Облака меняют погоду у самой земли: что происходит с ультрафиолетом и электрическим полем – даже без грозы и ливня

Облака кажутся привычной частью прогноза: если небо затянуло серой пеленой, день будет пасмурным; если растёт тёмная башня кучево-дождевого облака, можно ждать ливня и грозы; если высоко появились тонкие белые полосы, погода может начать меняться не сразу, а через несколько часов. Но у облаков есть менее очевидная роль. Они меняют не только освещённость и вероятность осадков, но и состояние воздуха у поверхности.

Томские учёные проверили, как разные облачные формы связаны с 2 параметрами: сколько длинноволнового ультрафиолета проходит к земле и как меняется градиент потенциала приземного электрического поля. Проще говоря, речь не о молниях и не о «заряженном небе» в бытовом смысле, а о слабом электрическом поле, которое существует в атмосфере постоянно и реагирует на её состояние.

Почему важно смотреть не просто на облачность, а на форму облаков

Слово «облачно» слишком общее. Тонкие перистые облака верхнего яруса, широкая слоистая пелена и грозовые кучево-дождевые облака по-разному устроены, находятся на разной высоте и содержат разные сочетания капель воды и ледяных кристаллов. Поэтому они по-разному рассеивают солнечное излучение и иначе влияют на электрические характеристики воздуха.

Для проверки можно взять наблюдения за 2006–2020 годы и разделить облачность на 10 основных форм: перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые, высококучевые, высокослоистые, слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, кучевые и кучево-дождевые. Такой подход нужен не для красивой классификации, а для точного ответа: какие облака сильнее меняют атмосферу у поверхности.

Грозовые облака дают самый сильный эффект, но не единственный

Самый заметный результат ожидаемо связан с кучево-дождевыми облаками. Это мощные облака вертикального развития: внутри них идут сильные восходящие и нисходящие потоки, образуются осадки, может развиваться гроза. При такой погоде меняется и поток ультрафиолета, и приземное электрическое поле.

Плотные слоистые, слоисто-дождевые и высокослоистые облака тоже сильно влияют на измерения. Они закрывают большую часть неба, уменьшают поток света и меняют прозрачность атмосферы на широком участке. Для человека это выглядит как обычный пасмурный день, а для приборов – как изменение сразу нескольких параметров воздуха.

Перистые облака оказались важнее, чем кажется

Неожиданность была в другом. Влияние нашли даже у перистых облаков верхнего яруса. Они находятся высоко, выглядят тонкими и почти невесомыми, не дают ливня и часто не мешают солнцу настолько, чтобы человек сразу заметил резкую перемену. Но такие облака состоят из ледяных кристаллов, а значит всё равно рассеивают излучение и меняют оптические свойства атмосферы.

«Однако, к нашему огромному удивлению, относительно безобидные облака верхнего яруса, например перистые, несмотря на их большую высоту над поверхностью Земли и небольшую вертикальную мощность, тоже оказывают статистически значимое влияние как на электрическое поле, так и на поток ультрафиолетового излучения», – рассказывает ведущий научный сотрудник, кандидат физико-математических наук Константин Пустовалов.

Это не значит, что тонкие облака внезапно становятся опасными. Смысл другой: атмосфера чувствительнее, чем кажется по внешнему виду неба. Даже лёгкая облачная структура способна оставить измеримый след, если смотреть не глазами, а приборами.

Что происходит с ультрафиолетом и электрическим полем

Ультрафиолетовый поток оценивали в области около 380 нанометров. Этот диапазон удобен для наблюдений: он слабее поглощается озоном, чем более короткие волны, но хорошо реагирует на облачные частицы и аэрозоли. Если в воздухе больше капель, кристаллов льда, дыма или пыли, часть излучения рассеивается и до поверхности доходит меньше света.

С электрическим полем связь не прямая. Ультрафиолет относится к оптике атмосферы, а градиент потенциала – к атмосферному электричеству. Это разные явления, но они реагируют на один общий фактор: состояние воздуха. Когда меняется количество облачных частиц или аэрозолей, одновременно меняется прозрачность атмосферы и её электрическая проводимость. Поэтому оба показателя могут идти синхронно, хотя один не является простой причиной другого.

Почему это важно для прогноза погоды

У результата есть практический смысл. Если приборы у земли видят, как вместе меняются электрическое поле и поток ультрафиолета, по этим данным можно точнее понимать, что происходит в атмосфере: над районом плотная облачность, высокие тонкие облака, дымовой шлейф или смесь разных частиц.

Для больших территорий это особенно важно. В Сибири метеостанции стоят далеко друг от друга, а классические наблюдения часто идут с интервалом раз в 3 часа. Непрерывные автоматические измерения могут дополнить прогноз: не заменить наблюдателя полностью, а быстрее показать изменение состояния воздуха между стандартными сроками замеров.

Что это меняет для обычного человека

Для повседневной жизни вывод простой: ясность неба нельзя оценивать только по ощущениям. Тонкая облачная дымка может выглядеть почти безобидно, но уже менять поток ультрафиолета. Плотная облачность и дым сильнее снижают его прохождение, а грозовые облака заметнее всего перестраивают электрическое состояние приземного слоя.

Такие данные нужны не для тревоги, а для более точного чтения погоды. Форма облаков становится подсказкой не только о дожде или солнце, но и о невидимых процессах: прозрачности воздуха, аэрозолях, электрическом поле и качестве будущих прогнозов.

Проверено редакцией

Читайте также:

Июльская погода удивит регионы России: где температура поднимется выше нормы, а где – лето окажется неожиданно свежим и прохладным Топ природных аномалий России: где земля кипит, лёд рисует гигантские кольца, песок звучит, а небо само меняет цвет без предупреждения В городе жара переносится тяжелее, чем в деревне: какая особенность улиц заставляет одни и те же градусы ощущаться совсем иначе?