Ежесекундно на Земле вспыхивает в среднем 100 молний. И хотя каждая вспышка длится всего доли секунды, их общая электрическая мощность дости­гает 4 млрд. киловатт. Резкое повыше­ние температуры в канале молнии — до 20 000 °С — приводит к разрушению молекул азота и кислорода с образова­нием оксида азота NO. Последний за­тем окисляется атмосферным кислоро­дом в диоксид: 2NO+О₂=2NO₂, который в свою очередь, реагируя при избытке кислорода с атмосферной вла­гой, превращается в азотную кислоту: 4NO₂+2Н₂О+О₂=4HNO₃. В резуль­тате этих процессов ежедневно обра­зуется примерно 2 млн. тонн HNO₃ (или более 700 млн. тонн в год), и в виде сла­бого раствора выпадает на землю с дождями. Это количество «небесной» азотной кислоты интересно сравнить с её промышленным производством, к слову, одним из самых крупнотоннаж­ных. Оказывается, здесь человек дале­ко отстаёт от природы: мировое произ­водство азотной кислоты составляет около 30 млн. тонн в год.

Благодаря расщеплению молекул азота молниями на каждый гектар зем­ной поверхности, включая горы и пус­тыни, моря и океаны, ежегодно выпа­дает около 15 кг азотной кислоты. В почве, а частично и в атмосфере, она переходит в соли — нитраты, которые являются прекрасными азотными удоб­рениями и необходимы для роста рас­тений.

Конечно, не одни только молнии «трудятся» над переработкой атмо­сферного азота в удобрения. Более то­го, они — даже не главный поставщик «связанного азота». Основную работу по так называемой фиксации азота — переводу его из воздуха в почву — осу­ществляют разнообразные бактерии. Например, находящиеся в почве азото­бактерии усваивают за год из воздуха до 50 кг азота на 1 га. Наиболее важ­ные азотфиксирующие бактерии «со­жительствуют» с растениями, в ос­новном с бобовыми — клевером,

горохом, фасолью, люцерной и др. Они «поселяются» на корнях — в осо­бых клубеньках; часто их так и назы­вают— «клубеньковые бактерии». Эти труженики связывают в среднем ещё 150 кг азота на 1 га, а в особо благо­приятных условиях — до 500 кг!

Кроме того, земледельцы вносят немалое количество азотных удобре­ний — от десятков до сотен килограм­мов на 1 га пашни ежегодно. Так что же, «грозовой азот» не так уж и важен? От­нюдь. Азотные удобрения стали широко использовать только в XIX в. К тому же никто из сельхозработников никогда, конечно, не «подкармливал» огромные лесные массивы, степи, саванны и другие участки Земли, покрытые расти­тельностью, — это делала «небесная канцелярия». Наконец, молнии начали сверкать в атмосфере миллиарды лет назад, задолго до появления азотфиксирующих бактерий. Вот и получается, что грозы сыграли немаловажную роль в «связывании» атмосферного азота. По подсчётам учёных, только за последние два тысячелетия молнии перевели в удобрения 2 трлн. тонн азота — пример­но 0,1 % всего его количества в воздухе.

Но главная роль этих грозовых яв­лений природы для жизни на Земле, ве­роятно, заключалась всё же в другом. В 1945—1958 гг. в Чикагском универ­ситете работал знаменитый физикохимик, лауреат Нобелевской премии (за открытие тяжёлого водорода — дейте­рия) Гарольд Клейтон Юри (1893— 1981). Он интересовался проблемами химической эволюции на Земле и про­исхождением жизни. Вместе со студен­том Стэнли Миллером учёный поставил в лаборатории необычный экспери­мент: через смесь метана, аммиака, во­дорода и водяных паров пропускали мини-молнии, проще говоря, электри­ческие разряды. Смесь эту Юри рас­сматривал как модель ранней земной атмосферы, которую пронизывали молнии многочисленных гроз. Уже в первых опытах Миллер наблюдал обра­зование в колбе аминокислот — основ­ных компонентов любых белков, что доказывало возможность их синтеза в первичной атмосфере.

Суть явления можно объяснить так. Под действием электрических разря­дов в газовой смеси образуется циановодород (синильная кислота) HCN. Энергия молний на Земле в древности составляла за год 1,1•10¹⁸ Дж, что бы­ло достаточно для возникновения в ат­мосфере около миллиона тонн HCN ежегодно. Это вещество вымывалось дождями в океан. Несмотря на простой состав, молекула HCN уникальна: она находится на границе органической и неорганической природы и вступает в самые разнообразные химические реакции, в том числе с образованием биомолекул. В этом отношении с циановодородом не может соперничать ни одно из известных ныне соединений.

Помимо циановодорода под дейст­вием электрических разрядов в исход­ной газовой смеси появляются и другие соединения, например формальдегид НСНО. Происходящие между ними химические процессы были изучены за­долго до опытов Юри — Миллера. Ещё в 1850 г. немецкий химик Адольф Фридрих Людвиг Штреккер (1822— 1871) наблюдал образование a-аминокислот из альдегидов или кетонов под действием аммиака и синильной кисло­ты. Например, из простейшего альде­гида — формальдегида в присутствии аммиака, циановодорода и воды полу­чается простейшая аминокислота — глицин:

Реакция Штреккера имеет не толь­ко теоретическое значение: она широ­ко используется для лабораторного и промышленного синтеза a-аминокислот.

Так что без преувеличения можно сказать, что вклад молний в развитие жизни на Земле огромен. Кто знает — может быть, без них жизнь на нашей планете вообще не возникла бы, либо её разнообразие было бы куда беднее...