Během obyčejné bouřky nad korunami stromů probíhá něco, co lidské oko vůbec nezaregistruje. Teď to badatelé konečně zachytili na kameru.
Americký tým vědců léta tušil, že bouřka proměňuje les v gigantickou, pro nás neviditelnou světelnou show. Aby to ověřili, přestavěli starou Toyotu na mobilní laboratoř a vydali se lovit bouřky, až nakonec zaznamenali jev, o kterém se dříve jen teoretizovalo.
Skupina badatelů z Pennsylvania State University už roky studuje vliv elektrických polí na rostliny. V jejich hypotézách se objevoval motiv záhadné záře nad lesem během bouřky, chyběly však tvrdé důkazy z terénu. Změnilo se to ve chvíli, kdy se rozhodli vyrazit na noční lov bouří.
V laboratoři vědci dříve pozorovali, že mladé stromky připojené k odpovídajícím generátorům začnou jemně svítit bledě modrou září v ultrafialovém spektru. Jde o efekt velmi vysokého napětí a ionizace vzduchu kolem listů. Problém je v tom, že toto záření je pro lidské oko neviditelné.
Světelná „záclona“ nad stromy, kterou nikdo nevidí
Aby tento tajemný jev mohli spatřit, museli vědci použít speciální kamery zaznamenávající ultrafialové záření, mimořádně citlivé detektory světla a přenosnou meteorologickou aparaturu. Všechno skončilo na střeše staré Toyoty Sienny, která se stala výpadovou základnou při honbě za bouřkami na trase od Severní Karolíny až po Pensylvánii.
Během přirozené bouřky koruny stromů vysílají krátké ultrafialové záblesky, které doslova „podsvěcují“ les, ale v pásmu, které člověk není schopen vnímat. Výzkumníci z univerzity použili zařízení schopná zachytit právě tuto část spektra.
Pro kamery s UV filtrem vypadá les v takových chvílích jako pulzující, mihotající vrstva namodralé záře vznášející se nad povrchem korun. Každý jednotlivý záblesk trvá zlomek sekundy a vysílá do tmy miliardy fotonů. Naše oči nejenže nechytí tak prudký impuls, ale vůbec nejsou citlivé na tuto vlnovou délku.
Co přesně se děje se stromy během bouřky
Když se blíží bouřka, většina z nás hledí vzhůru a vyhlíží jasné cik-caky protínající oblohu. Přitom vysoká vlhkost, silná elektrická pole a vysoké napětí mezi mraky a zemí způsobují, že stromy se začínají chovat jako obrovské, živé vodiče.
Bouřkové mraky fungují tehdy jako gigantická baterie. Nabité na velmi vysoké napětí vysílají elektrické pole až k zemi. Kmen nasáklý vodou vede tento náboj směrem nahoru. Napětí se pomalu „šplhá“ po stromu, až dorazí k jemným strukturám listů.
Když napětí dosáhne korun, u okrajů listů vznikají drobné výboje – takzvaná koróna, série ultrakrátkých záblesků v ultrafialetu přeskakujících z listu na list. Vědci z Pennsylvania State University tyto koronální výboje dokumentovali pomocí speciálních kamer.
Pro člověka zůstává lesní krajina černou stěnou, pro UV kameru se však mění v hypnotizující, mihotavou plochu jasných bodů. Jednotlivé záblesky se pohybují kaskádami jako miniaturní blesk sunoucí se po povrchu koruny.
Jaké vybavení použili vědci v přestavěné Toyotě
Výzkumný tým se rozhodl opustit laboratoř a „lovit“ bouřky v terénu. Stará Toyota Sienna byla vybavena celou řadou přístrojů:
- stožár s miniaturní meteorologickou stanicí měřící směr a sílu větru, vlhkost i intenzitu elektrických polí
- lasery sloužící k přesnému nastavení zaostření a vzdálenosti ke korunám stromů
- kamera zaznamenávající ultrafialové záření a velmi rychlé záblesky světla
- napájení a systém záznamu dat odolný vůči vibracím a teplotním změnám
- přenosné generátory pro zajištění nepřetržitého provozu všech zařízení
- GPS navigace pro sledování pohybu bouřkových front
- ochranné kryty pro citlivou elektroniku
Samotný výjezd nebyl logisticky jednoduchý. Badatelé museli sledovat bouřkové předpovědi, jezdit v noci směrem k atmosférickým frontům a hledat místa, kde vysoké stromy rostou těsně u silnice. Když se bouřka nacházela dostatečně blízko, zastavili auto a zahájili záznam.
