چگونه رعد و برق هوا را پاک می‌کند؟

فرادید | یک هواپیمای تعقیب کننده طوفان نشان داده است که رعد و برق می‌تواند مقدار زیادی اکسید کننده را به وجود بیاورد. این مواد شیمیایی با واکنش در برابر آلاینده‌هایی مانند متان جو را پاک می‌کنند. این واکنش‌ها مولکول‌هایی را تشکیل می‌دهند که در آب حل می‌شوند یا به سطوح می‌چسبند. سپس مولکول‌ها می‌توانند از طریق بارش از هوا زدوده شوند یا به اشیاء روی سطح زمین بچسبند.

به گزارش فرادید؛ محققان می‌دانستند که رعد و برق می‌تواند به طور غیرمستقیم اکسید کننده تولید کند. پیچ و مهره‌ها اکسید نیتریک تولید می‌کنند. این ماده شیمیایی می‌تواند با سایر مولکول‌های موجود در هوا واکنش ایجاد کرده و برخی از اکسید کننده ها را به وجود آورد. اما هیچ کس ندیده بود که صاعقه به طور مستقیم اکسید کننده زیادی تولید کند.

یکی از جت‌های متعلق به سازمان فضایی ناسا اولین بررسی اجمالی به این مسئله را در سال ۲۰۱۲ انجام داد. این جت در ماه‌های می‌و ژوئن از دل ابر‌های طوفانی بر فراز کلرادو، اوکلاهما و تگزاس پرواز کرد. ابزار‌های موجود در هواپیما دو اکسید کننده را در ابر‌ها اندازه گیری کردند. یکی هیدروکسیل رادیکال یا OH بود، دیگری نیز یک اکسید کننده مشابه به نام رادیکال هیدروپراکسیل (Hy-droh-pur-OX-ul) که HO۲ نیز نامیده می‌شود. هواپیما غلظت ترکیبی هر دوی این اکسید کننده‌ها را در هوا اندازه گیری کرد.

رعد و برق و سایر قسمت‌های برق دار ابر‌ها باعث ایجاد اکسیدان‌های OH و HO۲ می‌شوند. سطح این مولکول‌ها به هزاران قسمت در تریلیون رسید. ممکن است زیاد به نظر نرسد. اما بیشترین میزان OH که قبلاً در جو مشاهده شده بود تنها چند قسمت در تریلیون بود. بیشترین میزان HO۲ در هوا تقریباً ۱۵۰ قسمت در تریلیون بوده است. محققان مشاهدات را به صورت آنلاین ۲۹ آوریل در مجله‌ی معتبر ساینس ارائه دادند.

ویلیام برون، دانشمند حوزه مطالعات جوّی و هواشناختی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گوید: ما انتظار دیدن هیچ یک از این موارد را نداشتیم. نتایج فراتر از تصور بود.

با این وجود، تست‌های آزمایشگاهی به تأیید واقعی بودن آنچه تیم او در ابر‌ها دیده اند کمک کرد. این آزمایشات نشان داد که رعد و برق‌ها واقعاً می‌تواند مقادیر زیادی از اکسیدان‌های OH و HO۲ تولید کنند.

رادیکال‌های هیدروکسیل (OH) مهمترین گونه اکسید کننده جو هستند و توانایی زیادی در پاکسازی خود دارند. شناخته شده است که تولید اکسید نیتریک توسط رعد و برق منجر به تشکیل OH و سایر اکسید کننده های جوی مانند رادیکال‌های ازن و هیدروپراکسیل (HO۲) از طریق واکنش‌های شیمیایی مختلف می‌شود. برون و همکاران از اندازه گیری‌های OH و HO۲ در هوا استفاده کرد تا نشان دهد که رعد و برق نیز آن‌ها را مستقیماً و در مقادیر بسیار بیشتر از حد انتظار تولید می‌کند. آن‌ها دریافتند که این سازوکار ممکن است به اندازه یک ششم ظرفیت اکسیدکننده جو زمین باشد.

ویلیام برون و تیم او محاسبه کردند که چه مقدار از اکسیدکننده‌ های جوی حاصل ار رعد و برق، در سراسر جهان تولید می‌ شود. آن‌ ها این کار را با استفاده از مشاهدات خود از ابر‌ها و طوفان‌ ها انجام دادند. این تیم همچنین تعداد دفعات طوفان‌ های صاعقه‌ای را محاسبه کرد. به طور متوسط ​​، حدود ۱۸۰۰ طوفان از این دست در هر برهه از زمان در سراسر کره زمین در جریان است. این محاسبات منجر به یک برآورد تقریبی شد. صاعقه‌ ها می‌توانند ۲ تا ۱۶ درصد از OH جو را تولید کنند. بی‌ شک مشاهده طوفان‌های بیشتر می‌تواند به برآورد دقیق‌تری منجر شود.

دانستن اینکه طوفان‌ ها چگونه بر جو تأثیر می‌ گذارند ممکن است اهمیت بیشتری پیدا کند، زیرا تغییرات آب و هوایی باعث رعد و برق بیشتر می‌ شود.

منبع: Science for Students