Дерева випромінюють мікророзряди під час грози
© wikipedia.org
Американські дослідники безпосередньо вимірювали та спостерігали коронні розряди на листях і хвої дерев, які виникають під час проходження грози.
Коронний розряд являє собою дуже слабке світіння фіолетового кольору (холодна плазма), яке виникає на загострених предметах при високій напруженості електричного поля в атмосфері. Моряки та мандрівники з давніх-давен спостерігали цей феномен на щоглах кораблів під час штормів і називали його вогнями святого Ельма. Цей фізичний ефект нерідко використовується в побуті — наприклад, у домашніх очищувачах повітря та озонаторах. У таких пристроях висока напруга, яка подається на металевий електрод у вигляді голки, іонізує повітря, внаслідок чого утворюються частинки, що сприяють його очищенню.
Вчені давно висловлювали припущення, що під час грози аналогічні електричні розряди можуть виникати на гострих кінчиках листків та хвої. Дослідники, які представили свою роботу в журналі «Geophysical Research Letters», підкреслили, що саме коронний розряд розглядається як основне наукове пояснення біблійного образу неопалимої купини — куща, який горить, але не згорає. Проте зафіксувати подібне явище у природному середовищі тривалий час не вдавалося: спалахи надто слабкі, а випромінювання виникає переважно в ультрафіолетовому діапазоні, недоступному для людського зору.
Також читайте
Для реєстрації цього явища фізики розробили пересувну систему під назвою COTS (Coronation Observing Telescope System). Ключовим компонентом установки став телескоп з діаметром об'єктива 25 сантиметрів, і камерою, чутливою до вузького діапазону ультрафіолетового випромінювання (з довжиною хвилі 255 - 273 нанометрів). Ця спектральна ділянка примітна тим, що в природних умовах на Землі її джерелом виступають лише пожежі, спеціальні лампи та, що особливо важливо, електричні розряди.
На першому етапі пристрій протестували в лабораторії: на молоді ялини та клени подавали напругу до 40 кіловольт, щоб встановити кількісний зв'язок між яскравістю УФ-сигналу та силою струму, що проходить по гілках. Потім вчені вирушили до Північної Кароліни (США) і під час справжньої грози направили прилад на крони дорослого амбрового дерева та сосни. Спеціальний алгоритм виключив спалахи звичайних блискавок, виділивши лише сигнали, пов'язані з коронними розрядами.
В результаті було зафіксовано сотні мікроскопічних розрядів. Виявилося, що їхнє світіння вкрай нестійке: іскри безладно переміщуються між листями. Вони виникають та зникають синхронно з поривами вітру, що змінює положення гострих кінчиків гілок відносно грозової хмари. Дистанційні вимірювання показали, що через гілку, яка світиться, проходить струм приблизно один мікроампер. Коронні розряди спостерігалися у всій видимій частині крони дерева.
Ці спалахи фактично перетворюють лісові масиви на гігантські природні аналоги побутових іонізаторів. Жорстке ультрафіолетове випромінювання мікророзрядів розщеплює молекули води, утворюючи величезну кількість гідроксильних радикалів (OH) — ключових «очисників» атмосфери, які руйнують парникові гази та летючі органічні сполуки.
Під час грози дерева виробляють у тисячі разів більше таких радикалів, ніж у ході будь-яких інших біохімічних процесів. Однак це явище не залишається для рослин без наслідків: електричне поле та УФ-випромінювання спричинюють мікроскопічні ушкодження на кінчиках листя та голок.
