواند به ارتفاع بیش از 18 کیلومتر برسد و می تواند ساعت ها ادامه یابد.

به سمت بالا و پایین جریان دارد

جریان های صعودی و پایینی در طوفان های تندری جدا شده معمولاً بین 0.5 تا 2.5 کیلومتر قطر و 3 تا 8 کیلومتر ارتفاع دارند. گاهی اوقات قطر جریان صعودی می تواند به 4 کیلومتر برسد. در نزدیکی سطح زمین، قطر نهرها معمولاً افزایش می یابد و سرعت آنها در مقایسه با نهرهای بلندتر کاهش می یابد. سرعت مشخصه جریان صعودی در محدوده 5 تا 10 متر بر ثانیه است و در بالای رعد و برق های بزرگ به 20 متر بر ثانیه می رسد. هواپیماهای تحقیقاتی که از میان ابرهای رعد و برق در ارتفاع 10000 متری پرواز می کنند، سرعت بالارفتن بیش از 30 متر بر ثانیه را ثبت می کنند. قوی ترین جریان های صعودی در طوفان های تندری سازمان یافته مشاهده می شود.

اسکال

در برخی از رعد و برق ها، جریان های شدید هوا به سمت پایین رخ می دهد و بادهایی با نیروی مخرب در سطح زمین ایجاد می کند. بسته به اندازه آنها، به این گونه جریان های رو به پایین اسکوال یا میکروسکوال می گویند. یک اسکال با قطر بیش از 4 کیلومتر می تواند بادهایی با سرعت 60 متر بر ثانیه ایجاد کند. میکروسکوال ها از نظر اندازه کوچکتر هستند، اما سرعت باد تا 75 متر بر ثانیه ایجاد می کنند. اگر از هوای به اندازه کافی گرم و مرطوب، رعد و برق مولد طوفان تشکیل شود، آنگاه میکروسکوال با بارش شدید باران همراه خواهد بود. با این حال، اگر یک طوفان رعد و برق از هوای خشک تشکیل شود، بارش ممکن است در هنگام سقوط تبخیر شود (باندهای بارش در هوا یا virga)، و میکروسکوال خشک خواهد شد. بادهای رو به پایین یک خطر جدی برای هواپیماها هستند، به ویژه در هنگام برخاستن یا فرود، زیرا بادهای نزدیک به زمین با تغییرات ناگهانی شدید در سرعت و جهت ایجاد می کنند.

توسعه عمودی

به طور کلی، یک ابر همرفتی فعال تا زمانی که شناوری خود را از دست بدهد بالا خواهد آمد. از دست دادن شناوری با بار ایجاد شده توسط بارش تشکیل شده در یک محیط ابری یا مخلوط شدن با هوای سرد خشک اطراف یا ترکیبی از این دو فرآیند مرتبط است. رشد ابرها همچنین می تواند توسط یک لایه وارونگی مسدود کننده متوقف شود، یعنی لایه ای که دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد. به طور معمول، ارتفاع ابرهای رعد و برق به حدود 10 کیلومتر می رسد، اما گاهی اوقات به ارتفاع بیش از 20 کیلومتر می رسد. هنگامی که میزان رطوبت و ناپایداری جو بالا باشد، با بادهای مساعد، ابر می تواند به سمت تروپوپوز رشد کند، لایه ای که تروپوسفر را از استراتوسفر جدا می کند. تروپوپوز با دمایی مشخص می شود که با افزایش ارتفاع تقریباً ثابت می ماند و به عنوان منطقه ای با ثبات بالا شناخته می شود. به محض اینکه جریان صعودی شروع به نزدیک شدن به استراتوسفر می کند، خیلی زود هوا در بالای ابر سردتر و سنگین تر از هوای اطراف می شود و رشد قسمت بالایی متوقف می شود. ارتفاع تروپوپوز به عرض جغرافیایی منطقه و فصل سال بستگی دارد. از 8 کیلومتر در مناطق قطبی تا 18 کیلومتر و بالاتر در نزدیکی خط استوا متغیر است.

