Ученые впервые зафиксировали свечение крон деревьев во время грозы
Источник: William Brune / Penn State
МОСКВА, 21 апреля. /Новости науки/. Ученые впервые в истории зафиксировали в природе слабое свечение верхушек деревьев во время грозы — явление, которое десятилетиями оставалось лишь научной гипотезой. Речь идет о коронных разрядах: крошечных электрических вспышках на кончиках листьев, из-за которых крона начинает светиться в ультрафиолетовом диапазоне. Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
О существовании такого эффекта ученые подозревали больше 70 лет. Во время гроз в лесах и над лесами не раз фиксировали странные изменения электрического поля, и исследователи предполагали, что вершины деревьев могут испускать коронные разряды. Но до сих пор увидеть это удавалось только в лаборатории.
Теперь группе метеорологов и атмосферных физиков из Университета штата Пенсильвания удалось подтвердить, что это действительно происходит в природе.
Для этого ученые отправились летом 2024 года вдоль восточного побережья США в специально переоборудованном минивэне Toyota Sienna. На крыше машины была установлена самодельная телескопическая система наблюдения за погодными явлениями. Исследователи рассчитывали поймать частые летние грозы Флориды и именно там впервые увидеть загадочное свечение деревьев.
Однако во Флориде погода подвела: грозы возникали и исчезали слишком быстро. Настоящий успех пришел уже на обратном пути, когда к западу от трассы I-95 начали формироваться мощные и продолжительные штормы. Ученые остановились на парковке Университета Северной Каролины в Пемброке и направили приборы на верхние ветви дерева ликвидамбара, стоявшего примерно в 30 метрах от машины.
Гроза продолжалась почти два часа, сверкали молнии и шел сильный дождь. За это время исследователи успели зафиксировать коронные разряды не только на ликвидамбаре, но и на соседней болотной сосне.
В итоге приборы зарегистрировали 859 событий коронного разряда на одном дереве и 93 — на другом. Одни вспышки длились доли секунды, другие — несколько секунд. Позже ученые наблюдали такие же явления еще в четырех грозах и на четырех других видах деревьев.
По словам авторов, механизм здесь такой: грозовые облака накапливают сильный отрицательный заряд, который притягивает положительный заряд с поверхности Земли. Этот заряд поднимается по дереву к самым верхним точкам, и на тонких волосках и кончиках листьев возникает настолько сильное электрическое поле, что появляется слабое видимое и ультрафиолетовое свечение.
Для глаза человека оно почти незаметно, особенно днем. Но специальные приборы позволяют увидеть буквально мерцающие полосы света в кронах, пока над ними проходит гроза.
Ученые разработали для таких наблюдений специальную систему — телескоп с ультрафиолетовой камерой, датчиком атмосферного электричества и калибровкой по ртутной лампе. Она отсекает солнечное ультрафиолетовое излучение, так что в поле зрения остаются только три его возможных источника: коронные разряды, молнии и огонь.
Исследование важно не только как редкая красивая природная находка. Коронные разряды расщепляют водяной пар и приводят к образованию гидроксила — одного из главных «очистителей» атмосферы. Это вещество вступает в реакции с различными загрязнителями воздуха, включая летучие органические соединения и метан, помогая удалять их из атмосферы.
Ранее та же группа показала в лабораторных условиях, что такие разряды могут быть заметным источником атмосферных очистителей в лесном пологе. Теперь подтверждено, что этот процесс действительно идет и в природе.
При этом ученые замечали повреждение листьев в тех точках, где происходили разряды.
О существовании такого эффекта ученые подозревали больше 70 лет. Во время гроз в лесах и над лесами не раз фиксировали странные изменения электрического поля, и исследователи предполагали, что вершины деревьев могут испускать коронные разряды. Но до сих пор увидеть это удавалось только в лаборатории.
Теперь группе метеорологов и атмосферных физиков из Университета штата Пенсильвания удалось подтвердить, что это действительно происходит в природе.
Для этого ученые отправились летом 2024 года вдоль восточного побережья США в специально переоборудованном минивэне Toyota Sienna. На крыше машины была установлена самодельная телескопическая система наблюдения за погодными явлениями. Исследователи рассчитывали поймать частые летние грозы Флориды и именно там впервые увидеть загадочное свечение деревьев.
Однако во Флориде погода подвела: грозы возникали и исчезали слишком быстро. Настоящий успех пришел уже на обратном пути, когда к западу от трассы I-95 начали формироваться мощные и продолжительные штормы. Ученые остановились на парковке Университета Северной Каролины в Пемброке и направили приборы на верхние ветви дерева ликвидамбара, стоявшего примерно в 30 метрах от машины.
Гроза продолжалась почти два часа, сверкали молнии и шел сильный дождь. За это время исследователи успели зафиксировать коронные разряды не только на ликвидамбаре, но и на соседней болотной сосне.
В итоге приборы зарегистрировали 859 событий коронного разряда на одном дереве и 93 — на другом. Одни вспышки длились доли секунды, другие — несколько секунд. Позже ученые наблюдали такие же явления еще в четырех грозах и на четырех других видах деревьев.
По словам авторов, механизм здесь такой: грозовые облака накапливают сильный отрицательный заряд, который притягивает положительный заряд с поверхности Земли. Этот заряд поднимается по дереву к самым верхним точкам, и на тонких волосках и кончиках листьев возникает настолько сильное электрическое поле, что появляется слабое видимое и ультрафиолетовое свечение.
Для глаза человека оно почти незаметно, особенно днем. Но специальные приборы позволяют увидеть буквально мерцающие полосы света в кронах, пока над ними проходит гроза.
Ученые разработали для таких наблюдений специальную систему — телескоп с ультрафиолетовой камерой, датчиком атмосферного электричества и калибровкой по ртутной лампе. Она отсекает солнечное ультрафиолетовое излучение, так что в поле зрения остаются только три его возможных источника: коронные разряды, молнии и огонь.
Исследование важно не только как редкая красивая природная находка. Коронные разряды расщепляют водяной пар и приводят к образованию гидроксила — одного из главных «очистителей» атмосферы. Это вещество вступает в реакции с различными загрязнителями воздуха, включая летучие органические соединения и метан, помогая удалять их из атмосферы.
Ранее та же группа показала в лабораторных условиях, что такие разряды могут быть заметным источником атмосферных очистителей в лесном пологе. Теперь подтверждено, что этот процесс действительно идет и в природе.
При этом ученые замечали повреждение листьев в тех точках, где происходили разряды.
