Nad korunami stromů se děje něco, co lidské oko nedokáže zaregistrovat
Při každé běžné bouřce se nad vrcholky stromů odehrává podívaná, kterou žádný člověk pouhým okem nespatří. Americkým badatelům se ji nyní podařilo poprvé zachytit na kameru — a výsledek předčil všechna očekávání.
Tým vědců z Pennsylvania State University roky předpokládal, že bouřky proměňují les v obrovskou, oku neviditelnou světelnou show. Aby svůj předpoklad ověřili, přebudovali starý vůz na pojízdnou laboratoř a vyrazili lovit bouřky. Nakonec zaznamenali jev, o němž se dosud jen teoretizovalo.
Světelná „záclona“ nad stromy, kterou nikdo nevidí
Badatelé z pennsylvánské univerzity se elektrickými poli a jejich působením na rostliny zabývají dlouhodobě. Při laboratorních pokusech si všimli, že mladé stromky připojené k výkonným generátorům začínají slabě svítit — vyzařují bledě modrou záři v ultrafialovém spektru. Jde o důsledek velmi vysokého napětí a ionizace vzduchu kolem listů.
Jenže právě to je háček: toto záření je pro lidské oko zcela neviditelné. Vědci měli hypotézu, ale chyběly jim důkazy z reálného prostředí. To se změnilo teprve tehdy, když se rozhodli opustit laboratoř.
Aby záhadný jev mohli zachytit v přírodě, potřebovali speciální kamery snímající ultrafialové záření, mimořádně citlivé detektory světla a přenosnou meteorologickou aparaturu. Vše nakonec skončilo na střeše staré Toyoty Sienny, jež se proměnila ve výjezdovou základnu při honbě za bouřkami — od Severní Karolíny až po Pensylvánii.
Pro UV kameru vypadá les během bouřky jako pulzující, mihotající vrstva namodralé záře vznášející se nad korunami stromů. Každý jednotlivý záblesk trvá zlomek sekundy a do tmy vysílá miliardy fotonů. Naše oči přitom nejsou na tuto vlnovou délku vůbec citlivé.
Co přesně se děje se stromy při bouřce
Zatímco většina z nás sleduje jasné blesky protínající oblohu, pod povrchem tohoto divadla probíhá daleko jemnější proces. Vysoká vlhkost, silná elektrická pole a obrovské napětí mezi mraky a zemí způsobují, že stromy se začínají chovat jako živé, gigantické vodiče.
Bouřkové mraky fungují jako gigantická baterie. Elektrické pole nabitých mraků proniká až k zemi. Kmen nasáklý vodou vede tento náboj směrem vzhůru — pomalu se šplhá po stromu, až dorazí k jemným strukturám listů.
V okamžiku, kdy napětí dosáhne koruny, vznikají u okrajů listů drobné výboje — tzv. koróna. Jde o sérii ultrakrátkých záblesků v ultrafialovém pásmu, přeskakujících z listu na list. Tyto koronální výboje zdokumentovali vědci z Pennsylvania State University pomocí speciálních kamer.
Tam, kde člověk vidí jen tmavý obrys stromů na pozadí oblohy, UV kamera odhaluje hypnotizující, mihotavou plochu jasných bodů. Jednotlivé záblesky se pohybují kaskádami — jako miniaturní blesk klouznoucí po povrchu koruny.
Jaké vybavení vezla přestavěná Toyota
Výzkumný tým se pro lov bouří vybavil důkladně. Na střeše a uvnitř Toyoty Sienny bylo instalováno hned několik typů přístrojů:
- Stožár s miniaturní meteorologickou stanicí měřící směr a sílu větru, vlhkost i intenzitu elektrických polí
- Lasery pro přesné zaostření a změření vzdálenosti ke korunám stromů
- UV kamera schopná zachytit ultrafialové záření a velmi rychlé záblesky světla
- Systém záznamu dat odolný vůči vibracím a teplotním výkyvům
- Přenosné generátory zajišťující nepřetržitý provoz všech zařízení
- GPS navigace pro sledování pohybu bouřkových front
- Ochranné kryty pro citlivou elektroniku
Samotné výjezdy nebyly logisticky jednoduché. Badatelé museli sledovat předpovědi bouřek, vyrážet v noci vstříc atmosférickým frontám a hledat místa, kde vysoké stromy rostou těsně podél silnice. Jakmile se bouřka přiblížila dostatečně blízko, zastavili a spustili záznam.