هنگامی که یک ابر همرفتی کومولوس به لایه مسدود کننده وارونگی tropopause می رسد، شروع به گسترش به سمت بیرون می کند و مشخصه " سندان" ابرهای رعد و برق را تشکیل می دهد. بادهایی که در ارتفاع سندان می وزند مواد ابری را در جهت باد می وزند.

آشفتگی

هواپیمایی که از میان ابرهای رعد و برق پرواز می کند (پرواز در ابرهای کومولونیمبوس ممنوع است) معمولاً با ضربه ای روبرو می شود که هواپیما را تحت تأثیر جریان های متلاطم ابر به بالا، پایین و به طرفین پرتاب می کند. تلاطم جوی باعث ایجاد احساس ناراحتی برای خدمه و مسافران هواپیما شده و باعث ایجاد استرس ناخواسته در هواپیما می شود. تلاطم در واحدهای مختلف اندازه گیری می شود، اما اغلب آن را در واحدهای g - شتاب سقوط آزاد (1g = 9.8 m/s2) تعریف می کنند. تلاطم یک گرمی باعث ایجاد تلاطم می شود که برای هواپیما خطرناک است. در بالای رعد و برق های شدید، شتاب عمودی تا سه گرم ثبت شده است.

جنبش

سرعت و حرکت یک ابر رعد و برق به جهت باد بستگی دارد، در درجه اول، برهمکنش جریان های صعودی و نزولی ابر با جریان های هوای حامل در لایه های میانی جو که در آن رعد و برق ایجاد می شود. سرعت یک رعد و برق جدا شده معمولاً حدود 20 کیلومتر در ساعت است، اما برخی از رعد و برق ها بسیار سریعتر حرکت می کنند. در شرایط شدید، یک ابر رعد و برق می تواند با سرعت 65-80 کیلومتر در ساعت در هنگام عبور از جبهه های سرد فعال حرکت کند. در اکثر طوفان های تندری، با پراکندگی سلول های رعد و برق قدیمی، سلول های رعد و برق جدید پشت سر هم ظاهر می شوند. در بادهای خفیف، یک سلول منفرد می تواند در طول عمر خود مسافت بسیار کوتاهی را طی کند، کمتر از دو کیلومتر. با این حال، در طوفان‌های تندری بزرگ‌تر، سلول‌های جدید توسط جریان رو به پایینی که از یک سلول بالغ جریان می‌یابد، ایجاد می‌شوند و ظاهر حرکت سریعی را به وجود می‌آورند که همیشه با جهت باد منطبق نیست. در طوفان های تندری چند سلولی بزرگ، الگویی وجود دارد که در آن سلول جدیدی در سمت راست جریان هوای حامل در نیمکره شمالی و در سمت چپ جهت حامل در نیمکره جنوبی تشکیل می شود.

انرژی

انرژی که یک طوفان رعد و برق را تحریک می کند از گرمای نهان آزاد شده در هنگام متراکم شدن بخار آب و تشکیل قطرات ابر ناشی می شود. به ازای هر گرم آبی که در جو متراکم می شود، تقریباً 600 کالری گرما آزاد می شود. هنگامی که قطرات آب در بالای ابر یخ می زند، 80 کالری اضافی در هر گرم آزاد می شود. انرژی گرمایی نهان آزاد شده تا حدی به انرژی جنبشی جریان رو به بالا تبدیل می شود. تخمین تقریبی از انرژی کل یک طوفان رعد و برق را می توان بر اساس مقدار کل آبی که به عنوان بارش از ابر ریخته شده است، انجام داد. انرژی معمولی در حدود 100 میلیون کیلووات ساعت است که تقریباً معادل یک بار هسته ای 20 کیلوتنی است (اگرچه این انرژی در حجم بسیار بیشتری از فضا و در مدت زمان طولانی تری آزاد می شود). رعد و برق های چند سلولی بزرگ می توانند ده ها و صدها برابر انرژی بیشتری داشته باشند.

