Během běžné bouře se nad korunami stromů odehrává něco, co lidské oko vůbec nezaregistruje. Americkým badatelům se nyní podařilo tento neviditelný jev konečně zachytit.
Americký tým vědců po léta tušil, že bouřka proměňuje les v gigantické světelné představení, které pro nás zůstává neviditelné. Aby to ověřili, přestavěli starou Toyotu na mobilní laboratoř a vydali se lovit bouřky. Nakonec zaregistrovali jev, o kterém se dříve jen teoretizovalo.
Skupina výzkumníků z Pennsylvania State University se léta věnuje studiu vlivu elektrických polí na rostliny. V jejich hypotézách se objevoval motiv tajemné záře nad lesem během bouřky, chyběly však tvrdé důkazy z terénu. Vědci si byli jisti, že vysoké napětí mezi mraky a zemí dokáže z korun stromů vytvořit zdroj světla, jen ho nikdo nikdy nezachytil na kameru.
V laboratorních podmínkách badatelé už dříve pozorovali, že mladé stromky připojené k odpovídajícím generátorům začínají jemně zářit bledě modrou září v ultrafialovém spektru. Jde o efekt velmi vysokého napětí a ionizace vzduchu kolem listů. Problém spočívá v tom, že takové záření je pro lidské oko neviditelné. Během přirozené bouřky korony stromů emitují krátké ultrafialové záblesky, které doslova „podsvěcují“ les, ovšem v pásmu, které člověk není schopen vnímat.
Světelná „opona“ nad stromy, kterou nikdo nevidí
Aby tento skrytý svět mohli vědci zachytit, museli použít specializované kamery registrující ultrafialové záření, mimořádně citlivé detektory světla a přenosnou meteorologickou aparaturu. Vše skončilo na střeše staré Toyoty Sienny, která se stala základnou při honbě za bouřkami na trase od Severní Karolíny až po Pensylvánii.
Badatelé museli sledovat bouřkové předpovědi, jezdit v noci směrem k atmosférickým frontám a hledat místa, kde vysoké stromy rostou těsně u cesty. Když se bouřka nacházela dostatečně blízko, zastavili vůz a spustili záznam. Na obrazovkách se začalo objevovat to, v co doufali.
Drobné, rychlé záblesky přeskakující po listech tvořily kaskády světla, jako miniaturní blesk plynoucí po povrchu koruny. Bez zařízení registrujícího ultrafialové záření by lidské oko vidělo jen tmavý obrys stromů na pozadí oblohy rozsvícené běžnými blesky. Lesní krajina, která pro člověka zůstává černou stěnou, se pro UV kameru mění v hypnotizující, blikající plochu jasných bodů.
Co se přesně děje se stromy během bouřky
Když se přibližuje bouřka, většina z nás hledí vzhůru a vyhlíží jasné cik-caky protínající oblohu. Vysoká vlhkost, silná elektrická pole a vysoké napětí mezi mraky a zemí však způsobují, že stromy se začínají chovat jako obrovské živé vodiče.
Bouřkové mraky fungují jako gigantická baterie. Nabité na velmi vysoké napětí vysílají elektrické pole až k zemi. Kmen nasycený vodou vede tento náboj směrem nahoru. Napětí se pomalu „šplhá“ po stromě, až dorazí k jemným strukturám listů.
Když napětí dosáhne korun, vznikají u okrajů listů drobné výboje – takzvaná světelná korona, série ultrakrátkých záblesků v ultrafialetu, přeskakujících z listu na list. Pro UV kamery vypadá les v takové chvíli jako pulzující, mihotavá vrstva namodralé záře vznášející se nad povrchem korun.
Každý jednotlivý záblesk trvá zlomek sekundy a vysílá do tmy miliardy fotonů. Naše oči nejen že nezachytí tak rychlý impuls, ale vůbec nejsou citlivé na tuto vlnovou délku. Během jediné bouřky může koruna vysokého dubu nebo borovice vyzářit tisíce takových mikroskopických výbojů, aniž by kdokoliv stojící pod stromem cokoli zaregistroval.
