Всього лише одна ніч була потрібна: число блискавок над водними шляхами різко зменшилось у два рази (фото)

Цікавий експеримент показує, наскільки грози, що досягають висоти 16 кілометрів, чутливі до викидів частинок розміром менше піщинки.

При перегляді карти грозової активності поблизу сінгапурського порту можна зауважити цікаву зону з високою концентрацією блискавок, що простягається саме над найзавантаженішим морським маршрутом планети. Це свідчить про те, що блискавки можуть реагувати на судна, а точніше на мікроскопічні частинки, які ці кораблі вивільняють, повідомляє Science Alert.

Наразі Кріс Райт, науковий співробітник в галузі атмосферних наук у Вашингтонському університеті, разом зі своєю командою скористалися даними глобальної мережі виявлення блискавок для дослідження зв'язку між вихлопними шлейфами кораблів та зростанням частоти блискавок.

У Фокус. Технології запустили власний Telegram-канал. Приєднуйтесь, щоб бути в курсі найновіших та найцікавіших новин у сфері науки!

Дослідження свідчать, що протягом багатьох років викиди від суден невпинно зростали у відповідь на збільшення обсягів світової торгівлі. Проте в 2020 році нові міжнародні норми призвели до 77-відсоткового зменшення викидів сірки з кораблів. Як наслідок, вчені зафіксували, що кількість блискавок над судноплавними маршрутами скоротилася вдвічі всього за одну ніч після впровадження цих правил.

Згідно з висловлюваннями Райта, цей несподіваний експеримент виявив, наскільки грози, що можуть досягати висоти 16 кілометрів, реагують на викиди часток, які є меншими за піщину. Вчені тепер вважають, що взаємодія блискавок з антропогенними забруднювачами може допомогти пролити світло на давнє питання: наскільки забруднення, викликане діяльністю людини, впливає на нас і чи має цей вплив взагалі?

Вплив аерозольних частинок на хмари

Аерозольні частинки, які також називають тверді частинки, присутні в навколишньому середовищі скрізь. Деякі з них піднімаються в повітря завдяки вітру, інші ж виникають з природних джерел, таких як тропічні та бореальні ліси. Крім того, існують частинки, що утворюються в результаті людської діяльності, зокрема через транспорт, промислове виробництво та процеси сільськогосподарського спалювання.

Дослідники вказують на те, що в одному літрі повітря може бути десятки тисяч мікроскопічних частинок рідкого або твердого стану. В умовах забрудненого міста кількість таких часток може досягати мільйонів на один літр, і їх неможливо виявити без спеціального обладнання.

Відомо, що ці частинки відіграють важливу роль у формуванні хмар. Вони фактично виконують функцію насіння або ядер для конденсації водяної пари, що призводить до утворення крапель у хмарах. Чим більше аерозольних частинок, тим більше утворюється крапель у хмарах.

У поверхневих хмарах, таких як м'які кучеряві утворення, які видно в ясний день, велика кількість частинок робить їх більш яскравими та виразними. Проте в грозових хмарах ці додаткові краплі замерзають, перетворюючись на крижані кристали, що ускладнює вивчення впливу аерозольних часток на шторми. Замерзання крапель вивільняє приховану енергію, що призводить до розколювання льоду. Це явище, разом із сильною термодинамічною нестабільністю, що викликає шторми, створює надзвичайно складну систему, у якій важко виявити вплив конкретного чинника.

На жаль, вчені не можуть створити грозу в лабораторії, проте можуть використати випадковий експеримент, розгорнутий у найбільш завантаженому судноплавному коридорі у світі.

Викиди суден і блискавки

Судна, з двигунами, що часто мають висоту в три поверхи та спалюють в'язке нафтове паливо, виходячи з портів, викидають величезну кількість частинок сажі та сірки. Водночас судноплавні шляхи поблизу Сінгапуру вважаються найбільш завантаженими у світі -- близько 20% світового бункерного пального, що використовується суднами, закуповується тут.

У 2020 році Міжнародна морська організація ООН зосередилася на тому, щоб скоротити токсичність для людей поблизу портів. У результаті в порту Сінгапуру продажі пального з високим вмістом сірки різко впали з майже 100 відсотків суднового пального до регулювання до 25% після нього, заміненого паливом з низьким вмістом сірки. Але до чого тут блискавки?

Вчені не знають напевно, але у них є кілька гіпотез, усі з яких обертаються навколо суті електрифікації хмари: зіткнення між кристалами льоду, схожими на сніжинки, і більш щільними шматками льоду.

Коли крижані кристали отримують заряд, легкі з них піднімаються вгору, тоді як більш масивний лід опускається вниз. Це перетворює хмару на величезний конденсатор, що акумулює електричну енергію. З часом цей конденсатор вивільняє енергію у формі блискавки, температура якої в п'ять разів перевищує температуру поверхні Сонця. Дослідники вважають, що аерозольні частинки, що виникають від викидів димарів кораблів, якимось чином сприяють утворенню більшої кількості крижаних кристалів або збільшують частоту зіткнень у хмарах.

Як зазначає Райт, у своєму дослідженні він та його колеги виявили, що кількість блискавок над водними шляхами зменшилася приблизно на 50% після 2020 року. Автори роботи з'ясували, що не існує жодних інших факторів, які могли б пояснити різке зниження активності блискавок, тому команда зробила висновок про можливий зв'язок з новими регуляціями.

Зменшення вмісту сірки в паливі для суден призвело до меншої кількості частинок, необхідних для конденсації водяних крапель, що, у свою чергу, зменшило кількість зіткнень між крижаними кристалами. Як результат, зменшилась і кількість штормів, здатних генерувати електричні розряди, що призводять до ударів блискавки.