پدیده های جوی زیر رعد و برق

جریان های نزولی و جبهه های زمخت

جریان های رو به پایین در طوفان های تندری در ارتفاعاتی رخ می دهد که دمای هوا کمتر از دمای منطقه اطراف است و این جریان پایین با شروع به ذوب ذرات بارش یخی و تبخیر قطرات ابر حتی سردتر می شود. هوا در جریان رو به پایین نه تنها متراکم تر از هوای اطراف است، بلکه دارای حرکت زاویه ای افقی است که متفاوت از هوای اطراف است. برای مثال، اگر در ارتفاع 10 کیلومتری یک جریان رو به پایین رخ دهد، آنگاه با سرعت افقی به میزان قابل توجهی بیشتر از سرعت باد در زمین به سطح زمین می رسد. در نزدیکی زمین، این هوا قبل از رعد و برق با سرعتی بیشتر از سرعت حرکت کل ابر به جلو منتقل می شود. به همین دلیل است که یک ناظر روی زمین نزدیک شدن یک طوفان رعد و برق را از طریق جریان هوای سرد حتی قبل از اینکه ابر رعد و برق در بالای سر قرار گیرد، احساس خواهد کرد. جریان نزولی که بر روی زمین پخش می شود، منطقه ای به عمق 500 متر تا 2 کیلومتر با تفاوت مشخص بین هوای سرد جریان و هوای گرم و مرطوب ایجاد می کند که از آن طوفان رعد و برق تشکیل می شود. عبور از چنین جبهه ی غلیظی به راحتی با افزایش باد و کاهش ناگهانی دما مشخص می شود. در عرض پنج دقیقه، دمای هوا می تواند 5 درجه سانتیگراد یا بیشتر کاهش یابد. یک اسکوال یک دروازه اسکال مشخص با محور افقی، کاهش شدید دما و تغییر جهت باد را تشکیل می دهد.

در موارد شدید، جلوی خمیده ایجاد شده توسط جریان رو به پایین می تواند به سرعت بیش از 50 متر بر ثانیه برسد و باعث تخریب خانه ها و محصولات شود. بیشتر اوقات، هنگامی که یک خط سازمان یافته از رعد و برق در شرایط باد شدید در سطوح متوسط ایجاد می شود، طوفان شدید رخ می دهد. در عین حال، مردم ممکن است فکر کنند که این تخریب ناشی از یک گردباد بوده است. اگر شاهدی وجود نداشته باشد که ابر قیفی شکل مشخصه یک گردباد را دیده باشد، می توان علت تخریب را با ماهیت تخریب ناشی از باد تعیین کرد. در گردبادها، تخریب به صورت دایره‌ای رخ می‌دهد و طوفان رعد و برق ناشی از جریان رو به پایین باعث تخریب در درجه اول در یک جهت می‌شود. هوای سرد معمولا با باران همراه است. در برخی موارد، قطرات باران با ریزش کاملاً تبخیر می‌شوند و در نتیجه یک رعد و برق خشک رخ می‌دهد. در وضعیت مخالف، نمونه ای از رعد و برق های شدید چند سلولی و ابرسلولی، باران شدید و تگرگ رخ می دهد که باعث سیل ناگهانی می شود.

گردبادها

گردباد یک گرداب قوی و در مقیاس کوچک در زیر ابرهای رعد و برق با محوری تقریباً عمودی اما اغلب منحنی است. از حاشیه تا مرکز گردباد، افت فشار 100-200 hPa مشاهده می شود. سرعت باد در گردبادها می تواند بیش از 100 متر بر ثانیه باشد و از نظر تئوری می تواند به سرعت صوت برسد. در روسیه، گردباد نسبتاً نادر رخ می دهد. بیشترین فراوانی گردبادها در جنوب بخش اروپایی روسیه رخ می دهد.

