Океанські судна можуть викликати удари блискавки

З давніх часів моряки боялися раптових ударів блискавки, які могли підпалити кораблі та загинути екіпажі. Сьогодні ця небезпека мінімальна, але сама блискавка може бути ще більш поширеною. Останні дослідження вказують на те, що океанські судна можуть справді створювати блискавки.

Механізми цього посилення блискавки все ще обговорюються. Одна з теорій стверджує, що аерозолі, що виділяються у вихлопі кораблів, змінюють розвиток штормів, що призводить до збільшення кількості блискавок. Крім того, самі кораблі — високі металеві предмети на водяній рівнині — могли завдавати удари.

У новому дослідженні, опублікованому в Earth and Space Science, і майбутній презентації на щорічній зустрічі AGU 2023 у Сан-Франциско, вчені по-новому дивляться на це питання за допомогою додаткових даних, що поєднують місця ударів блискавки та розташування кораблів.

Хоча дані не свідчать про прямі удари по кораблях, вони свідчать про явну поширеність ударів блискавки дуже близько до судноплавних шляхів, а не трохи далі, сказав автор дослідження Майкл Петерсон, вчений з Національної лабораторії Лос-Аламоса. Його висновок: океанські судна притягують удари блискавок і, ймовірно, навіть викликають їх у деяких випадках.

Електризуючі зустрічі

Ідея про те, що судноплавство може збільшувати частоту ударів блискавки, була вперше висловлена ​​в статті 2017 року, в якій використовувалися дані мережі наземних датчиків під назвою Всесвітня мережа визначення блискавок (WWLLN). Автори виявили, що в деяких районах Південно-Китайського моря та Індійського океану поблизу судноплавних шляхів щільність блискавки була вдвічі більшою, ніж у регіонах, де судно не рухається.

Вони припустили, що аерозольні частинки з вихлопних газів судна можуть змінювати конвекцію всередині грози, посилюючи електризацію та спричиняючи більше ударів блискавок.

Петерсон сказав, що, на його думку, може бути й інше, простіше пояснення: кораблі — це великі металеві стовпи.

Він переглянув ті самі дані WWLLN, що й автори статті 2017 року, і додав дані про викиди від судноплавства з Бази даних глобальних атмосферних досліджень викидів (EDGAR), а також дані транспондерів, які відстежують місцезнаходження кораблів по всьому світу.

«Розуміння походження впливу блискавки на сліди корабля є важливим і невирішеним», — написав в електронному листі Якун Лю, докторант Массачусетського технологічного інституту, який вивчає блискавку. «Генерація блискавки на слідах корабля є чудовим природним експериментом для визначення фізики», — сказав Лю, який не брав участі в новому дослідженні.

Поєднавши дані корабельних транспондерів із даними WWLLN, що записують місця окремих ударів блискавки, Петерсон виявив, що блискавка в 15 разів частіше трапляється поблизу корабля на відстані понад 2 кілометри (1,2 милі) і в 66 разів частіше, ніж на відстані 25 кілометрів (15,5). миль).

Масштаби збільшення кількості страйків були несподіваними, сказав Петерсон. «Чесно кажучи, це закінчилося тим, чого ми не очікували знайти», — сказав він.

Для Петерсона це явна ознака того, що кораблі спричиняють удари блискавки. Якби удари були спричинені аерозолями з корабельних вихлопів, вони, ймовірно, відбулися б у більш розсіяній зоні, сказав він, а не лише в безпосередній близькості від самих кораблів.

Розташування має значення

Дані суднових транспондерів дорогі, тому Петерсон міг переглядати дані лише з прибережних вод США та поблизу них. Завдяки даним EDGAR він зміг отримати уявлення про судноплавні шляхи в усьому світі. Аерозолі, що викидаються з кораблів, призводять до утворення низько розташованих хмар, схожих на зворотні сліди літаків, які з’являються позаду кораблів під час їхнього руху. Таким чином, вони є проксі-сервером для транспортного трафіку, хоча вони не показують місцезнаходження окремих кораблів.

Цей набір даних також показав, що удари блискавки були більш поширеними поблизу судноплавних шляхів порівняно з районами поблизу з меншим рухом суден, але лише в Бенгальській затоці та Південно-Китайському морі. В інших регіонах, таких як Червоне море, Середземне море та східне узбережжя США, не було збільшення блискавки поблизу судноплавних шляхів.

Петерсон сказав, що він вважає, що в Бенгальській затоці та Південно-Китайському морі можуть міститися хмари, які сильно наелектризовані, але не викликають багато ударів блискавки. Кораблі можуть надати додатковий поштовх, щоб схилити ці хмари до генерації шиплячих ударів електрики.

«Ви вводите такий високий металевий об’єкт у таке середовище, де у вас уже є сильні електричні поля — це потенційно може викликати додаткові спалахи блискавки», — сказав Петерсон.

Тим часом удари в інших місцях, наприклад біля східного узбережжя США, також можуть бути спричинені кораблями, але не настільки часто, щоб виявити закономірності в даних WWLLN. Загалом 36% суден із даними транспондерів, які Петерсон розглядав у своєму дослідженні, зазнали близького або потенційно прямого удару блискавки протягом 3 років. Деякі кораблі бачили десятки чи навіть сотні близьких ударів, як ті, що пливуть у бурхливих водах Мексиканської затоки.

Хоча робота Петерсона показує, що металеві кораблі, ймовірно, викликають удари блискавки, він вказує, що аерозолі, ймовірно, також відіграють певну роль. Цілком ймовірно, що і аерозолі від морського дизеля, і присутність самих кораблів посилюють блискавку поблизу судноплавних шляхів, хоча їх відносний внесок досі неясний.

«Очевидно, що немає простої або прямої відповіді на питання про те, як грозові розряди активізуються над слідами корабля», — сказав Лю.

Кращі дані про грозову активність поблизу кораблів допомогли б прояснити це питання, і, за словами Лю, це також було б важливим для судноплавної галузі. Хоча кораблі сконструйовані так, щоб направляти блискавку у воду, не завдаючи шкоди людям, обладнання для рульового управління, навігації тощо може бути пошкоджено ударами, сказав він. Знання того, де страйк може бути більш імовірним, і що, якщо взагалі можна, можна зробити, щоб зменшити ризик, може допомогти зберегти кораблі та їх пасажирів у безпеці.