Évtizedes találgatásból a terepi megfigyelésig
A kutatócsoport, élén William Brune meteorológus professzorral, egy átalakított kisbusszal járta Florida viharos régióit, speciális teleszkópos műszerrel a tetőn. A csapat célja az volt, hogy terepen figyeljék meg azt a laboratóriumban már ismert folyamatot, amely során viharban, a fák leveleinek csúcsán rövid ideig tartó elektromos kisülések jönnek létre. Ezek a koronakisülések ibolyántúli tartományban derengenek, azaz szabad szemmel alig látható ragyogást produkálnak. Bár a tudomány sejtette, hogy vihar idején a fák ilyen fényjelenséget produkálnak, eddig közvetlen bizonyíték hiányzott.
Észak-Karolina hozta meg a nagy áttörést
A Floridában töltött három, sikertelen hét után a kutatók visszafelé tartva Pennsylvania felé, az észak-karolinai Pembroke-i Egyetemen álltak meg, ahol végre elérték céljukat. Egy éppen zajló, két órán át tartó vihar alatt sikerült rögzíteni a koronakisüléseket egy amerikai édesgumi- és egy hosszútűs fenyőfán. Ez volt az első, természetes környezetben rögzített koronafény, amely a levélcsúcsokon jelent meg. Az eredményeket a Geophysical Research Letters folyóiratban tették közzé.
Mitől ragyog a fa viharban?
A jelenség a vihar alatti erős elektromos töltéskülönbségekből fakad. A viharfelhők nagy mennyiségű negatív töltést halmoznak fel, míg a földfelület — így a fák is — pozitív töltéssel válaszolnak. Ez a töltés a fák törzsén és ágain keresztül a legmagasabb pont, vagyis a levélcsúcsok felé áramlik, ahol aztán erős elektromos mező hatására halvány ragyogás keletkezik. Ennek során olyan ibolyántúli sugárzás is létrejön, amely képes vízgőzmolekulákat szétbontani, hidroxilgyököket hozva létre, amelyek kulcsszerepet játszanak a légköri szennyező anyagok lebontásában.
A levegő természetes tisztítása
Ezek az oxidálószerek segítik a szennyező vegyületek lebontását, legyenek azok természetes eredetűek vagy emberi forrásból, például metán vagy illékony szerves anyagok, amelyeket épp a fák is kibocsátanak. Korábbi laboratóriumi kísérletek is kimutatták, hogy a koronakisülések során fellépő UV-fény hozzájárul ezeknek a tisztító hatású gyököknek a keletkezéséhez, így a fák közvetett módon részt vehetnek a levegő tisztításában, különösen vihar idején.
Különleges teleszkópos rendszerek és több száz rögzítés
A kutatáshoz a csapat egy különleges, UV-ra érzékeny kamerával felszerelt Newton-teleszkópot fejlesztett ki, amely képes a koronakisülésekből, tűzből vagy villámlásból származó UV-fényt rögzíteni. Észak-Karolinában egy amerikai édesgumin több mint 850, a fenyőn közel 100 koronakisülést figyeltek meg; néhány esemény másodpercekig is eltartott. Ez idő alatt apró károsodást is észleltek a leveleken, ahol a kisülések jelentkeztek. A jelenség más fafajokon és további viharok idején is feltűnt.
Megmaradt kérdések, új kutatások
További kutatást igényel, hogy ezek a villámszerű fényjelenségek károsítják-e a fákat, vagy éppen segítenek nekik alkalmazkodni a heves viharokhoz. A kutatók ezért immár ökológusokkal és biológusokkal dolgoznak együtt, hogy feltárják: vajon a vihar alatti természetes villamos kisülések a fák egészségére vagy az erdők ökoszisztémáira is hatnak-e, és hogyan befolyásolják a környezeti levegő minőségét, sőt végső soron a klímát is.