دوش ها

در طوفان‌های رعد و برق کوچک، پیک بارش شدید پنج دقیقه‌ای می‌تواند از ۱۲۰ میلی‌متر در ساعت تجاوز کند، اما همه باران‌های دیگر از شدت قدر کمتری برخوردارند. یک رعد و برق متوسط حدود 2000 متر مکعب باران تولید می کند، اما یک رعد و برق بزرگ می تواند ده برابر این میزان بارندگی را تولید کند. رعد و برق های سازمان یافته بزرگ مرتبط با سیستم های همرفتی در مقیاس متوسط می توانند 10 تا 1000 میلیون متر مکعب بارندگی ایجاد کنند.

ساختار الکتریکی یک ابر رعد و برق

توزیع و حرکت بارهای الکتریکی در داخل و اطراف یک ابر رعد و برق فرآیندی پیچیده و دائماً در حال تغییر است. با این وجود، می توان تصویری کلی از توزیع بارهای الکتریکی در مرحله بلوغ ابر ارائه داد. ساختار دوقطبی مثبت غالب به این صورت است که در آن بار مثبت در بالای ابر و بار منفی در زیر آن در داخل ابر قرار دارد. در پایه ابر و زیر آن بار مثبت کمتری وجود دارد. یون‌های جوی که تحت تأثیر میدان الکتریکی حرکت می‌کنند، لایه‌های غربالگری را در مرزهای ابر تشکیل می‌دهند و ساختار الکتریکی ابر را از یک ناظر خارجی می‌پوشانند. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که در شرایط جغرافیایی مختلف، بار منفی اصلی یک ابر رعد و برق در ارتفاعات با دمای محیطی از ۵- تا ۱۷- درجه سانتی‌گراد قرار دارد. هر چه سرعت جریان رو به بالا در ابر بیشتر باشد، مرکز بار منفی در ارتفاع بالاتری قرار می گیرد. چگالی بار فضایی در محدوده 1-10 C/km³ است. نسبت قابل توجهی از طوفان های تندری با ساختار بار معکوس وجود دارد: - یک بار منفی در قسمت بالایی ابر و یک بار مثبت در قسمت داخلی ابر، و همچنین یک ساختار پیچیده با چهار منطقه یا بیشتر از بارهای حجمی. از قطبیت های مختلف

مکانیزم برق رسانی

مکانیسم‌های زیادی برای توضیح شکل‌گیری ساختار الکتریکی یک ابر رعد و برق پیشنهاد شده‌اند و هنوز هم منطقه‌ای برای تحقیقات فعال است. فرضیه اصلی بر این واقعیت استوار است که اگر ذرات ابرهای بزرگتر و سنگین تر عمدتاً بار منفی داشته باشند و ذرات کوچک سبکتر بار مثبت داشته باشند، در این صورت جداسازی فضایی بارهای فضایی به دلیل این واقعیت است که ذرات بزرگ با سرعت بیشتری سقوط می کنند. اجزای ابر کوچک این مکانیسم به طور کلی با آزمایش های آزمایشگاهی سازگار است که انتقال بار قوی را نشان می دهد وقتی دانه های یخ (دانه ها ذرات متخلخلی هستند که از قطرات آب منجمد ساخته شده اند) یا تگرگ با کریستال های یخ در حضور قطرات آب فوق سرد شده برهم کنش می کنند. علامت و بزرگی بار منتقل شده در طول تماس ها به دمای هوای اطراف و محتوای آب ابر و همچنین به اندازه بلورهای یخ، سرعت برخورد و عوامل دیگر بستگی دارد. عمل سایر مکانیسم های الکتریکی نیز امکان پذیر است. هنگامی که مقدار بار الکتریکی حجمی انباشته شده در ابر به اندازه کافی بزرگ می شود، تخلیه رعد و برق بین مناطقی که دارای علامت مخالف هستند رخ می دهد. تخلیه همچنین می تواند بین ابر و زمین، ابر و جو خنثی یا ابر و یونوسفر رخ دهد. در یک رعد و برق معمولی، بین دو سوم تا 100 درصد تخلیه‌ها، تخلیه‌های درون ابری، بین ابری یا ابر به هوا است. باقی مانده تخلیه ابر به زمین است. در سال های اخیر، مشخص شده است که رعد و برق را می توان به طور مصنوعی در یک ابر آغاز کرد، که در شرایط عادی تبدیل به رعد و برق نمی شود. در ابرهایی که دارای مناطق برق‌دار هستند و میدان‌های الکتریکی ایجاد می‌کنند، رعد و برق می‌تواند توسط کوه‌ها، ساختمان‌های بلند، هواپیماها یا موشک‌هایی که خود را در منطقه‌ای از میدان‌های الکتریکی قوی می‌بینند آغاز شود.

