Így ragyognak a fák zivatar idején

A Szent Elmo tüze különös, évszázadokon át rejtélyesnek vélt jelenségét leginkább a hajósok ismerték, az árbócok végein, vitorlarudak csúcsain felderengő kékes-lilás ragyogás zivatarok idején alakult ki. Ma már tudjuk, hogy ez a fura fénylés nem más, mint a zivatar erős elektromos terében kialakuló koronakisülés.

Ilyenkor az elektromos tér hatására, a tárgyak csúcsainál összegyűlő töltéstől (lokálisan) ionizált légköri molekulák, vagyis a nitrogén és az oxigén gerjesztődnek, majd fényt bocsátanak ki. Mivel a jelenség nagyon régóta jól ismert, a szakemberek sejtették, hogy ez nem csupán a nagyobb méretű tárgyakra jellemző, hanem bármilyen csúcsos tárgy csúcsai, így a növények levelei körül is kialakulhat – csak épp a szemünk túl gyenge ahhoz, hogy észleljük.

Nemrégiben amerikai kutatóknak sikerült megfigyelni, megmérni és megörökíteni ezeket a gyenge fényű koronakisüléseket, majd a Geophysical Research Letters folyóiratban be is számoltak róla. 2024 nyarán az USA keleti parti államaiban számos fafaj esetében igazolták, hogy kialakult a jelenség az ágcsúcsokon, leveleken. A kutatók ez alapján úgy vélik, zivataros időjárás esetében az egész erdők lombkoronáit lila derengés veheti körbe – sajnos az emberi szem számára láthatatlanul.

Mivel a levélcsúcsokat kissé meg is perzseli a koronakisülés, ezért valószínűsítik, hogy a zivataroknak még a növények evolúciójára is hatásuk lehetett.

A jelenség létezésére már vagy száz éve is gondoltak a kutatók, de korábban csak laborkísérletekben tudták megfigyelni, amint a levelek csúcsai az elektromos tér hatására felfénylenek. Azonban ehhez is teljes sötétségre van szükség, és arra, hogy az emberi szem hozzá is szokjon a sötéthez – de még így is épp csak látható a lila derengés. A kutatók azonban most sikeresen át tudták lépni a probléma ezen részét: a fénylés ultraibolya tartományú összetevőjét mérték meg.

Mivel a magasabb légköri rétegek már elnyelték az ultraibolya fény azon tartományát, ami a koronakisülések során létrejön, ezért a a földfelszíni légrétegekből ez hiányzik. Ennek köszönhetően ha kimondottan ezt a tartományt mérik, az kizárólag a növények koronakisüléseiből származó fény lehet.

Ehhez egy speciális eszközt használtak: egy távcsőre applikált, 255-273 nanométeres tartományra érzékeny, ultraibolya kamerát (COTS), amelyet kimondotta e célra fejlesztettek ki. Az eszközt laborban is tesztelték, majd először cserepes növényeken, utána pedig terepi körülmények közepette végeztek vele méréseket.

Emellett – szintén a laborban – azt is megmérték, mennyi áram folyik át a növényeken, amikor azok levelein kialakul a koronakisülés. A mérések során az UV-kamerát is bekapcsolták, és ebből világossá vált, hogy a fény arányosan intenzívebb, ha erősebb a növényen átfolyó áram. Az egyenes arányosság felismerése azután lehetővé tette, hogy a terepi UV-mérésekből magára az áramra is következtessenek.

Ez amiatt fontos, mert már az 1960-as években kiderült, hogy a növényeken átfolyó áram károsítja a sejtmembránokat és a fotoszintézisben kulcsszereplő zöld színtesteket.

Azonban mindez mit sem ér, ha nem ellenőrzik valós, igazi zivataros körülmények közepette! Egy egyterű autót speciális, guruló meteorológiai állomássá alakítottak, felszerelték különböző mérőműszerekkel, és az említett UV-kamerával. A kutatók ezzel indultak „viharvadászatra”, és közben a kamerához csatlakozó kijelzőt nézve várták az ultraibolya fényléseket.

Azonban ezek még a speciális műszerrel megfigyelve is rendkívül nehezen voltak láthatóak. Utólag a felvételek elemzése során derült ki, hogy a 90 perc alatt 41 esetben rögzítette a kamera a koronakisüléseket a fákon.

A szélben hajladozó ágakon, a levelek csúcsain jött létre ez az átlag 3 másodperces fénylés, és gyakran átugrált egyik levélről a másikra. A nyár során még 4 másik, eltérően heves zivatarban sikerült többféle növényfaj esetében detektálni és mérni a koronakisüléseket.

Ez pedig azt jelenti, hogy gyakran átélhetik a fák e jelenséget, minden fán több tíz vagy több száz levelet érinthet egy-egy zivatar idején. A kutatók szerint a fák csúcsai finoman világíthatnak a viharok keltette elektromos térben, mintha csak ezernyi ultraibolya fényt felvillantó szentjánosbogár lepné el az erdőt.

A koronakisülés hatására a leveleket védő viaszos réteg sérülhet, és bár egy zivatarban csak egy kevés levelet érint ez, a fák élete során nagyon gyakran ismétlődő eseményről van szó. E viasz a leveleket a kiszáradástól és az ultraibolya sugárzástól is védi, így a sérülése a növény számára mindenképpen káros.

Azonban nagyon valószínű, hogy a fák az évmilliók során már kifejlesztettek olyan védekezési módszert, amely ellensúlyozni tudja az efféle károkat. A továbbiakban más szakemberek bevonásával majd ezt a kérdéskört is igyekeznek a kutatók alaposabban megismerni.