Представьте себе: вы застряли в пробке летним днём, проверяете приложение погоды на телефоне, когда небо затягивают мрачные грозовые тучи. Вы можете думать о перебоях в подаче электроэнергии или возможном наводнении, но вряд ли о том, что каждая вспышка молнии также выделяет в атмосферу газ — оксид азота (NO), аналогичный тому, что выбрасывается из двигателя вашего автомобиля.
Тем не менее именно это происходит во время грозы. Впервые учёные из Университета Мэриленда смогли обнаружить молнии и их влияние на качество воздуха, используя высокочастотные спутниковые наблюдения. Они получили ценные сведения о том, как грозы создают как загрязнение, так и критически важные химические соединения, способствующие очищению атмосферы Земли.
В конце июня 2025 года профессор атмосферных и океанических наук Кеннет Пикеринг и научный сотрудник Дейл Аллен из Университета Мэриленда использовали данные, полученные с помощью прибора NASA Tropospheric Emissions: Monitoring of POllution (TEMPO). Они тщательно отслеживали развитие гроз, перемещающихся по востоку Соединённых Штатов. Запущенный в 2023 году, спутник TEMPO обычно отслеживает загрязнители воздуха в Северной Америке каждый час со своей орбиты на высоте 22 000 миль над Землёй. Однако эксперимент Пикеринга и Аллена позволил им проводить быстрые измерения диоксида азота, связанного с каждой грозой, с интервалом в 10 минут.
«Это первый раз, когда подобное исследование проводилось с такой временной частотой», — сказал Пикеринг. «Грозы развиваются очень быстро. Они часто нарастают, усиливаются и затухают в течение часа. Эти наблюдения с короткими интервалами дают нам более полное представление о том, что происходит во время грозы».
«С помощью этого эксперимента мы можем подсчитывать количество вспышек молний по мере их возникновения, используя данные со спутников Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), и, в свою очередь, получать более точное представление о том, сколько диоксида азота производит каждая вспышка молнии во время грозы и как долго он сохраняется после этого», — добавил Аллен. «Эта информация поможет исследователям улучшить существующие климатические модели и углубить наше понимание того, как молнии могут влиять на воздух, которым мы дышим».
Когда молния ударяет, она создаёт чрезвычайно высокие температуры, которые разрывают молекулы азота и кислорода в воздухе. Это приводит к образованию оксидов азота — того же типа загрязнителей воздуха, которые выбрасываются автомобилями или другими источниками сжигания топлива, способствуя образованию озонового загрязнения.
«Молнии в глобальном масштабе составляют от 10% до 15% от общего количества оксидов азота, выбрасываемых в атмосферу», — сказал Пикеринг. «Загрязнение, создаваемое человеком, гораздо больше, но важно учитывать, что молнии выбрасывают оксиды азота на гораздо больших высотах, где они могут более эффективно катализировать производство озона».
В то время как автомобильные выхлопы загрязняют воздух у поверхности земли, «загрязнение» от молний происходит высоко в атмосфере, где образующийся озон наиболее эффективен для атмосферного потепления. Загрязнение от молний и образующийся озон иногда могут переноситься вниз к поверхности, влияя на качество воздуха за сотни миль от первоначальной грозы.
Пикеринг и Аллен считают, что их эксперимент с TEMPO может иметь реальное влияние на повседневную жизнь. Газы, образующиеся в результате молний, могут перемещаться по длинным «конвейерам движущегося воздуха» и влиять на качество воздуха вдали от места возникновения штормов.
Хотя Пикеринг и Аллен всё ещё анализируют свои ранние показания с TEMPO, они считают, что их эксперимент поможет учёным оценить, сколько загрязняющих газов в атмосфере Земли может быть связано с деятельностью человека по сравнению с естественными процессами. В настоящее время учёные-атмосферники не уверены в количестве загрязнения, генерируемого каждой вспышкой молнии, но эксперимент TEMPO предоставляет необработанные данные, которые закладывают основу для понимания того, как различные степени интенсивности молний могут влиять на местное и глобальное качество воздуха.