Природа

Как молнии участвуют в очистке атмосферы от определенных загрязняющих веществ


Недавние наблюдения за грозами в США показали, что молния изменяет химический состав атмосферы в гораздо большей степени, чем предполагалось ранее. Кроме того, участвуя в естественном производстве свободных радикалов, они повышают способность атмосферы очищаться от различных загрязняющих веществ.

Молния - яркая часть молнии, а гром - акустическая часть. Это явление, которого часто боятся и опасаются, тем не менее, участвует в регулировании окружающей среды. Другими словами, она оказывает благотворное воздействие. Несколько миллионов ударов молнии, которые ежедневно происходят на Земле, способствуют, например, естественному очищению атмосферы от таких газов, как метан (CH4) или угарный газ (CO). Согласно последним исследованиям, опубликованным в журнале "Journal of Geophysical Research - Atmospheres and Science", этот вклад даже больше, чем считалось ранее.

Когда в 2012 году исследовательский самолет пролетел через группу гроз, чтобы лучше понять, как они влияют на химический состав атмосферы, данные, переданные прибором, ошеломили ученых. Настолько, что вначале их считали выбросами, а затем перестали учитывать. Однако более поздние оценки и лабораторные эксперименты показали, что это не так. Но что же измерил прибор, когда исследовал верхние слои грозовых туч между Колорадо и Оклахомой?

Недооцененная роль малозаметной части молний

Данные показали необычно высокое количество оксидов водорода, присутствующих в виде гидроксильных (OH) и гидропероксильных (HO2) радикалов. Хотя ученые знали, что молния может создавать эти свободные радикалы через производство оксидов азота, этот процесс никогда не наблюдался непосредственно. Что еще более важно, они обнаружили, что существует также прямое и масштабное производство OH и HO2. Либо через основной разряд, либо, что более удивительно, через небольшие или малозаметные токи, окружающие ее.

Упрощенное представление процесса образования свободных радикалов OH и HO2, а также оксидов азота и озона (промежуточный вариант).

Если даже слабые токи оказывают заметное влияние на химию атмосферы, в конечном итоге не так уж удивительно, что был измерен особенно высокий уровень оксидов водорода. Этот механизм не только подтвержден лабораторными экспериментами, но и предполагает, что молния гораздо больше участвует в очистке атмосферы, чем считалось ранее. Также считается, что от 2% до 16% общего окисления, связанного с гидроксильным радикалом, происходит из-за молнии.

"Эти результаты очень неопределенны, отчасти потому, что мы не знаем, как эти меры применимы к остальному миру", — сказал У.Х. Брюн, ведущий автор статьи. "Мы летели только над Колорадо и Оклахомой. Большинство гроз происходит в тропиках. Структура гроз на больших равнинах отличается от таковых в тропиках. Понятно, что нам нужно больше измерений с воздуха, чтобы уменьшить эту неопределенность".

Читайте Новая Наука в
Back to top button