اقدامات احتیاطی در هنگام رعد و برق

اقدامات پیشگیرانه به این دلیل است که صاعقه عمدتاً به اجسام بالاتر برخورد می کند. این به این دلیل اتفاق می افتد که تخلیه الکتریکی مسیر کمترین مقاومت، یعنی مسیر کوتاهتر را دنبال می کند.

در هنگام رعد و برق، هرگز نباید:

نزدیک خطوط برق باشید.
از باران زیر درختان (مخصوصاً افراد بلند یا تنها) پنهان شوید.
شنا کردن در آب (از آنجایی که سر شناگر از آب بیرون زده است، علاوه بر این، آب، به لطف مواد محلول در آن، هدایت الکتریکی خوبی دارد).
در فضای باز، در یک "میدان باز" باشید، زیرا در این حالت فرد به طور قابل توجهی از سطح بیرون زده است.
صعود به ارتفاعات، از جمله سقف خانه ها؛
استفاده از اشیاء فلزی؛
نزدیک پنجره باشید
دوچرخه سواری و موتور سیکلت؛
از تلفن همراه استفاده کنید (امواج الکترومغناطیسی رسانایی الکتریکی خوبی دارند).

عدم رعایت این قوانین اغلب منجر به مرگ یا سوختگی و صدمات شدید می شود.

رعد و برق - چیست؟ رعد و برقی که سراسر آسمان را می زند و رعد و برق های تهدیدآمیز از کجا می آیند؟ رعد و برق یک پدیده طبیعی است. رعد و برق که رعد و برق نامیده می شود، می تواند در داخل ابرها (کومولونیمبوس) یا بین ابرها تشکیل شود. آنها معمولا با رعد و برق همراه هستند. رعد و برق با باران شدید، بادهای شدید و اغلب تگرگ همراه است.

فعالیت

رعد و برق یکی از خطرناک ترین افراد است.

توسعه رعد و برق

چطور پیش میرود؟ فقط تحت شرایط خاصی شکل می گیرد. باید جریان‌های رطوبتی به سمت بالا وجود داشته باشد، و باید ساختاری وجود داشته باشد که یک بخش از ذرات در حالت یخی و دیگری در حالت مایع باشد. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق می شود در موارد متعددی رخ می دهد.

وقتی هوا در رشته کوه بالا می آید. حتی ارتفاعات کم می تواند منجر به افزایش تشکیل ابر شود. این همرفت اجباری است.

هر ابر رعد و برق، صرف نظر از نوع آن، لزوماً سه مرحله را طی می کند: کومولوس، بلوغ و زوال.

طبقه بندی

مدتی بود که رعد و برق فقط در محل رصد طبقه بندی می شد. آنها به عنوان مثال به دو دسته املایی، محلی و جلویی تقسیم شدند. در حال حاضر رعد و برق ها بر اساس ویژگی های بسته به محیط های هواشناسی که در آن ایجاد می شوند طبقه بندی می شوند. به دلیل ناپایداری جوی تشکیل می شوند. این شرط اصلی ایجاد ابرهای تندری است. ویژگی های چنین جریان هایی بسیار مهم است. بسته به قدرت و اندازه آنها، به ترتیب انواع مختلفی از ابرهای تندری تشکیل می شوند. چگونه تقسیم می شوند؟

2. خوشه چند سلولی. در اینجا مقیاس چشمگیرتر است - تا 1000 کیلومتر. یک خوشه چند سلولی گروهی از سلول های رعد و برق را می پوشاند که در مراحل مختلف شکل گیری و توسعه هستند و در عین حال یک کل را تشکیل می دهند. چگونه ساخته شده اند؟ سلول های رعد و برق بالغ در مرکز واقع شده اند. ابعاد عرضی آنها می تواند به 40 کیلومتر برسد. رعد و برق‌های چند سلولی خوشه‌ای وزش باد (با شدت اما نه شدید)، باران و تگرگ تولید می‌کنند. وجود یک سلول بالغ به نیم ساعت محدود می شود، اما خود خوشه می تواند چندین ساعت "زندگی" کند.

