Co se skrývá nad korunami stromů při každé bouřce
Při každé bouřce se nad lesem odehrává spektákl, který lidské oko prostě nedokáže zaznamenat. Americkým vědcům se nyní po letech snažení podařilo tento skrytý jev konečně zachytit na záznam.
Tým badatelů léta předpokládal, že bouřky proměňují les v gigantické světelné divadlo, jež pro nás zůstává zcela neviditelné. Aby tuto domněnku ověřili, přestavěli starý automobil na pojízdnou laboratoř a vydali se přímo za bouřkami. Výsledek předčil očekávání – zaznamenali jev, o němž se doposud pouze teoretizovalo.
Hypotéza, která čekala na důkaz z terénu
Výzkumníci z Pennsylvania State University se dlouhodobě zabývají tím, jak elektrická pole působí na rostliny. Jejich teoretické modely naznačovaly existenci záhadné záře nad korunami stromů v průběhu bouřek, jenže tvrdé důkazy pořízené přímo v přírodě chyběly.
V laboratoři přitom vědci podobný efekt pozorovali již dříve. Mladé stromky zapojené do generátorů vysokého napětí začínaly slabě zářit bledě modrým světlem v ultrafialovém spektru – šlo o přímý důsledek ionizace vzduchu v okolí listů. Problém byl jediný: takové záření je pro lidské oko zcela neviditelné.
Světelná „opona“ nad stromy, kterou nikdo nevidí
Zachytit tento skrytý svět vyžadovalo specializované vybavení. Vědci sáhli po kamerách citlivých na ultrafialové záření, vysoce výkonných detektorech světla a přenosné meteorologické aparatuře. Vše nakonec skončilo na střeše staré Toyoty Sienny, která se proměnila v základnu při honbě za bouřkami na trase od Severní Karolíny až po Pensylvánii.
Badatelé sledovali bouřkové předpovědi, vyjížděli v noci vstříc atmosférickým frontám a hledali místa, kde vysoké stromy rostou těsně u silnice. Jakmile se bouřka dostatečně přiblížila, zastavili a spustili záznamy. Na obrazovkách se začalo ukazovat přesně to, v co doufali.
Drobné, rychlé záblesky přeskakující po listech tvořily kaskády světla – jako miniaturní blesk putující po povrchu celé koruny. Krajina, která pro holé oko vypadá jako černá stěna na pozadí rozsvícené oblohy, se pro UV kameru mění v hypnotizující, pulzující plochu jasných bodů.
Co se přesně děje se stromy během bouřky
Zatímco většina lidí při bouřce sleduje cik-caky blesků na obloze, děje se současně něco mnohem nenápadnějšího. Vysoká vlhkost, silná elektrická pole a napětí mezi mraky a zemí způsobují, že stromy se začínají chovat jako obrovské živé vodiče.
Bouřkové mraky fungují jako gigantická baterie nabitá na extrémně vysoké napětí. Elektrické pole se šíří až k zemskému povrchu. Kmen nasycený vodou vede tento náboj směrem nahoru – napětí se pomalu „šplhá“ po stromě, dokud nedorazí k jemným strukturám listů.
Ve chvíli, kdy napětí dosáhne koruny, vznikají u okrajů listů drobné výboje. Jde o takzvanou světelnou koronu – sérii ultrakrátkých záblesků v ultrafialovém pásmu, přeskakujících z listu na list. Pro UV kamery vypadá les v takový okamžik jako mihotavá vrstva namodralé záře vznášející se nad povrchem korun.
Každý jednotlivý záblesk trvá zlomek sekundy a vyšle do tmy miliardy fotonů. Naše oči jej nestačí zachytit ani z hlediska rychlosti, ani proto, že na danou vlnovou délku světla vůbec nereagují. Během jediné bouřky může koruna vysokého dubu nebo borovice vygenerovat tisíce takových mikrovýbojů – a nikdo stojící přímo pod stromem si toho nevšimne.
