Природный феномен: Во время грозы кроны деревьев светятся – ученые раскрыли причину

Во время грозы, когда сверкают молнии и гремит гром, в ветвях деревьев происходят электрические разряды. Это сопровождается невидимым свечением, которое команда ученых из США впервые успешно зафиксировала в лесных массивах.

Гроза над лесом — это впечатляющее и порой разрушительное явление. Темные тучи проносятся над верхушками деревьев, молнии ярко вспыхивают и с треском ударяют, иногда раскалывая стволы, словно гигантским топором, или даже вызывая лесные пожары.

Однако одновременно с этим происходит нечто гораздо более тонкое, что остается незаметным для стороннего наблюдателя: на кончиках иголок и листьев начинает появляться свечение. Это не огонь и не молнии, а скорее слабое, беспокойное электрическое мерцание.

Ученые предполагали существование этого загадочного явления почти столетие. Считалось, что грозовые тучи вызывают небольшие разряды на деревьях. Однако никто не мог доказать это в полевых условиях. Лишь летом 2024 года команда под руководством метеоролога Патрика МакФарланда из Университета штата Пенсильвания смогла впервые задокументировать это свечение в естественной среде. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале.

Призрачное свечение невидимо для человеческого глаза

Физика этого явления, на первый взгляд, достаточно проста: грозовая туча несет в себе электрический заряд. Земля под ней приобретает противоположный заряд. Между ними возникает напряжение. Деревья своими ветвями проникают в это электрическое поле, и на их тончайших кончиках в кронах это напряжение концентрируется особенно сильно. Там оно разряжается в виде крошечных искр, известных как коронные разряды. Они значительно слабее любой молнии и практически не нагревают воздух. Однако они излучают свет, преимущественно ультрафиолетовый (УФ) – излучение, невидимое для человеческого глаза.

Чтобы обнаружить это невидимое свечение, ученые сконструировали перископ, направляющий свет к камере, способной регистрировать именно ультрафиолетовый диапазон. Перископ был установлен на переоборудованный минивэн, который также оснастили приборами для измерения электрических полей гроз. На этой мобильной наблюдательной станции исследователи следовали за штормами вдоль Восточного побережья США.

В Пемброке, штат Северная Каролина, исследователи направили перископ на ветви американского амбрового дерева. Пока шел ливень и поблизости ударяли молнии, система непрерывно записывала происходящее. То, что впоследствии было обнаружено на записях, было ожидаемо, но все же поразительно: камера зафиксировала 41 сигнал коронного свечения в течение полутора часов. Каждый из них длился от долей секунды до нескольких секунд, перемещаясь от листа к листу и появляясь в разных местах — это было похоже на призрачное сияние в кроне, природное зрелище, впервые задокументированное в естественных условиях.

Аналогичные наблюдения были сделаны учеными и во время других гроз между Флоридой и Пенсильванией. Это позволило сделать вывод, что данное явление не является исключением или случайностью, а представляет собой широко распространенный феномен. По яркости УФ-сигналов ученые смогли определить силу электрических токов, протекающих через растения. Это составляет около одной миллионной ампера — чрезвычайно низкое значение. Для сравнения: самые мощные молнии могут достигать 400 000 ампер.

Свечение не проходит бесследно. Оно может обжигать кончики листьев

Однако при ударах молний вблизи дерева сила тока может кратковременно резко возрастать. Это, очевидно, не остается без последствий. Лабораторные эксперименты показали, что такие разряды способны обжигать даже самые кончики листьев. Также внутренние структуры листьев, критически важные для фотосинтеза, чувствительно реагируют на электрическую нагрузку. Единичное электрическое мерцание, вероятно, наносит небольшой вред; ущерб возникает при их накоплении.

Как невидимое световое шоу может повлиять на леса в будущем?

Кроме того, коронные разряды изменяют состав воздуха вокруг крон деревьев. Они генерируют значительные объемы высокореактивного молекулы, играющей ключевую роль в атмосфере, поскольку она изменяет другие газы. Во время грозы в непосредственной близости от дерева может образоваться больше таких молекул, чем от всех других известных процессов вместе взятых. Таким образом, грозы в лесу оказывают не только электрическое, но и химическое воздействие.

Это невидимое световое шоу, впервые зафиксированное командой Патрика МакФарланда в естественных условиях, поднимает важный вопрос: насколько эти скрытые процессы влияют на леса. Это актуально как сегодня, так и в будущем, когда грозы во многих регионах, возможно, станут более частыми и интенсивными из-за изменения климата.