Физики СПбГУ выяснили, что сильнее всего на образование ионов в нижних слоях атмосферы влияет радиоактивный газ

Приземной слой атмосферы, который находится на высоте до трех километров над поверхностью Земли, содержит в себе множество химических элементов, некоторые из которых радиоактивные. К ним можно отнести радон‑222 — радиоактивный нуклид химического элемента радона, который образуется в урановых месторождениях и относится к радиоактивному семейству урана‑238.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Atmosphere.

При этом сам радиоактивный нуклид опасен для жизни и здоровья людей, он также разрушает озоновый слой, поэтому с конца 50‑х годов прошлого века ученые по всему миру ведут регулярный мониторинг его содержания в атмосфере. Кроме того, по повышенным концентрациям радона, так называемым радоновым аномалиям, можно спрогнозировать некоторые природные явления, например землетрясения. Однако, как отмечают ученые СПбГУ, для составления реальных прогнозов значения магнитуды, времени и места должны определяться с достаточной точностью и быть стабильными.

Другой важный компонент мониторинга озонового слоя — ионизация атмосферы, то есть процесс образования ионов — положительно и отрицательно заряженных частиц в атмосфере Земли. Сегодня физики пытаются определить, как именно радон воздействует на ионизацию, которая, в свою очередь, влияет на электропроводность воздуха. Так, изменение значений электронной плотности вследствие ионизации может приводить к появлению различных радиопомех.

Ученые Санкт‑Петербургского университета модернизировали созданную российскими учеными в 1970‑е годы уникальную модель атмосферы‑океана‑аэрозоля‑химии‑климата SOCOL. Эта модель с момента ее создания использовалась для расчета изменений озонового слоя и климата. Она позволяет характеризовать поведение озонового слоя в периоды его глобального истощения, связанного с производством разрушающих озон субстанций, и восстановления, возможного благодаря ограничениям и мерам по регулированию всех выбросов веществ, разрушающих озоновый слой.

Физики СПбГУ добавили в модель дополнительный источник естественной ионизации воздуха, не связанный с космическими факторами, это позволило проводить расчеты удельной проводимости атмосферы с учетом вклада всех скоростей ионизации атмосферы.

Результаты проделанной работы стали основой кандидатской диссертации сотрудника лаборатории исследования озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ Арсения Карагодина.

Благодаря проведенной учеными Университета работе на данный момент в химико‑климатической модели SOCOL учтены все естественные источники ионизации атмосферы, что позволяет использовать эту модель для оценки вклада радона‑222 в проводимость и сопротивление атмосферы.

«Мы выяснили, что в пограничном, то есть нижнем, слое Земли скорости ионизации, вызванной радоном‑222, превышают скорости ионизации, вызванной галактическими космическими лучами, в несколько раз в зависимости от региона. Таким образом, радон доминирует в ионизации вблизи поверхности Земли, но его действие быстро затухает с высотой. Рассчитанные скорости ионизации, полученные из распределений радона‑222, используются для расчета проводимости воздуха в атмосфере», — рассказала старший научный сотрудник СПбГУ (кафедра физики Земли) Ирина Миронова.

Ученые СПбГУ отмечают, что в химико‑климатических моделях, которые используются для исследований вариаций озонового слоя и параметров глобальной электрической цепи, ионизация от радона‑222 является основным источником ионизации на низких высотах около поверхности Земли. Это говорит о влиянии радона‑222 на образование электрического тока в атмосфере и его роль в формировании глобальной электрической цепи.

Именно по глобальной цепи осуществляется движение атмосферных электрических токов между ионосферой и Землей. Цепь обусловлена отрицательным зарядом Земли и создаваемым им электрическим полем, а также заряженными ионосферой и магнитосферой. Существенную роль в образовании цепи играет грозовое электричество.

Отметим, что ранее сотрудники лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ выяснили, что во время геомагнитных бурь в течение суток может разрушаться до четверти озона, содержащегося на высоте около 75 километров в полярной мезосфере. Также ученые разработали нейросетевой алгоритм для измерения содержания озона в атмосфере с российского метеорологического спутника.

Санкт‑Петербургский государственный университет — старейший университет России — был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт‑Петербургский университет отмечает свой 300‑летний юбилей.

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300‑летия СПбГУ, которое провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. В честь 300‑летия Санкт-Петербургского государственного университета в почтовое обращение вышла марка, на которой изображены здание Двенадцати коллегий и памятник графу С. С. Уварову.

По решению губернатора Санкт‑Петербурга Александра Беглова 2024 год в Северной столице объявлен годом Санкт‑Петербургского университета. В день 300‑летия Университета на Ростральных колоннах будут зажжены факелы. Дворцовый мост украсят флаги Университета, а общественный транспорт — его символика, на новых туристических картах города появятся здания СПбГУ, вблизи них будут размещены тематические и исторические материалы. В мае 2024 года Университет примет участие в праздновании Дня города, а знаменитый праздник выпускников «Алые паруса» будет посвящен юбилеям СПбГУ и Российской академии наук. Также Университет запустил сайт, посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях подготовки к юбилею.