Физики поняли, почему смог формируется быстро

“Это объясняет, как в очень загрязненном воздухе мегаполисов могут формироваться новые частицы аэрозолей. Кроме того, теперь мы знаем, как аэрозоли могут возникать в верхних слоях атмосферы, где они могут сильно влиять на климат”, – рассказал руководитель исследования, профессор Университета Карнеги-Меллон (США) Нил Донахью.

Аэрозоли – это очень мелкие капли жидкостей. Благодаря своему размеру они могут очень долго парить в воздухе. Именно из этих частиц состоит туман, они играют важнейшую роль в формировании облаков и городского смога.

Еще в 2009 году специалисты Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) создали специальную установку CLOUD, с помощью которой можно воспроизводить формирование этих частиц и изучать, как физические процессы, которые связаны с их ростом и накоплением в атмосфере, влияют на здоровье человека и климат планеты.

В частности, еще в 2011 году ученые обнаружили, что серная кислота и аммиак, которые раньше считали одними из главных “прародителей” аэрозолей, участвуют в образовании лишь небольшой их доли в атмосфере. Через два года физики CERN, в том числе и российские исследователи из Физического института РАН, выяснили, что в формировании и росте аэрозолей участвуют и другие соединения азота, в том числе амины и азотная кислота.

Фабрика смога

В новой серии подобных экспериментов Донахью и его коллеги по CLOUD заинтересовались тем, как на образование аэрозолей влияет еще одно соединение азота, нитрат аммония. Молекулы этого вещества сами по себе почти не могут испаряться в атмосферу, однако они могут образовываться на поверхности уже существующих капель аэрозолей из молекул аммиака и азотной кислоты.

Руководствуясь этими соображениями, ученые проследили за тем, как формируются частицы аэрозолей при разных температурах. Для этого они запустили в установку CLOUD пары и того, и другого вещества. Оказалось, что благодаря нитрату аммония и его исходным компонентам частицы аэрозолей при низких температурах растут гораздо быстрее – в десятки или даже сотни раз.

Ученые отмечают, что подобные условия, а также необходимые для этого концентрации паров аммиака и азотной кислоты вполне могут складываться зимой в густонаселенных мегаполисах. Это объясняет, как смог может возникать в условиях, при которых его формирование, как думали ученые раньше, ограничивала низкая скорость роста частиц аэрозолей.

Ученые предполагают, что то же самое может происходить и в верхних слоях атмосферы Земли. Температуры, которые там господствуют, достаточно низки для того, чтобы частицы образовывались напрямую из нитрата аммония. В результате аэрозоли могут формироваться там максимально быстро. Их капли, по мнению физиков, могут играть важную роль в охлаждении планеты и в других климатических процессах, природу которых еще предстоит изучить.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.