Ученые зафиксировали коронные разряды на листьях деревьев во время грозы
Исследователи из Пенсильванского университета напрямую зафиксировали и измерили коронные разряды на листьях деревьев во время прохождения грозового фронта. Ученые выяснили, что под воздействием сильного электрического поля кроны деревьев покрываются тысячами невидимых искр, которые работают как природный ионизатор и очищают атмосферу. Об этом сообщает Latvia Today.
Коронный разряд — это слабое свечение (холодная плазма), возникающее на острых предметах при высокой напряженности электрического поля. Это явление, известное морякам как огни святого Эльма, наблюдается на мачтах судов во время штормов. В повседневной жизни аналогичный физический принцип используется в очистителях воздуха и озонаторах, где напряжение на металлической игле ионизирует воздух и создает очищающие частицы.
Ранее ученые предполагали, что во время грозы подобные разряды появляются на кончиках листьев и хвоинок. Авторы исследования, опубликованного в журнале Geophysical Research Letters, отметили, что именно коронные разряды служат главным научным объяснением библейского сюжета о неопалимой купине — горящем, но не сгорающем кусте. Однако наблюдать это явление в дикой природе не удавалось: искры слишком тусклые, а их излучение находится в невидимом для человека ультрафиолетовом диапазоне.
Чтобы зафиксировать феномен, ученые разработали мобильную установку COTS (Coronation Observing Telescope System). Основным элементом стал 25-сантиметровый телескоп с камерой, улавливающей только узкий спектр ультрафиолета (255–273 нанометра). Этот диапазон интересен тем, что на Земле его источником могут быть только пожары, специальные лампы и, самое главное, электрические разряды.
Физики сначала откалибровали прибор в лабораторных условиях: они подавали напряжение до 40 киловольт на саженцы ели и клена для определения зависимости между яркостью УФ-пикселей и силой тока в ветках. После этого ученые отправились под реальную грозу в Северной Каролине, направив объектив на верхушки амбрового дерева и лоблуллиевой сосны. Компьютерный алгоритм фильтровал фоновое излучение обычных молний, оставляя только изолированные сигналы корон.
Прибор зарегистрировал сотни микроразрядов. Выяснилось, что электрическое свечение нестабильно: искры хаотично перескакивают с листа на лист. Разряды возникают и гаснут вслед за порывами ветра, меняющего угол наклона острых кончиков по отношению к облакам.
Дистанционные измерения показали, что сила тока, протекающего через светящуюся ветку, составляет около одного микроампера. При этом короны появлялись на всех участках кроны, попадавших в поле зрения объектива. «Эта повсеместность наблюдаемых корон создает впечатление мерцающего шлейфа, проходящего через лес под электрической бурей», — отметили ученые в статье.
Вспыхивающие короны превращают леса в глобальные аналоги бытовых очистителей — ионизаторов воздуха. Ультрафиолет от микроразрядов расщепляет молекулы воды, генерируя колоссальные объемы гидроксильных радикалов (OH) — важных «санитаров» атмосферы, окисляющих и разрушающих парниковые газы и летучие органические вещества.
Во время грозы кроны деревьев выделяют в тысячу раз больше очищающих радикалов, чем все остальные биохимические процессы леса. Однако сам феномен не проходит для флоры бесследно: электрическое напряжение и излучение оставляют на кончиках листьев микроскопические повреждения.
