Деревья излучают микроразряды во время грозы
© wikipedia.org
Американские исследователи напрямую измерили и пронаблюдали коронные разряды на листьях и хвое деревьев, возникающие во время прохождения грозы.
Коронный разряд представляет собой очень слабое свечение фиолетового цвета (холодная плазма), которое возникает на заострённых предметах при высокой напряженности электрического поля в атмосфере. Моряки и путешественники издревле наблюдали этот феномен на мачтах кораблей во время штормов и называли его огнями святого Эльма. Этот физический эффект нередко используется в быту — например, в домашних воздухоочистителях и озонаторах. В таких устройствах высокое напряжение, подаваемое на металлический электрод в виде иглы, ионизирует воздух, в результате чего образуются частицы, способствующие его очищению.
Учёные давно высказывали предположение, что во время грозы аналогичные электрические разряды могут возникать на острых кончиках листьев и хвои. Исследователи, представившие свою работу в журнале «Geophysical Research Letters», подчеркнули, что именно коронный разряд рассматривается как основное научное объяснение библейского образа неопалимой купины — куста, который горит, но не сгорает. Тем не менее зафиксировать подобное явление в естественной среде долгое время не удавалось: вспышки слишком слабые, а излучение возникает преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне, недоступном человеческому зрению.
Читайте также
Для регистрации этого явления, физики разработали передвижную систему под названием COTS (Coronation Observing Telescope System). Ключевым компонентом установки стал телескоп с диаметром объектива 25 сантиметров, снабжённый камерой, чувствительной к узкому диапазону ультрафиолетового излучения (с длиной волны 255 – 273 нанометров). Этот спектральный участок примечателен тем, что в природных условиях на Земле его источником бывают только пожары, специальные лампы и, что особенно важно, электрические разряды.
На первом этапе устройство протестировали в лаборатории: на молодые ели и клёны подавали напряжение до 40 киловольт, чтобы установить количественную связь между яркостью УФ-сигнала и силой тока, проходящего по ветвям. Затем учёные отправились в Северную Каролину (США) и во время настоящей грозы направили прибор на кроны взрослого амбрового дерева и сосны. Специальный алгоритм исключил вспышки обычных молний, выделив только сигналы, связанные с коронными разрядами.
В результате были зафиксированы сотни микроскопических разрядов. Оказалось, что их свечение крайне неустойчиво: искры беспорядочно перемещаются между листьями. Они возникают и исчезают синхронно с порывами ветра, который меняет положение острых кончиков ветвей относительно грозового облака. Дистанционные измерения показали, что через светящуюся ветку проходит ток порядка одного микроампера. При этом коронные разряды наблюдались по всей видимой части кроны.
Эти вспышки фактически превращают лесные массивы в гигантские природные аналоги бытовых ионизаторов. Жёсткое ультрафиолетовое излучение микророзрядов расщепляет молекулы воды, образуя огромное количество гидроксильных радикалов (OH) — ключевых «очистителей» атмосферы, разрушающих парниковые газы и летучие органические соединения.
Во время грозы деревья производят в тысячи раз больше таких радикалов, чем в ходе любых других биохимических процессов. Однако это явление не остаётся для растений без последствий: электрическое поле и УФ-излучение вызывают микроскопические повреждения на кончиках листьев.
