Ученые из ЦЕРН выяснили "рецепт" образования аэрозолей в атмосфере

25 августа 2011 года

Моделирование образования аэрозолей в атмосфере при помощи экспериментальной установки CLOUD при Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) показало, что серная кислота и аммиак участвуют в образовании лишь небольшой доли взвесей в атмосфере, а не большей их части, как считалось ранее, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature.

Группа европейских и американских ученых, в которую входили российские климатологи из Физического института имени Лебедева РАН, полагает, что это открытие потребует пересмотра большинства моделей, учитывающих формирование и действие аэрозолей на изменения климата.

Считается, что 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.

Для проверки этого специалисты ЦЕРНа в 2009 году построили экспериментальную установку CLOUD, воспроизводящую процесс образования аэрозолей в верхних слоях атмосферы Земли и то, как на это влияют космические лучи. Воздух в установке по своему химическому составу совпадал с атмосферным. В качестве источника космических лучей использовался один из протонных ускорителей ЦЕРНа.

"Мы обнаружили, что космические лучи способствуют появлению аэрозолей в средних слоях тропосферы и выше. Пары химических соединений, которые ранее считались основным источником аэрозолей в нижних слоях атмосферы, участвуют в образовании лишь небольшой их части", - пояснил руководитель группы Джаспер Киркби (Jasper Kirkby) из ЦЕРНа.

Как показал эксперимент, пары серной кислоты и молекулы аммиака, содержащиеся в "атмосфере" CLOUD, способствуют формированию микрокапель жидкости, их количество от десяти до тысячи раз меньше того, сколько их образуется в атмосфере Земли. Ученые зафиксировали образование аэрозолей из водных паров и молекул серной кислоты в верхних слоях атмосферы и капель из аммиака, воды и серной кислоты - в нижних. По мнению исследователей, отсутствие "нормального" количества аэрозолей в нижних слоях атмосферы можно объяснить тем, что в камере CLOUD отсутствовали другие примеси, присутствующие в реальном воздухе.

Эксперимент показал, что космические лучи достаточно сильно влияют на образование аэрозолей, ускоряя процесс формирования капель в 2-10 раз в тропосфере и в 10-50 раз в более высоких слоях атмосферы. С другой стороны, в условиях реальной атмосферы эти показатели могут быть гораздо меньше, считают авторы статьи.

"Нас сильно удивило небольшое количество аэрозолей, которые формировали молекулы аммиака и серной кислоты. Самая важная цель CLOUD на сегодня - открыть неизвестные нам примеси и определить их происхождение", - заключает Киркби.