Na monitoru se záhy začalo objevovat to, v co doufali: drobné, rychlé záblesky přeskakující po listech, pohybující se kaskádami světla. Bez UV kamery by lidské oko vidělo pouze temný obrys stromů prořezávaný běžnými blesky.
Globální elektrický obvod Země a role stromů
Tuto světelnou show v korunách stromů je třeba zasadit do širšího kontextu. Zemi totiž obklopuje globální elektrický obvod — dole povrch planety, výše ionosféra, tedy elektricky nabitá vrstva atmosféry začínající desítky kilometrů nad naší hlavou.
Stromy jsou přirozenou součástí tohoto systému. Jejich výška, vlhké tkáně a rozvinuté koruny z nich dělají aktivní přenašeče nábojů mezi zemí a atmosférou. Vedlejším — a dosud přehlíženým — efektem je právě koróna v ultrafialovém pásmu.
Do hry vstupuje i klimatická prognóza: s rostoucími teplotami se zvyšuje četnost prudkých bouřek. Lesy v mnoha částech světa tak budou stále častěji vystaveny intenzivním elektrickým polím a opakujícím se mikrovýbojům.
Neviditelná show má svou cenu pro stromy
Jakkoli světelná koróna působí fascinujícím dojmem, pro samotné rostliny rozhodně není neutrální záležitostí. Průchod elektrických nábojů a lokální výboje u okrajů listů mění chemii vzduchu těsně nad korunami — vznikají reaktivní částice, které mohou ovlivňovat složení plynů včetně oxidů dusíku a ozonu.
Dlouhodobé vystavení takovým impulsům může navíc oslabovat tkáně v nejvyšších částech stromů. Vědci se domnívají, že část poškození pozorovaných ve vrcholových větvích — dosud připisovaných silným nárazům větru — může ve skutečnosti souviset právě s opakujícími se koronálními výboji.
Výsledky výzkumu publikované v časopise Geophysical Research Letters nejsou pouhou kuriozitou o svítících stromech. Ukazují, že bouřky ovlivňují ekosystémy mnohem jemněji, než naznačuje jediný úder blesku do kmene. Klíčem je tenká vrstva vzduchu přímo nad povrchem lesa, kde probíhá překvapivě mnoho atmosférických procesů.
Co to znamená pro přírodu i pro člověka
Nové poznatky mají praktický dosah i za hranicemi lesní ekologie. Vysoké konstrukce — stožáry, elektrická vedení, větrné turbíny — procházejí podobnými koronálními jevy. Lepší pochopení toho, co se odehrává nad korunami stromů, pomůže při navrhování instalací vystavených extrémním elektrickým polím.
Celá řada atmosférických procesů — od tvorby ozonu po vznik aerosolů — závisí na reakcích odehrávajících se v té nejtenčí vrstvě vzduchu přímo nad lesem. Série mikrovýbojů může lokálně měnit chemické složení ovzduší a nepřímo tak ovlivňovat kvalitu vzduchu i způsob, jakým rostliny vyměňují plyny se svým okolím.
Nová americká data jasně naznačují, že naše zjednodušená představa bouřky — jako výměny blesků mezi mrakem a zemí — není úplná. Stromy nejsou pasivními oběťmi úderů. Společně s mraky tvoří aktivní elektrickou síť a neviditelné záblesky nad korunami se stávají součástí větší planetární baterie napájené energií atmosférických bouří. Kolik podobných dějů se kolem nás odehrává v jiných spektrech — a my o nich dosud vůbec nevíme?
