Хватило всего одной ночи: количество молний над судоходными путями внезапно сократилось вдвое

Если взглянуть на карту молний около порта Сингапура, можно заметить странную полосу интенсивной грозовой активности прямо над самым загруженным судоходным путем в мире. Это указывает на то, что молнии действительно реагирую на корабли, а точнее крошечные частицы, которые они испускают, пишет Science Alert.

Теперь научный сотрудник по атмосферным наукам в Вашингтонском университете Крис Райт с коллегами использовали данные глобальной сети обнаружения молний, чтобы изучить, как выхлопные шлейфы с кораблей связаны с увеличением частоты молний.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Статистика указывает, что в течение десятилетий выбросы с судов неуклонно росли параллельно с ростом мировой торговли. Однако в 2020 году новые международные правила сократили выбросы серы с судов на 77%. В результате ученые заметили, как молнии над судоходными путями сократились вдвое почти за одну ночь после вступления правил в силу.

По словам Райта, этот незапланированный эксперимент продемонстрировал, насколько грозы, способные достигать высоты в 16 километров, чувствительны к выбросам частиц размером меньше песчинки. Теперь ученые считают, что реакция молний на антропогенное загрязнение помогает приблизиться к пониманию давней загадки: в какой степени загрязнение, вызванное человеческой деятельностью, влияет на человека и влияет ли вообще?

Влияние аэрозольных частиц на облака

Аэрозольные частицы, также известные как твердые частицы, есть везде: некоторые из них поднимаются ветром, а другие производятся биологическими источниками, такими как тропические и бореальные леса; другие образуются в результате промышленной деятельности человека, например, транспортом, производством и сельскохозяйственным сжиганием.

Ученые отмечают, что в одном литре воздуха находятся десятки тысяч крошечных взвешенных скоплений жидкости или твердого вещества, а в загрязненном городе на один литр может приходиться миллионы частиц, которые невозможно рассмотреть невооруженным глазом.

Известно, что эти частицы являются ключевым компонентом в образовании облаков. По сути, они служат семенами или ядрами для конденсации водяного пара в облачные капли — чем больше аэрозольных частиц, тем больше облачных капель.

В неглубоких облаках, например, пухлых кучерявых облаках, которые можно заметить в солнечный день, наличие большого количества частиц делает их ярче. Однако в грозовых облаках эти дополнительные капли замерзают в ледяные кристаллы, что затрудняет определение влияния аэрозольных частиц на штормы. Замерзание облачных капель высвобождает скрытое тепло и заставляет лед раскалываться. Это замерзание в сочетании с мощной термодинамической нестабильностью, порождающей штормы, создает очень хаотичную систему, что затрудняет выделение того, как какой-либо один фактор влияет на них.

Увы, ученые не могут создать грозу в лаборатории, однако могут использовать случайный эксперимент, развернутый в самом загруженном судоходном коридоре в мире.

Выбросы судов и молнии

Суда, с двигателями, часто имеющими высоту в три этажа и сжигающими вязкое нефтяное топливо, выходя из портов, выбрасывают огромное количество частиц сажи и серы. В то же время судоходные пути вблизи Сингапура считаются наиболее загруженными в мире — около 20% мирового бункерного топлива, используемого судами, закупается здесь.

В 2020 году Международная морская организация ООН сосредоточилась на том, чтобы сократить токсичность для людей вблизи портов. В результате в порту Сингапура продажи топлива с высоким содержанием серы резко упали с почти 100 процентов судового топлива до регулирования до 25% после него, замененного топливом с низким содержанием серы. Но причем здесь молнии?

Ученые не знают наверняка, но у них есть несколько гипотез, все из которых вращаются вокруг сути электрификации облака: столкновения между кристаллами льда, похожими на снежинки, и более плотными кусками льда.

Когда заряженные, легкие ледяные кристаллы поднимаются, а более плотный лед падает, облако становится гигантским конденсатором, накапливающим электрическую энергию. В конце концов, этот конденсатор разряжается и выбрасывает молнию, в пять раз горячее поверхности Солнца. Исследователи полагают, что аэрозольные частицы из дымовых труб кораблей каким-то образом генерируют больше ледяных кристаллов или более частые столкновения в облаках.

По словам Райта, в своем исследовании они с коллегами описали, как молнии над судоходным путем сократились примерно вдвое после 2020 года. Авторы исследования обнаружили, что не было никаких других факторов, которые могли бы объяснить внезапное падение активности молний — в результате команда предположила, что это связано с новыми правилами.

Сокращение содержания серы в топливе для судов означало меньше семян для конденсации капель воды и, как следствие, меньшее количество столкновений между ледяными кристаллами. В конечном итоге, стало меньше штормов, которые были достаточно электрифицированы, чтобы вызвать удар молнии.