Умови формування граду та особливості його структури

Згідно з кліматологічними даними, у більшості регіонів України град спостерігається в середньому від 2 до 4 днів за сезон. У гірських районах (Карпати та Кримські гори) це явище відбувається частіше: близько 6 – 8 днів на рік. Але все залежить від переважаючих синоптичних умов. Трапляються роки, коли грозова діяльність протягом усього літа слабка і тоді град може взагалі не спостерігатися.

Розмір градин найчастіше коливається у межах від 5 до 15 мм. У тих випадках, коли його діаметр перевищує вже 20 мм, град класифікують як стихійне природне явище. Максимально великі градини за умов нашого клімату можуть сягати розмірів 8 – 10 см у поперечнику, хоча це буває вкрай рідко.

У журналістиці та засобах масової інформації прийнято порівнювати розмір градин з горіхами, фруктами або яйцями, проте їхня форма зовсім не завжди буває ідеально кулястою. Метеорологічні спостереження показують, що градини частіше нагадують сплощений сфероїд: чим вони більші, тим більше сплюснуті. Так, у градини діаметром 5 мм співвідношення мінімального та максимального діаметрів (ексцентриситет) становить близько 0,95, тоді як у 5-сантиметрової вже близько 0,6.

Проте це лише спрощене пояснення. Насправді форма градин набагато складніша: це сфероїди з безліччю виступів та шипів, спрямованих у різні боки. При падінні на землю ці виступи можуть або танути, або відламуватись, і тому форму градини на стадії її утворення у хмарі відновити складно. Сучасні технології, такі як 3D-сканування градових хмар, дають змогу побачити величезну різноманітність форм градин.

Інтерес представляє і внутрішня структура градин: в них нерідко чергуються прозорі та каламутні (білясті) прошарки льоду. Щоб зрозуміти, як це відбувається, потрібно розібратися в механізмі їхнього росту. Утворення граду потребує одночасно трьох умов: наявність зародка (наприклад, замерзлої краплі води, сніжної крупи або їх злиплих грудочок), присутність переохолоджених крапель води у хмарі (вода в рідкому стані при температурі нижче 0°C) та потужні висхідні потоки повітря. Зародок, який піднімається повітряним потоком, може знаходитися всередині хмари упродовж 10 - 15 хвилин, поступово збільшуючись у розмірах. При цьому можливі два режими зростання – «сухий» та «вологий». У «сухому» режимі при відносно невеликій кількості крапель і дуже низькій температурі водяна пара сублімується на її поверхні (переходить з газоподібного стану відразу в твердий, минаючи рідку фазу), формуючи пухкий, матовий лід. Зростання відбувається повільно. У «вологому» режимі, навпаки, при великій кількості переохолоджених крапель і більш високій температурі ці крапельки замерзають практично миттєво при контакті з поверхнею градового зародка, створюючи гладкий, прозорий лід. Обидва режими можуть чергувати один одного кілька разів, що призводить до утворення характерної шаруватої структури.

Великі градини можуть мати виступи або «шипи», але це не є наслідком зіткнень із дрібнішими градинами. Вони формуються або в результаті танення та подальшого зростання бурульок на поверхні градини (у вологій фазі), або являють собою нарости льоду в «сухому» режимі.

Найбільші за розмірами градини формуються в так званих суперосередкових грозах - потужних купчасто-дощових хмарах з висхідним потоком повітря, що обертається (мезоциклоном). Швидкість цих потоків може досягати 40 - 50 м/с і вище, що дозволяє градинам протидіяти силі гравітації і тривалий час утримуватися у хмарі, збільшуючись у розмірах. Офіційний світовий рекорд на даний момент належить градині діаметром 20 см і вагою близько 1 кг, яка випала в липні 2010 року у Південній Дакоті (США). У Європі найбільшою вважається градина, яка випала в Італії 24 липня 2023 року – її діаметр склав 19 см. Такі гігантські градини здатні завдавати серйозних збитків: пошкоджувати автомобілі, теплиці, дахи і навіть загрожувати життю. Наприклад, у 1997 році в Румунії від граду загинуло четверо людей. Тому одне з ключових завдань метеорологів сьогодні — не лише передбачати, де і коли випаде град, а й оцінювати його можливий розмір, щоб запобігти жертв серед населення та мінімізувати економічні збитки.