Вистачило лише однієї ночі: кількість блискавок над судноплавними шляхами раптово скоротилася вдвічі

Якщо поглянути на карту блискавок біля порту Сінгапуру, можна помітити дивну смугу інтенсивної грозової активності прямо над найбільш завантаженим судноплавним шляхом у світі. Це вказує на те, що блискавки дійсно реагують на кораблі, а точніше крихітні частинки, які вони випускають, пише Science Alert.

Тепер науковий співробітник з атмосферних наук у Вашингтонському університеті Кріс Райт із колегами використовували дані глобальної мережі виявлення блискавок, щоб вивчити, як вихлопні шлейфи з кораблів пов'язані зі збільшенням частоти блискавок.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Статистика вказує, що протягом десятиліть викиди з суден неухильно зростали паралельно зі зростанням світової торгівлі. Однак у 2020 році нові міжнародні правила скоротили викиди сірки з суден на 77%. У результаті вчені помітили, як блискавки над судноплавними шляхами скоротилися вдвічі майже за одну ніч після набуття правилами чинності.

За словами Райта, цей незапланований експеримент продемонстрував, наскільки грози, здатні досягати висоти в 16 кілометрів, чутливі до викидів частинок розміром менше за піщинку. Тепер учені вважають, що реакція блискавок на антропогенне забруднення допомагає наблизитися до розуміння давньої загадки: якою мірою забруднення, спричинене людською діяльністю, впливає на людину та чи впливає взагалі?

Вплив аерозольних частинок на хмари

Аерозольні частинки, також відомі як тверді частинки, є скрізь: деякі з них здіймаються вітром, а інші виробляються біологічними джерелами, такими як тропічні та бореальні ліси; інші утворюються внаслідок промислової діяльності людини, наприклад, транспортом, виробництвом і сільськогосподарським спалюванням.

Учені зазначають, що в одному літрі повітря містяться десятки тисяч крихітних зважених скупчень рідини або твердої речовини, а в забрудненому місті на один літр може припадати мільйони часток, які неможливо розгледіти неозброєним оком.

Відомо, що ці частинки є ключовим компонентом в утворенні хмар. По суті, вони слугують насінням або ядрами для конденсації водяної пари в хмарні краплі — чим більше аерозольних частинок, тим більше хмарних крапель.

У неглибоких хмарах, наприклад, пухких кучерявих хмарах, які можна помітити в сонячний день, наявність великої кількості частинок робить їх яскравішими. Однак у грозових хмарах ці додаткові краплі замерзають у крижані кристали, що ускладнює визначення впливу аерозольних частинок на шторми. Замерзання хмарних крапель вивільняє приховане тепло і змушує лід розколюватися. Це замерзання в поєднанні з потужною термодинамічною нестабільністю, що породжує шторми, створює дуже хаотичну систему, що ускладнює виокремлення того, як якийсь один фактор впливає на них.

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 заряджені, легкі крижані кристали підіймаються, а щільніший лід падає, хмара стає гігантським конденсатором, що накопичує електричну енергію. Зрештою, цей конденсатор розряджається і викидає блискавку, у п'ять разів гарячішу за поверхню Сонця. Дослідники вважають, що аерозольні частинки з димових труб кораблів якимось чином генерують більше крижаних кристалів або частіші зіткнення в хмарах.

За словами Райта, у своєму дослідженні вони з колегами описали, як блискавки над судноплавним шляхом скоротилися приблизно вдвічі після 2020 року. Автори дослідження виявили, що не було жодних інших чинників, які могли б пояснити раптове падіння активності блискавок — у результаті команда припустила, що це пов'язано з новими правилами.

Скорочення вмісту сірки в паливі для суден означало менше насіння для конденсації крапель води й, як наслідок, меншу кількість зіткнень між крижаними кристалами. Зрештою, стало менше штормів, які були достатньо електрифіковані, щоб викликати удар блискавки.

Раніше Фокус писав про те, що вчені створили унікальну блискавку-детектор.