Гром – это звук , вызванный молнией . [1] [2] [3] В зависимости от расстояния и характера молнии она может варьироваться от длинного тихого грохота до внезапного громкого треска. Внезапное повышение температуры и, следовательно, давления , вызванное молнией, приводит к быстрому расширению воздуха на пути молнии . [4] В свою очередь, это расширение воздуха создает звуковую ударную волну , часто называемую «раскатом грома» или «раскатом грома». Научное изучение грома известно как бронтология , а иррациональный страх ( фобия ) грома называется бронтофобией .
Буква d в современном английском громе (от более раннего древнеанглийского þunor ) является эпентетической и теперь встречается также в современном голландском donder (ср. Среднеголландский donre ; также древнескандинавский þorr , древнефризский þuner , древневерхненемецкий donar , все в конечном итоге произошли от прагерманского * þunraz ). На латыни это слово звучало как tonare «громить». Имя скандинавского бога Тора происходит от древнескандинавского слова, обозначающего гром. [5]
Общий протоиндоевропейский корень — *tón-r̥ или * tar- , также встречается в галльском языке Taranis . [6]
Причина грома была предметом столетий спекуляций и научных исследований . [7] Раньше считалось, что оно было создано божествами, но древнегреческие философы приписывали это естественным причинам, таким как ветер, ударяющий по облакам ( Анаксимандр , Аристотель ) и движение воздуха внутри облаков ( Демокрит ). [8] Римский философ Лукреций считал, что это произошло из-за звука града , разбивающегося в облаках. [8]
В середине 19 века общепринятой теорией было то, что молния создает вакуум , а коллапс этого вакуума вызывает то, что известно как гром. [7]
В 20 веке сложилось мнение, что гром должен начинаться с ударной волны в воздухе из-за внезапного теплового расширения плазмы в канале молнии. [9] [8] Температура внутри канала молнии, измеренная с помощью спектрального анализа , меняется в течение 50 мкс существования, резко повышаясь от начальной температуры примерно 20 000 К до примерно 30 000 К, а затем постепенно снижаясь примерно до 10 000 К. средняя температура составляет около 20 400 К (20 100 ° C; 36 300 ° F). [10] Этот нагрев вызывает быстрое расширение наружу, воздействуя на окружающий более холодный воздух со скоростью, превышающей скорость распространения звука. Возникающий в результате движущийся наружу импульс представляет собой ударную волну, [11] по принципу аналогичную ударной волне, образующейся при взрыве или в передней части сверхзвукового самолета . Вблизи источника уровень звукового давления грома обычно составляет от 165 до 180 дБ , но в некоторых случаях может превышать 200 дБ. [12]
Экспериментальные исследования моделируемой молнии дали результаты, во многом соответствующие этой модели, хотя продолжаются споры о точных физических механизмах этого процесса. [13] [9] Другие причины также были предложены, полагаясь на электродинамические эффекты огромного тока, действующего на плазму в разряде молнии. [14]
Ударной волны от грома достаточно, чтобы причинить материальный ущерб [7] и травмы, например, ушиб внутренних органов , людям, находящимся поблизости [15]. Гром может привести к разрыву барабанных перепонок у людей, находящихся поблизости, что приведет к необратимому нарушению слуха . [7] Даже если нет, это может привести к временной глухоте. [7]
Ваврек и др. (nd) сообщили, что звуки грома делятся на категории в зависимости от громкости , продолжительности и высоты тона . [7] Хлопки – это громкие звуки продолжительностью от 0,2 до 2 секунд и более высокие тона. Раскаты – это звуки, меняющиеся по громкости и высоте. Роллы представляют собой неравномерную смесь громкости и высоты звука. Грохот менее громкий, длится дольше (до более 30 секунд) и имеет низкий тон. [16]
Инверсионный гром возникает, когда удары молнии между облаком и землей происходят во время температурной инверсии ; результирующие звуки грома имеют значительно большую акустическую энергию, чем с того же расстояния в неинверсионном состоянии. В инверсии воздух у земли холоднее, чем на высоте; Инверсии часто возникают, когда теплый влажный воздух проходит над холодным фронтом. При температурной инверсии звуковая энергия не может распространяться по вертикали, как это было бы при неинверсии, и, таким образом, концентрируется в приземном слое. [17]
Молния «облако-земля» (CG) обычно состоит из двух или более обратных ударов от земли к облаку. Более поздние обратные удары обладают большей акустической энергией, чем первые. [18]
Наиболее заметным аспектом молнии и грома является то, что молнию можно увидеть до того, как слышен гром. Это следствие того, что скорость света намного превышает скорость звука . Скорость звука в сухом воздухе составляет примерно 343 м/с (1130 футов/с) или 1236 км/ч (768 миль в час) при 20 °C (68 °F; 293 К). [19]
Это соответствует примерно 3 с/км (4,8 с/миль); произнесение «тысяча и один... тысяча два...» — это полезный метод подсчета секунд от восприятия данной вспышки молнии до восприятия ее грома (который можно использовать для измерения близости молнии ради безопасности). Таким образом, возьмите подсчитанные секунды и разделите их на пять, это даст расстояние в милях от удара молнии. [20]
Очень яркая вспышка молнии и почти одновременный резкий «треск» грома, громовой раскат , указывают, следовательно, на то, что удар молнии был совсем близко.
Ближняя молния сначала описывается как щелчок или звук рвущейся ткани, затем звук выстрела или громкий треск/щелканье, за которым следует непрерывный грохот. [7] Первые звуки исходят из головной части молнии, затем из ближней части обратного удара, затем из дальней части обратного удара. [7]
