Během běžné bouřky se nad korunami stromů děje něco, co lidské oko vůbec nedokáže zachytit.
Vědcům se to nyní konečně podařilo zaznamenat.
Americký tým výzkumníků po léta tušil, že bouřka proměňuje les v gigantickou světelnou show – zcela neviditelnou pro nás. Aby to ověřili, přestavěli ojetou Toyotu na pojízdnou laboratoř a vydali se pronásledovat bouřky. Nakonec zachytili jev, o němž se dosud pouze teoretizovalo.
Světelná „záclona" nad stromy, kterou nikdo nevidí
Výzkumníci z Pennsylvania State University se již řadu let zabývají vlivem elektrických polí na rostliny. V jejich hypotézách se opakoval motiv záhadné záře nad lesem během bouřky, chyběly však konkrétní důkazy z terénu. Vše se změnilo ve chvíli, kdy se rozhodli vyrazit na noční lov bouřek.
V laboratoři vědci dříve zjistili, že mladé stromky zapojené do speciálních generátorů začínají jemně vyzařovat bledě modrou záři v ultrafialovém pásmu. Jde o důsledek velmi vysokého napětí a ionizace vzduchu kolem listů. Problém spočívá v tom, že takové záření je lidskému oku zcela neviditelné.
Při přirozené bouřce vršky stromů vysílají krátké ultrafialové záblesky, které les doslova „podsvěcují" – jenže ve vlnovém pásmu, které člověk není schopen vnímat.
Aby tento skrytý fenomén zachytili, potřebovali vědci specializované kamery pro ultrafialové záření, mimořádně citlivé detektory světla a přenosné meteorologické vybavení. Vše nainstalovali na střechu staré Toyoty Sienna, která se stala jejich základnou při pronásledování bouřek na trase od Severní Karolíny až po Pensylvánii.
Co se přesně děje se stromy během bouřky
Když se blíží bouřka, většina z nás hledí k nebi a vyhlíží jasné blesky křižující oblohu. Přitom vysoká vlhkost, silná elektrická pole a vysoké napětí mezi mraky a zemí způsobují, že se stromy začínají chovat jako obrovské živé vodiče.
Bouřkové mraky fungují jako gigantická baterie. Nabité na extrémně vysoké napětí vysílají elektrické pole až k zemskému povrchu. Kmen nasycený vodou vede tento náboj vzhůru. Napětí se postupně „vyšplhá" po stromě až k jemným strukturám listů.
Jakmile napětí dosáhne korun, na okrajích listů vznikají drobné výboje – takzvaná koronová záře, série ultrakrátkých záblesku v ultrafialetu, přeskakujících z listu na list.
Pro UV kamery vypadá les v takovou chvíli jako pulzující, třpytivá vrstva namodralé záře vznášející se nad povrchem korun. Každý jednotlivý záblesk trvá zlomek sekundy a vysílá do tmy miliardy fotonů. Naše oči nejsou schopny zachytit tak prudký impuls a navíc nejsou na tuto vlnovou délku vůbec citlivé.
Globální elektrický obvod Země
Tuto světelnou bouři v korunách stromů je vhodné zasadit do širšího kontextu. Zemi totiž obklopuje jakýsi gigantický elektrický obvod. Dole se nachází povrch planety, výše pak ionosféra – elektricky nabitá vrstva atmosféry začínající desítky kilometrů nad našimi hlavami.
| Fáze | Co se děje |
|---|---|
| Rozdíl napětí | Mezi ionosférou a povrchem Země se udržuje obrovské napětí řádu stovek tisíc voltů. |
| Bouřkové „dobíjení" | Blesky – jak směřující k zemi, tak k obloze – tento systém nepřetržitě dobíjejí. |
| Záporný náboj Země | Když blesk udeří do půdy, předá zápornné náboje na povrch planety. |
| Klidné počasí | Za dobré počasí kladný náboj pomalu stéká z ionosféry dolů skrze nabité částice vzduchu. |
Stromy jsou součástí tohoto systému. Jejich výška, vlhké tkáně a rozvinutá koruna je zapojují do přenosu nábojů mezi zemí a atmosférou. Vedlejším efektem je právě koronová záře v ultrafialovém pásmu.
Jak vypadala bouřková výprava v přestavěné Toyotě
Výzkumný tým se rozhodl opustit laboratoř a vyrazit „lovit" bouřky přímo v terénu. Stará Toyota Sienna byla vybavena:
- stožárem s miniaturní meteorologickou stanicí měřící směr a sílu větru, vlhkost a intenzitu elektrických polí,
- lasery pro přesné zaostření a měření vzdálenosti ke korunám stromů,
- kamerou zaznamenávající ultrafialové záření a velmi rychlé světelné záblesky,
- napájením a systémem záznamu dat odolným vůči otřesům a teplotním výkyvům.