سرعت جنبش

مکانیزم برق رسانی

خود رعد و برق ها از کجا می آیند؟ دور ابرها و درون آنها مدام در حال حرکت هستند. این روند کاملاً پیچیده است. ساده ترین راه برای تصور کار بارهای الکتریکی در ابرهای بالغ. ساختار مثبت دوقطبی در آنها غالب است. چگونه توزیع می شود؟ بار مثبت در بالا قرار دارد و بار منفی در زیر آن و در داخل ابر قرار دارد. با توجه به فرضیه اصلی (این حوزه از علم را هنوز می توان کم کاوش شده در نظر گرفت)، ذرات سنگین تر و بزرگتر بار منفی دارند، در حالی که ذرات کوچک و سبک بار مثبت دارند. اولی سریعتر از دومی سقوط می کند. این امر باعث جداسازی فضایی بارهای فضایی می شود. این مکانیسم توسط آزمایشات آزمایشگاهی تایید شده است. ذرات دانه های یخ یا تگرگ می توانند انتقال بار قوی داشته باشند. بزرگی و علامت به محتوای آب ابر، دمای هوا (محیط) و سرعت برخورد (عوامل اصلی) بستگی دارد. تأثیر مکانیسم های دیگر را نمی توان رد کرد. تخلیه بین زمین و ابر (یا جو خنثی یا یونوسفر) رخ می دهد. در این لحظه است که می بینیم فلاش هایی در آسمان می زند. یا رعد و برق این فرآیند با صدای بلند (رعد و برق) همراه است.

رعد و برق یک فرآیند پیچیده است. مطالعه آن ممکن است چندین دهه و شاید حتی قرن ها طول بکشد.

رعد و برق یک تخلیه الکتریکی غول پیکر در جو است. رعد و برق در نتیجه تجمع بارهای الکتریکی در یک ابر رعد و برق رخ می دهد. با درخشش درخشان یک کانال خمیده عجیب همراه است، یک موج ضربه ای که در هوای اطراف منتشر می شود و در فاصله ای به یک موج صوتی تبدیل می شود. تظاهرات صوتی رعد و برق را رعد می گویند.

رعد و برق یک پدیده طبیعی مهیب است که به افراد و اموال آنها خسارت وارد می کند. این آسیب با آسیب مستقیم به افراد و حیوانات، آتش سوزی در اماکن مسکونی و صنعتی، انفجار اجسام خطرناک، آتش سوزی جنگل ها، تولید پالس الکترومغناطیسی قدرتمند و غیره همراه است. پالس الکترومغناطیسی رعد و برق مشکلات سازگاری الکترومغناطیسی را ایجاد می کند.

تقریباً 2000 تا 3000 مرکز رعد و برق روی زمین به طور همزمان وجود دارد و در هر ثانیه 100 تا 200 ضربه به سطح آن برخورد می کند.

توفان های تندری به طور نابرابر در سطح کره زمین پخش می شوند. فراوانی تشکیل آنها به زمان سال، زمان روز و زمین بستگی دارد. رعد و برق در خشکی 10 برابر بیشتر از اقیانوس ها است. رعد و برق در عصر و شب بیشتر از روز است. در عرض های جغرافیایی میانی نیمکره شمالی، رعد و برق عمدتاً از ماه می تا سپتامبر رخ می دهد. این دوره را فصل رعد و برق می نامند. در زمستان، رعد و برق نسبتاً نادر رخ می دهد.

