Когда начинается гроза, разряды молний изменяют физическое и химическое состояние воздуха, и не всегда это хорошо для нас и нашей техники. Недавно американскому спутнику удалось отследить это.
Наблюдение с помощью спутника TEMPO
Наверное, вы никогда не думали о том, что каждая вспышка пробегающей через небо молнии также высвобождает газ — оксид азота (NO), являющийся загрязнителем воздуха, и содержится, например, в выхлопных газах вашего автомобиля.
Однако именно это и происходит во время грозы. Впервые ученые из Мэрилендского университета смогли обнаружить молнию и ее влияние на качество воздуха, используя высокочастотные спутниковые наблюдения, получив ценное понимание того, как бури производят как загрязнения, так и критически важные химические соединения, помогающие очищать атмосферу Земли.
В течение нескольких дней в конце июня 2025 года профессор атмосферных и океанических наук университета Мэриленда Кеннет Пикеринг и ассоциированный опытный ученый Дейл Аллен использовали данные, полученные с помощью инструмента NASA «Загрязнение тропосферы: Мониторинг загрязнения (TEMPO), чтобы тщательно восточные штаты США Запущенный в 2023 году, TEMPO обычно отслеживает загрязнители воздуха в Северной Америке ежечасно с высоты 22,000 миль над Землей, но эксперимент Пикеринга и Аллена позволил им производить быстрые измерения диоксида азота, связанного с каждой бурей, наконец-то смогли изучать сложные процессы во время их возникновения в воздухе, а не соединять подсказки после того, как это уже произошло.
Роль молнии в природе
Когда молния попадает, возникают чрезвычайно высокие температуры, которые разрывают молекулы азота и кислорода в воздухе. В результате образуются оксиды азота — такие же загрязнители, как те, что выбрасываются автомобилями и другими источниками сжигания топлива, и они способствуют формированию озонового загрязнения.
В то время как автомобильные выхлопы загрязняют воздух вблизи земли, молния вызывает загрязнение высоко в атмосфере, где образующийся озон особенно эффективно влияет на глобальное потепление. Иногда это загрязнение и образующийся озон могут перемещаться к поверхности, ухудшая качество воздуха на сотни миль от места грозы. Аллен отмечает, что летом этот эффект усиливается из-за повышения температур и ускоренного образования озона.
Но молния не только создает загрязнение — она также вызывает образование гидроксильных радикалов, важных молекул, помогающих очищать атмосферу Земли, разлагая газы, такие как метан, являющийся важным фактором глобального потепления и фоновых уровней озона. Эксперимент с молнией предоставил исследователям критически важные знания об этой цепной реакции, вызванной молнией, связывая производство оксидов азота с гидроксильными »радикалами, что помогло им картографировать атмосферный состав и сложную молекулярную динамику, происходящую во время гроз.
«Из предыдущих исследований нашей группы и других мы считаем, что каждая вспышка молнии в среднем создает около 250 моль оксидов азота в небе, — сказал Аллен. — Однако эта цифра неопределенна, и производство оксидов азота отдельными вспышками варьируется по крайней мере в порядке величины. Мы считаем, что когда бури становятся более интенсивными, вспышки молнии становятся короче и производят меньше оксидов азота на вспышке. Это исследование позволит нам это доказать. Понимание того, как изменится следу от молнии в мире, где погода становится все более экстремальной, важно для формулирования моделей климата на будущее».
Улучшение прогнозирования качества воздуха с ТEMPO
Пикеринг и Аллен считают, что их эксперимент TEMPO имеет потенциальное реальное влияние на повседневную жизнь. Газ, образующийся во время гроз, может перемещаться на больших «конвейерах движущегося воздуха» и влиять на качество воздуха вдали от мест, где наблюдались грозы, заметил Аллен. Иногда грозы также способствуют образованию озона на уровне земли, что является основным компонентом смога и может вызвать астму и другие респираторные проблемы у людей.
«Для жителей горных районов, таких как Колорадо, эта информация может быть очень важной, поскольку грозы существенно влияют на озон на поверхности на больших высотах, — сказал Пикеринг. — Это может изменить то, как метеорологи предсказывают качество воздуха во время и после гроз в таких регионах».
Хотя Пикеринг и Аллен все еще анализируют свои ранние показания с TEMPO, они считают, что их эксперимент поможет ученым оценить, сколько загрязняющих газов в атмосфере Земли можно отнести к человеческой деятельности по сравнению с естественными процессами. Сейчас ученые, изучающие атмосферу, не уверены в количестве загрязнений, которые генерирует каждая вспышка молнии, но эксперимент TEMPO предоставляет сырые данные, которые закладывают основу для понимания того, как различные уровни интенсивности молнии могут влиять на местное и глобальное качество воздуха. Эксперимент также дает представление о способности атмосферы естественно разлагать загрязнители, такие как метан и другие вредные углеводороды.
Ученые хотят использовать данные эксперимента, чтобы сузить основные неопределенности в современных климатических моделях. Это будет способствовать лучшему прогнозированию и лучшим способам защитить наше здоровье и окружающую среду от природных и антропогенных загрязнений.
По материалам phys.org
