Burze "malują" drzewa prądem. Pierwszy raz uchwycono ten fascynujący widok

Zespół meteorologów zaobserwował w czerwcu 2024 r. w Karolinie Północnej słabe wyładowania elektryczne zwane koroną na końcówkach liści. Wyniki opisano na łamach czasopisma Geophysical Research Letters. Oznacza to, że w trakcie burz całe korony drzew mogą być pokryte subtelnym, niewidocznym dla ludzkiego oka blaskiem.

O istnieniu takich wyładowań spekulowano od blisko 100 lat. Naukowcy obserwowali wcześniej anomalie pola elektrycznego w lasach podczas burz, ale brakowało bezpośrednich pomiarów w realnych warunkach atmosferycznych.

Mechanizm jest znany z eksperymentów laboratoryjnych. Naładowana chmura burzowa indukuje w ziemi ładunek przeciwny. Ten z kolei "wędruje" ku najwyższym punktom w otoczeniu. W lesie są nimi czubki liści. Gdy ładunek dociera do ostrych końcówek, może dojść do wyładowania koronowego, czyli słabego przepływu prądu przez powietrze.

W laboratorium efekt widać tylko w całkowitej ciemności. "Jeśli zgasi się światło, zamknie drzwi i zasłoni okna, ledwo można zobaczyć koronę. Wygląda jak niebieska poświata" - wyjaśnia Patrick McFarland, meteorolog z Pennsylvania State University i współautor badań. Jego zespół odtwarzał zjawisko, umieszczając uziemione liście pod naładowanymi metalowymi płytami.

Eksperymenty z drzewami w donicach pokazały, że emisja promieniowania ultrafioletowego rośnie wraz z natężeniem prądu płynącego w roślinie. Już w latach 60. wykazano, że przepływ prądu w tkankach drzew może uszkadzać błony komórkowe i niszczyć chloroplasty odpowiedzialne za fotosyntezę.

Aby uchwycić zjawisko w naturze, badacze musieli wyjść w teren. Przerobili Toyotę Sienna z 2013 r. na mobilne laboratorium. W aucie zamontowano stację pogodową, detektor pola elektrycznego, dalmierz laserowy oraz peryskop na dachu, który kierował światło do kamery czułej na promieniowanie UV.

Ponieważ słaba poświata w zakresie widzialnym ginie w rozproszonym świetle burzowego nieba, detekcja w ultrafiolecie była kluczowa. "Musieliśmy wyjąć jeden z foteli i zamontować podkładki tłumiące drgania, żeby sprzęt nie podskakiwał podczas jazdy. Najzabawniejsze było wycięcie dwunastocalowej dziury w dachu. Wartość odsprzedaży auta spadła, ale trudno" - mówi McFarland.

Podczas jednej z burz kamera została skierowana na trzy gałęzie ambrowca w Pembroke w Karolinie Północnej. Zespół obserwował transmisję w czasie rzeczywistym, próbując wychwycić na ekranie ledwo widoczne sygnały.

Analiza nagrań przyniosła efekt. W ciągu 90 minut zarejestrowano 41 wyładowań koronowych na końcówkach liści. Sygnałem były skupiska promieniowania UV poruszające się wraz z kołyszącymi się na wietrze gałęziami. Pojedyncze rozbłyski trwały do trzech sekund i często "przeskakiwały" z liścia na liść.

Podobne zjawiska zaobserwowano także na pobliskiej sośnie oraz podczas czterech innych burz między Florydą a Pensylwanią. Co istotne, efekt występował niezależnie od gatunku drzewa i siły burzy.

Zdaniem badaczy może to oznaczać, że podczas jednej burzy dziesiątki, a nawet setki liści na każdym drzewie emitują wyładowania koronowe. Gdyby ludzkie oko było wrażliwe na ultrafiolet, zobaczylibyśmy świetlny spektakl przypominający tysiące błyskających świetlików nad lasem.

Zjawisko nie jest jednak wyłącznie ciekawostką optyczną. Wyładowania mogą w ciągu kilku sekund nadpalać końcówki liści i uszkadzać kutykulę, czyli woskową warstwę chroniącą przed promieniowaniem UV i utratą wody. Pojedyncza korona prawdopodobnie nie wyrządza dużych szkód, ale powtarzające się epizody podczas wielu burz mogą wpływać na kondycję całej korony drzewa.

Naukowcy planują teraz współpracę z ekologami lasu i botanikami, aby sprawdzić, czy wyładowania koronowe mają mierzalny wpływ na wzrost i ewolucję drzew. "Chciałbym dowiedzieć się, jaki to ma wpływ na samo drzewo i na cały las" - podsumowuje McFarland.