Výbava potřebná k lovu bouřkových jevů
Tým z Pensylvánie musel improvizovat a přestavět běžné vozidlo na pojízdnou observatoř. Stará Toyota Sienna byla vybavena následujícími komponenty:
- stožár s miniaturní meteorologickou stanicí měřící směr a sílu větru, vlhkost a intenzitu elektrických polí
- lasery sloužící k přesnému nastavování ostrosti a vzdálenosti ke korunám stromů
- kamera registrující ultrafialové záření a velmi rychlé záblesky světla
- napájení a systém záznamu dat odolný vůči vibracím a teplotním změnám
- meteorologický radar pro sledování vývoje bouřkových front
- GPS navigace pro přesné zaznamenání polohy každého měření
Samotný výjezd nebyl logisticky jednoduchý. Vědci trávili hodiny čekáním na správné podmínky a občas se vraceli s prázdnou, protože bouřka změnila směr nebo rychle oslabila. Úspěch přišel až po série pokusů, kdy se jim podařilo zachytit desítky epizod ultrafialových výbojů nad korunami listnatých i jehličnatých stromů.
Globální elektrický obvod Země a role lesů
Tuto světelnou bouři v korunách stromů stojí za to zasadit do širšího kontextu. Zemi totiž obklopuje jakési gigantické elektrické kolo. Dole máme povrch planety, výše ionosféru – elektricky nabitou vrstvu atmosféry začínající několik desítek kilometrů nad našimi hlavami.
Stromy jsou součástí tohoto systému. Jejich výška, vlhké tkáně a rozsáhlá korona způsobují, že se aktivně podílejí na přenosu nábojů mezi zemí a atmosférou. Vedlejším efektem je právě světelná korona v ultrafialovém pásmu. Vědci z Pennsylvania State University tak nepřímo dokládají, že les není jen pasivním příjemcem bouřkové energie.
Dlouhodobé působení takových impulsů může také oslabovat tkáně v nejvyšších partiích stromů. Badatelé se domnívají, že část poškození pozorovaných na nejvyšších větvích – přičítaných někdy pouze silným poryvy větru – může souviset právě s opakujícími se korónovými výboji. V klimatických prognózách se objevuje další souvislost: s růstem teplot roste i četnost prudkých bouřek, což znamená, že lesy v mnoha částech planety budou častěji vystaveny působení intenzivních elektrických polí.
Proč to nevidíme a dá se to vůbec zahlédnout na vlastní oči
Lidské oko reaguje především na viditelné světlo – od červené po fialovou. Světelná korona nad stromy vzniká v ultrafialetu, tedy ve vlnových délkách kratších, než jsme schopni bezprostředně zaregistrovat. Každý záblesk navíc trvá extrémně krátce a má malou energii v přepočtu na jednotlivý paprsek.
Abyste se k tomuto zážitku přiblížili v praxi, potřebovali byste speciální technologii. Představte si brýle integrované s UV kamerou a převodníkem, který překládá ultrafialové záření na viditelné barvy. Vědecky je to možné, i když taková zařízení stále patří k výzkumným nástrojům, nikoli k běžné spotřební elektronice.
Podobný jev můžete někdy zachytit v menším měřítku. Silný výboj u ostrých okrajů kovu nebo vedení vysokého napětí také bývá zdrojem světelné koróny – na dlouhých expozicích je kolem vodičů vidět jemná zář. Les během bouřky prožívá něco podobného, ale v obrovském, rozptýleném měřítku.
Co to znamená pro přírodu a pro lidi
Výzkum publikovaný v časopise Geophysical Research Letters není jen zajímavostí o „tajemném svícení“ stromů. Ukazuje, že bouřky ovlivňují ekosystém mnohem jemnějším způsobem než jednotlivý úder blesku do jednoho kmene.
Mnoho procesů v atmosféře – od vzniku ozónu po tvorbu aerosolů – závisí na tom, jaké reakce probíhají v tenké vrstvě vzduchu těsně nad povrchem lesa. Série mikrovýbojů může měnit lokální chemii, a tím nepřímo ovlivňovat kvalitu vzduchu nebo způsob, jakým rostliny vyměňují plyny s okolím. Vědci z Pensylvánie tak otevírají novou kapitolu v chápání vztahu mezi atmosférou a vegetací.
Z lidské perspektivy přichází ještě otázka infrastruktury. Vysoké konstrukce – stožáry, elektrické vedení, větrné turbíny – mohou zažívat podobné koronální jevy. Pochopení toho, co se děje nad korunami stromů, pomáhá lépe navrhovat instalace vystavené extrémním elektrickým polím. Není vyloučeno, že poznatky z honby za bouřkami poslouží i při ochraně citlivé elektroniky nebo při předpovídání rizik spojených s klimatickými změnami.
