Коли розпочинається гроза, розряди блискавок змінюють фізичний та хімічний стан повітря, і не завжди це добре для нас і нашої техніки. Нещодавно американському супутнику вдалося відстежити це.
Спостереження за допомогою супутника TEMPO
Напевне, ви ніколи не думали про те, що кожен спалах блискавки, що пробігає через небо, також вивільняє газ — оксид азоту (NO), що є забруднювачем повітря і міститься, наприклад, у вихлопних газах вашого автомобіля.
Проте саме це і відбувається під час грози. Уперше науковці з Університету Мериленду змогли виявити блискавку та її вплив на якість повітря, використовуючи високочастотні супутникові спостереження, отримавши цінне розуміння того, як бурі виробляють як забруднення, так і критично важливі хімічні сполуки, що допомагають очищати атмосферу Землі.
Упродовж кількох днів наприкінці червня 2025 року професор атмосферних і океанічних наук університету Мериленду Кеннет Пікерінг та асоційований дослідний науковець Дейл Аллен використовували дані, отримані за допомогою інструмента NASA «Забруднення тропосфери: Моніторинг забруднення» (TEMPO), щоб ретельно спостерігати за грозами, коли вони розвивалися, рухаючись через східні штати США. Запущений у 2023 році, TEMPO зазвичай відстежує забруднювачі повітря в Північній Америці щогодини з висоти 22,000 миль над Землею, але експеримент Пікерінга та Аллена дозволив їм робити швидкі вимірювання діоксиду азоту, пов’язаного з кожною бурею, з інтервалом у 10 хвилин. Завдяки вдосконаленим можливостям інструмента, вони нарешті змогли вивчати складні процеси під час їхнього виникнення у повітрі, а не з’єднувати підказки після того, як це вже сталося.
Роль блискавки в природі
Коли блискавка влучає, виникають надзвичайно високі температури, які розривають молекули азоту та кисню в повітрі. У результаті утворюються оксиди азоту — такі ж забруднювачі, як ті, що викидаються автомобілями та іншими джерелами спалювання пального, і вони сприяють формуванню озонового забруднення.
Поки автомобільні вихлопи забруднюють повітря поблизу землі, блискавка спричиняє забруднення високо в атмосфері, де утворений озон особливо ефективно впливає на глобальне потепління. Іноді це забруднення та озон, що виникає, можуть переміщатися до поверхні, погіршуючи якість повітря на сотні миль від місця грози. Аллен зазначає, що влітку цей ефект посилюється через підвищення температур і прискорене утворення озону.
Але блискавка не лише створює забруднення, а й викликає утворення гідроксильних радикалів, важливих молекул, які допомагають очищати атмосферу Землі, розкладаючи гази, такі як метан, що є важливим чинником глобального потепління та фонових рівнів озону. Експеримент з блискавкою надав дослідникам критично важливі знання про цю ланцюгову реакцію, викликану блискавкою, пов’язуючи виробництво оксидів азоту з гідроксильними радикалами, що допомогло їм картографувати атмосферний склад та складну молекулярну динаміку, що відбувається під час гроз.
«З попередніх досліджень нашої групи та інших ми вважаємо, що кожен спалах блискавки в середньому створює близько 250 моль оксидів азоту в небі, — сказав Аллен. Однак ця цифра є невизначеною, і виробництво оксидів азоту окремими спалахами варіюється принаймні в порядку величини. Ми вважаємо, що коли бурі стають інтенсивнішими, спалахи блискавки стають коротшими й виробляють менше оксидів азоту на спалах. Це дослідження надасть нам можливість це довести. Розуміння того, як зміниться слід від блискавки у світі, де погода стає все більш екстремальною, є важливим для формулювання моделей клімату на майбутнє».
Покращення прогнозування якості повітря з ТEMPO
Пікерінг і Аллен вважають, що їхній експеримент TEMPO має потенційний реальний вплив на повсякденне життя. Газ, що утворюється під час гроз, може переміщатися на великих «конвейерах рухомого повітря» і впливати на якість повітря далеко від місць, де спостерігалися грози, зауважив Аллен. Іноді громи також сприяють утворенню озону на рівні землі, що є основним компонентом смогу та може викликати астму та інші респіраторні проблеми у людей.
Для мешканців гірських районів, таких як Колорадо, ця інформація може бути дуже важливою, оскільки громи суттєво впливають на озон на поверхні на більших висотах, — сказав Пікерінг. — Це може змінити те, як метеорологи передбачають якість повітря під час та після гроз у таких регіонах».
Хоча Пікерінг і Аллен все ще аналізують свої ранні показання з TEMPO, вони вважають, що їхній експеримент допоможе науковцям оцінити, скільки забруднювальних газів в атмосфері Землі можна віднести до людської діяльності у порівнянні з природними процесами. Наразі вчені, що вивчають атмосферу, не впевнені в кількості забруднень, які генерує кожен спалах блискавки, але експеримент TEMPO надає сирі дані, які закладають основу для розуміння того, як різні рівні інтенсивності блискавки можуть впливати на місцеву та глобальну якість повітря. Експеримент також дає уявлення про здатність атмосфери природно розкладати забруднювачі, такі як метан та інші шкідливі вуглеводні.
Науковці хочуть використати дані експерименту, щоб звузити основні невизначеності в сучасних кліматичних моделях. Це сприятиме кращому прогнозуванню й кращим способам захистити наше здоров’я і довкілля від природних і антропогенних забруднень.
За матеріалами phys.org
