Многие облака на Земле могут иметь "космическое" происхождение

Большое количество "зародышей" облаков возникает в атмосфере Земли в результате взаимодействия капель аэрозолей с космическими лучами высоких энергий, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

"Мы раскрыли последнюю деталь загадки о том, как космические частицы влияют на климат Земли. Теперь мы понимаем то, как изменения в  солнечной активности или вспышки сверхновых будут влиять на то, как выглядит и ведет себя атмосфера планеты", — заявил Хенрик Свенсмарк (Henrik Svensmark) из Технического университета Дании в Люнгбю.

Считается, что аэрозоли — микроскопические капли жидких веществ и твердые частицы — отражают часть солнечных лучей и способствуют конденсации влаги в облаках, что заметно "охлаждает" нашу планету. Большинство климатологов предполагает, что большая часть аэрозолей образуется благодаря действию паров аммиака и серной кислоты в нижних слоях атмосферы.

Главной загадкой их существования, как отмечает Свенсмарк, является то, что ученые пока не могут точно сказать, что именно заставляет аэрозоли превращаться в так называемые "ядра конденсации влаги", своеобразные зародыши облаков. Сами по себе капли аэрозолей не могут запускать роста облаков, так как они обладают в разы меньшими размерами, чем настоящие "ядра конденсации".

По этой причине ученые достаточно долго спорили о том, что может запускать процесс их роста, так как очевидных ответов на этот вопрос у них не было. Датские климатологи и физики смогли раскрыть эту загадку, наблюдая за взаимодействиями капель жидкости и различных молекул в лабораторном аналоге верхних слоев атмосферы Земли.

Экспериментируя с этой "мини-атмосферой", ученые обратили внимание на то, что появление даже небольших количеств ионов резко ускоряло процесс формирования "ядер конденсации" и заставляло аэрозоли увеличиваться в размерах. Как отмечает Свенсмарк, в настоящей атмосфере свободные ионы встречаются достаточно редко, из-за чего другие климатологи не обращали внимания на эти заряженные частицы.

По мнению авторов статьи, все эти ученые упускали одну важную вещь – Земля постоянно бомбардируется космическими лучами высокой энергии и частицами солнечного ветра, небольшая часть которых достигает нижних слоев атмосферы. По текущим оценкам физиков, каждую секунду на каждый квадратный метр границы между атмосферой и космосом "падает" как минимум один протон высокой энергии, порождающий целый каскад заряженных частиц и ионов при пролете через воздух.

Руководствуясь этой идеей, ученые поменяли работу "мини-атмосферы" таким образом, что в нее попадало примерно такое же число заряженных частиц, которое порождают космические лучи, сталкивающиеся с молекулами газов в воздухе. Это позволило им выяснить, что примерно 5% "ядер конденсации" и облаков в атмосфере Земли имеют космическое происхождение.

Подобная оценка, как отмечают ученые, является справедливой только для спокойной "космической погоды", когда на Солнце не происходит мощных вспышек и рядом с Земле не происходит взрывов сверхновых. В противном случае число облаков, порожденных космическими лучами, может резко вырасти и их общая доля в атмосфере может достичь примерно 50%.

По этой причине космические лучи, как считает Свенсмарк, могли породить ряд климатических аномалий в недавнем прошлом Земли, в том числе "малый ледниковый период" 16-19 веков, другие периоды похолоданий в средние века и античности, а также влиять на работу климата планеты в целом.