Výbava potřebná k lovu bouřkových jevů
Aby vůbec bylo možné podobný výzkum provádět, museli vědci z Pensylvánie přestavět běžné vozidlo na skutečnou pojízdnou observatoř. Stará Toyota Sienna byla vybavena:
- stožárem s miniaturní meteorologickou stanicí měřící směr a sílu větru, vlhkost a intenzitu elektrických polí
- lasery pro přesné zaostřování na vzdálené koruny stromů
- kamerou registrující ultrafialové záření a velmi rychlé světelné záblesky
- napájecím a záznamovým systémem odolným vůči vibracím i teplotním výkyvům
- meteorologickým radarem pro sledování pohybu bouřkových front
- GPS navigací pro přesné zaznamenání polohy každého měření
Samotné výjezdy nebyly logisticky vůbec jednoduché. Badatelé trávili hodiny čekáním na ideální podmínky a nezřídka se vraceli s prázdnou – bouřka změnila směr nebo rychle zeslábla. Úspěch přišel až po řadě pokusů, kdy se nakonec podařilo zaznamenat desítky epizod ultrafialových výbojů nad korunami listnatých i jehličnatých stromů.
Globální elektrický obvod Země a role lesů
Celý tento jev je třeba zasadit do širšího rámce. Zemi totiž obklopuje jakési obrovské přirozené elektrické kolo. Na jedné straně stojí povrch planety, na druhé ionosféra – elektricky nabitá vrstva atmosféry začínající desítky kilometrů nad našimi hlavami.
Stromy jsou přirozenou součástí tohoto systému. Jejich výška, vlhké vnitřní tkáně a rozlehlá koruna z nich dělají aktivní účastníky přenosu elektrického náboje mezi zemí a atmosférou. Vedlejším efektem je právě světelná korona v ultrafialovém pásmu. Vědci z Pennsylvania State University tak nepřímo dokazují, že les není pasivním příjemcem bouřkové energie – naopak se aktivně zapojuje do elektrické dynamiky atmosféry.
Dlouhodobé vystavení takovým impulsům může navíc oslabovat tkáně v nejvyšších partiích stromů. Část poškození pozorovaných na vrcholových větvích – dříve přičítaných výhradně silným nárazům větru – může ve skutečnosti souviset s opakujícími se korónovými výboji. S rostoucími teplotami přibývá prudkých bouřek, takže lesy v mnoha oblastech světa budou stále intenzivnějším elektrickým polím vystaveny čím dál častěji.
Proč to nevidíme a lze to vůbec zahlédnout na vlastní oči
Lidské oko reaguje na světlo v rozsahu od červené po fialovou barvu. Světelná korona nad stromy vzniká v ultrafialovém pásmu – ve vlnových délkách kratších, než jsme schopni přirozeně vnímat. Každý záblesk je navíc extrémně krátký a nese malé množství energie na jednotlivý paprsek.
Abyste se k tomuto zážitku přiblížili, potřebovali byste speciální technologii – například brýle s integrovanou UV kamerou a převodníkem překládajícím ultrafialové záření do viditelných barev. Vědecky to možné je, tato zařízení však stále patří do kategorie výzkumných nástrojů, nikoli běžné spotřební elektroniky.
Podobný jev lze v menším měřítku pozorovat i jinde. Silný výboj u ostrých hran kovových vodičů vysokého napětí také bývá zdrojem světelné koróny – na dlouhých expozicích fotografií je kolem vodičů vidět jemná zář. Les při bouřce prožívá totéž, jen v obrovském, rozptýleném měřítku.
Co to znamená pro přírodu i pro lidi
Výzkum zveřejněný v odborném časopise Geophysical Research Letters není pouhou zajímavostí o „tajemném svícení“ stromů. Ukazuje, že bouřky ovlivňují ekosystém mnohem komplexněji, než by naznačoval jediný úder blesku do jednoho kmene.
Celá řada atmosférických procesů – od vzniku ozónu po tvorbu aerosolů – závisí na chemických reakcích probíhajících v tenké vrstvě vzduchu těsně nad povrchem lesa. Série mikrovýbojů může měnit místní chemické složení vzduchu, a tím nepřímo ovlivňovat jeho kvalitu nebo způsob, jakým rostliny vyměňují plyny s okolím.
Z praktického hlediska přichází na řadu také otázka infrastruktury. Vysoké konstrukce – stožáry, elektrická vedení, větrné turbíny – mohou zažívat shodné koronální jevy. Pochopení toho, co se odehrává nad korunami stromů, pomáhá lépe navrhovat instalace vystavené extrémním elektrickým polím a může přispět k ochraně citlivé elektroniky i k lepšímu předvídání rizik spojených s klimatickými změnami.
