В июне 2024 года команда исследователей атмосферных наук из Университета штата Пенсильвания отправилась в необычную экспедицию на специально оборудованном фургоне вдоль восточного побережья США. Их цель — впервые в истории зафиксировать в естественных условиях редкое явление, известное как коронный разряд. Оно представляет собой крошечные электрические разряды на кончиках листьев, из-за которых верхушки деревьев могут слабо светиться в ультрафиолетовом спектре во время грозы. Учёные предполагали его существование более 70 лет, но прямых доказательств в природе до сих пор не было.
В состав команды вошли опытные метеорологи и аспиранты. Изначально они направились во Флориду, известную частыми летними грозами, однако погода несколько недель не позволяла провести измерения — бури рассеивались прежде, чем удавалось собрать данные. Уже на обратном пути в Пенсильванию учёным повезло: мощные и продолжительные грозы разразились в Северной Каролине. Команда остановилась у университета в городе Пембрук и развернула аппаратуру на парковке.
Нацелив свои уникальные инструменты на верхние ветви дерева сладкой камеди во время почти двухчасовой грозы, исследователи добились успеха. Они впервые зафиксировали множественные коронные разряды на этом дереве, а позже — и на соседней сосне. «Это доказывает, что наука открытий ещё жива, — заявил ведущий автор исследования Патрик Макфарланд. — Более полувека существовала лишь теория, а теперь у нас есть доказательство».
Учёные объясняют, что явление возникает из-за сильного электрического дисбаланса: грозовые облака несут большой отрицательный заряд, притягивающий положительный заряд от земли. Этот заряд поднимается по деревьям и концентрируется на самых высоких точках, например, на кончиках листьев, создавая достаточно интенсивное поле для слабого свечения. Важно, что это свечение порождает ультрафиолетовое излучение, способное расщеплять молекулы водяного пара с образованием гидроксильных радикалов.
Гидроксил является ключевым «очистителем» атмосферы, вступая в реакцию с загрязняющими веществами как природного, так и антропогенного происхождения. Таким образом, коронные разряды в лесных массивах могут быть значительным естественным источником этих очищающих агентов, что важно для понимания качества воздуха и климатических процессов. Ранее команда изучала эту связь лишь в лабораторных условиях. Стоит отметить, что гидроксильные радикалы образуются в атмосфере и благодаря другим природным явлениям, таким как фотохимические реакции с участием солнечного ультрафиолета, озона и водяного пара, молнии, вулканическая активность и естественный распад летучих органических соединений от растений.
Для полевых наблюдений был создан специальный «Коронный телескоп» — система, блокирующая солнечный ультрафиолет и фиксирующая только свечение от разрядов и огня. В Северной Каролине аппаратура зарегистрировала 859 событий на первом дереве и 93 на сосне. Открытие ставит новые вопросы о влиянии разрядов на сами деревья и здоровье лесных экосистем. Прямые долгосрочные эффекты на здоровье конкретных видов, таких как сладкая камедь или сосна, изучены недостаточно. Известно, что разряды могут вызывать локальные повреждения коры и тканей, потенциально приводя к окислительному стрессу, однако деревья часто обладают защитными механизмами, как, например, смола у хвойных. Общее воздействие зависит от частоты разрядов, условий среды и видовой устойчивости. Эти вопросы уже привели к новым совместным проектам с экологами. Исследование было поддержано Национальным научным фондом США.
Источник: Scientists just captured trees glowing with electricity during storms