Samotné výjezdy nebyly logisticky jednoduché. Vědci museli sledovat bouřkové předpovědi, jezdit v noci vstříc atmosferickým frontám a hledat místa, kde vysoké stromy rostou přímo u trasy. Když se bouřka přiblížila dostatečně blízko, zastavili auto a spustili záznam.
Na obrazovkách se začalo objevovat to, v co doufali: drobné, rychlé záblesky přeskakující po listech. Světlo se pohybovalo v kaskádách jako miniaturní blesk klouzající po povrchu koruny. Bez UV vybavení by lidské oko vidělo jen tmavý obrys stromů na pozadí oblohy osvětlované normálními blesky.
Lesní krajina, která pro člověka zůstává černou stěnou, se pro UV kameru mění v hypnotizující, třpytivou plochu jasných bodů.
Neviditelná podívaná má svou cenu pro stromy
Ačkoli koronová záře vypadá efektně, pro samotné rostliny není neutrální. Průtok elektrických nábojů a lokální výboje na okrajích listů ovlivňují chemické složení vzduchu těsně nad korunami. V blízkosti listů vznikají reaktivní částice, které mohou měnit složení plynů – včetně oxidů dusíku a ozonu.
Dlouhodobé působení těchto impulsů může také oslabovat tkáně v nejvyšších partiích stromů. Vědci předpokládají, že část poškození pozorovaných v nejvyšších větvích – dosud přičítaných pouze silným nárazům větru – může přímo souviset s opakujícími se koronovými výboji.
V klimatických prognózách se objevuje ještě jeden rozměr: s rostoucími teplotami přibývá intenzivních bouřek. To znamená, že lesy v mnoha částech světa budou čím dál častěji vystaveny působení silných elektrických polí a sérií takových mikrovýbojů.
Co to znamená pro přírodu a pro lidi
Výzkum popsaný v časopisu Geophysical Research Letters není pouhá zajímavost o „tajemném svícení" stromů. Ukazuje, že bouřky ovlivňují ekosystém mnohem subtilnějším způsobem, než je jediný úder blesku do jednoho kmene.
Celá řada atmosferických procesů – od vzniku ozonu po tvorbu aerosolů – závisí na tom, jaké reakce probíhají v tenké vrstvě vzduchu přímo nad povrchem lesa. Série mikrovýbojů může měnit místní chemické složení, a tím nepřímo ovlivňovat kvalitu vzduchu i způsob, jakým rostliny vyměňují plyny s okolím.
Z lidského pohledu přichází v úvahu ještě otázka infrastruktury. Vysoké konstrukce – stožáry, elektrická vedení, větrné turbíny – mohou zažívat podobné koronové jevy. Pochopení toho, co se odehrává nad korunami stromů, pomáhá lépe navrhovat instalace vystavené extrémním elektrickým polím.
Proč to nevidíme a lze to vůbec spatřit vlastníma očima
Lidské oko reaguje především na viditelné spektrum světla – od červené po fialovou. Koronová záře nad stromy vzniká v ultrafialové oblasti, tedy ve vlnových délkách kratších, než jsme schopni přímo vnímat. Každý záblesk navíc trvá neuvěřitelně krátce a má malou energii v přepočtu na jednotlivý paprsek.
Abyste se k tomuto zážitku přiblížili, musíte sáhnout po technologii. Představte si speciální brýle integrované s UV kamerou a převodníkem, který překládá ultrafialové záření do viditelných barev. Vědecky je to možné, ale taková zařízení stále patří do úzké kategorie výzkumného vybavení, nikoli běžné spotřební elektroniky.
Podobný jev lze někdy zahlédnout v menším měřítku. Silný výboj na ostrých hranách kovu nebo na vysokonapěťových vedeních také bývá zdrojem koronové záře – na dlouhodobých fotografiích pak vidíme jemnou zář kolem vodičů. Les během bouřky prožívá něco podobného, ale v obrovském a rozptýleném měřítku.
Nová data z USA naznačují, že naše představa o bouřce jako o sérii blesků mezi mrakem a zemí je příliš zjednodušená. Stromy nejsou jen pasivní oběti blesku. Společně s mraky tvoří aktivní elektrickou „síť" a záblesky neviditelné lidskému oku se nad korunami stávají součástí větší planetární baterie poháněné energií atmosferických bouří.