در عرض های جغرافیایی میانی، زمین توسط 30-40٪ از تعداد کل رعد و برق برخورد می کند، 60-70٪ باقی مانده تخلیه بین ابرها یا بین قسمت های مختلف ابرها در عرض های جغرافیایی استوایی، ایزوترم 0 درجه سانتیگراد بالاتر از آن قرار دارد در عرض های جغرافیایی میانی بر این اساس، نواحی غلظت بارها در ابرها بیشتر است، بنابراین تخلیه به زمین قسمت کوچکتری را تشکیل می دهد.

شدت فعالیت رعد و برق در هر منطقه با میانگین تعداد ساعات رعد و برق در سال مشخص می شود. تعداد ساعات رعد و برق در عرض های جغرافیایی بالا حداقل است و به تدریج به سمت استوا افزایش می یابد، جایی که افزایش رطوبت هوا و درجه حرارت بالا، که به تشکیل ابرهای رعد و برق کمک می کند، تقریبا در طول سال مشاهده می شود.

در برخی مناطق (ارمنستان، جرثقیل کراسنودار، دونباس، کارپات ها) تعداد ساعت طوفان سالانه به 100 یا بیشتر می رسد.

در تعدادی از کشورها، آنها از یکی دیگر از ویژگی‌های کمتر مناسب فعالیت‌های رعد و برق استفاده می‌کنند: تعداد روزهای رعد و برق (به جای ساعت‌ها)، تا 180 روز رعد و برق در سال در آفریقای مرکزی مشاهده می‌شود. مالزی، پرو، ماداگاسکار - تا 140 روز، در برزیل، آمریکای مرکزی - 100-120 روز.

برای مشکلات عملی حفاظت در برابر صاعقه سازه های زمینی، چگالی ویژه برخورد صاعقه به زمین مهم است، به عنوان مثال. تعداد سالانه ضربه در هر 1 کیلومتر مربع از سطح زمین. در طول مدت سالانه رعد و برق تا h چگالی ویژه برخورد صاعقه به زمین تقریباً مستقیماً متناسب است این امر در روسیه امکان پذیرفتن همراه با تراکم خاص رعد و برق، یکی دیگر از ویژگی های فعالیت رعد و برق را فراهم کرد: میانگین تعداد صاعقه در هر 1 کیلومتر مربع از سطح زمین در هر 100 ساعت رعد و برق.

برنج. 9.1. وابستگی تعداد خاص صاعقه در هر 1 کیلومتر 2 مساحت زمین بر اساس تعداد روزهای رعد و برق در سال (خطوط چین نشان دهنده مساحت پراکندگی بر اساس داده های رصدی است)

اگر شدت فعالیت رعد و برق با تعداد روزهای رعد و برق سالانه بیان شود، آنگاه چگالی ویژه دبی در هر 1 کیلومتر مربع سطح به ازای هر عدد ساعت رعد و برق در سال را می توان از شکل 1 تخمین زد. 9.1. با این حال، باید در نظر داشت که با همین مقدار، چگالی ویژه برخورد صاعقه به زمین به دلیل تأثیر زمین و شرایط آب و هوایی در معرض تغییرات قابل توجهی است.

برای خاک کشورمان . هر چه تعداد روزهای رعد و برق در یک سال بیشتر باشد، طوفان طولانی تر خواهد بود. از این نتیجه می شود که رابطه غیرخطی است و بنابراین فعالیت رعد و برق را نمی توان به سادگی با تعداد برخورد رعد و برق در هر 1 کیلومتر مربع از سطح زمین در هر 100 ساعت رعد و برق مشخص کرد.

اجسامی که از سطح زمین بلند می شوند، به دلیل توسعه ضد رهبران از آنها، صاعقه را از منطقه ای بزرگتر از سرزمین اشغالی جمع آوری می کنند. با این حال، با در نظر گرفتن می توانیم تعداد برخورد رعد و برق در هر 100 ساعت رعد و برق را به یک سازه به طول تخمین بزنیم. آ، عرض که درو ارتفاع ن(ابعاد بر حسب متر) طبق فرمول