Гигантская электрическая цепь, опоясывающая нашу планету, ведет себя не так, как предполагалось десятилетиями. Новое исследование кардинально меняет представление о главном регуляторе атмосферного электричества в спокойную погоду. Оказалось, что обширный облачный покров, который, казалось бы, должен был быть главным виновником, почти не влияет на загадочные суточные и сезонные ритмы этого природного феномена.
Нашу планету можно представить как огромную сферическую электрическую систему. Поверхность Земли и ионосфера действуют как проводящие оболочки, а воздушная прослойка между ними — как глобальный резистор. Токи в этой цепи порождаются грозами и заряженными облаками, а их состояние в ясные дни отражает работу всей системы. Ключевой подсказкой служит диаграмма Карнеги — график, фиксирующий синхронные колебания электрического поля по всему миру в течение суток и месяцев. Долгое время считалось, что эти колебания напрямую связаны с глобальным распределением облаков, ведь внутри них проводимость воздуха падает в разы.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые построили детальную модель атмосферной проводимости. Модель учла трехмерное распределение облачности, разницу между сушей и морем и даже влияние морского льда.
Результаты оказались парадоксальными. Да, в целом облака выполняют роль глобального изолятора: их среднее количество увеличивает общее сопротивление атмосферы на 20%. Если бы небо было всегда безоблачным, электрическое поле у поверхности моря было бы на пятую часть слабее.
Но самое удивительное обнаружилось при анализе динамики. Суточные и сезонные колебания облачного покрова почти не отражаются на амплитуде изменений поля — его сила меняется всего на 2%. Это капля в море по сравнению с 25-процентными взлётами и падениями на диаграмме Карнеги. Кроме того, модель не показала характерного для Карнеги резкого дневного пика, а основной сезонный цикл оказался полугодовым, а не годовым.
Это означает, что механизм, синхронно дирижирующий глобальным электрическим полем в ясную погоду, скрыт не в облаках. Поиски нужно перенаправить на другие элементы системы — например, на активность самих грозовых генераторов или на процессы переноса заряда в ионосфере.
Таким образом, работа, опровергая устоявшуюся точку зрения, открывает путь для новых гипотез. Понимание этих процессов важно не только для фундаментальной науки, но и для изучения связи атмосферного электричества с климатом и космической погодой. Разгадка вековой тайны диаграммы Карнеги еще впереди, но теперь ученые знают, где ее точно искать не стоит.
Исследование опубликовано в журнале «Солнечно-земная физика»