Na obrazovkách se začalo objevovat to, v co doufali: drobné, rychlé záblesky přeskakující po listech. Světlo se pohybovalo kaskádami. Bez přístroje zaznamenávajícího ultrafialové záření by lidské oko vidělo pouze tmavý obrys stromů na pozadí oblohy rozsvěcované běžnými blesky.
Globální elektrický obvod Země a role stromů
Tuto světelnou bouři v korunách stromů stojí za to zasadit do většího jevu. Zemi totiž obklopuje něco jako gigantický elektrický obvod. Dole máme povrch planety, výše ionosféru, tedy elektricky nabitou vrstvu atmosféry začínající desítky kilometrů nad našimi hlavami.
Stromy jsou součástí tohoto systému. Jejich výška, vlhké tkáně a rozvinutá koruna způsobují, že se podílejí na přenosu nábojů mezi zemí a atmosférou. Vedlejším efektem je právě koróna v ultrafialovém pásmu.
V prognózách týkajících se klimatu se objevuje ještě jeden aspekt: s růstem teplot stoupá frekvence prudkých bouří. To znamená, že lesy v mnoha částech světa budou častěji vystaveny působení intenzivních elektrických polí a sérií těchto mikrovýbojů.
Neviditelná show má svou cenu pro stromy
Ačkoli světelná koróna vypadá efektně, pro samotné rostliny není neutrální. Průchod elektrických nábojů a lokální výboje u okrajů listů ovlivňují chemii vzduchu těsně nad korunami. V blízkosti listů vznikají reaktivní částice, které mohou upravovat složení plynů včetně oxidů dusíku a ozonu.
Dlouhodobé působení takových impulsů může také oslabovat tkáně v nejvyšších partiích stromů. Vědci podezírají, že část poškození pozorovaných v nejvyšších větvích – připisovaných někdy jen silným nárazům větru – může souviset právě s opakujícími se koronálními výboji.
Výzkumy popsané v časopise Geophysical Research Letters nejsou jen zajímavostí o záhadném svícení stromů. Ukazují, že bouřky ovlivňují ekosystém mnohem jemněji než jednotlivý úder blesku do jednoho kmene. Mnoho procesů v atmosféře závisí na tom, jaké reakce probíhají v tenké vrstvě vzduchu těsně nad povrchem lesa.
Co to znamená pro přírodu i pro lidi
Z perspektivy člověka přichází ještě otázka infrastruktury. Vysoké konstrukce – stožáry, elektrické vedení, větrné turbíny – mohou také zažívat podobné koronální jevy. Pochopení toho, co se děje nad korunami stromů, pomáhá lépe navrhovat instalace vystavené extrémním elektrickým polím.
Řada procesů v ovzduší – od vzniku ozonu po tvorbu aerosolů – závisí na tom, jaké reakce se odehrávají v tenké vrstvě vzduchu přímo nad lesem. Série mikrovýbojů může měnit místní chemii, a tím nepřímo ovlivňovat kvalitu vzduchu nebo způsob, jakým rostliny vyměňují plyny s okolím.
Nová data z USA naznačují, že naše představa o bouřce jako o sadě blesků mezi mrakem a zemí je zjednodušená. Stromy nejsou jen pasivními oběťmi úderů. Tvoří s mraky aktivní elektrickou síť a neviditelné záblesky nad korunami se stávají součástí větší planetární baterie napájené energií atmosférických bouří. Možná se jednou zeptáš, co ještě se kolem nás odehrává v jiných spektrech, o čem zatím vůbec nevíme.
