Imagine: William Brune
În timpul furtunilor cu descărcări electrice, atmosfera devine un adevărat laborator natural al electricității. Pe lângă fulgerele spectaculoase pe care le vedem pe cer, există și fenomene mult mai subtile, invizibile pentru ochiul uman. Un astfel de fenomen a fost observat pentru prima dată direct într-o furtună reală: vârfurile frunzelor pot emite o strălucire slabă, albastră, generată de mici descărcări electrice numite „coroane”.
Descoperirea sugerează că, în timpul furtunilor, coronamentul copacilor ar putea fi acoperit de o luminiscență electrică foarte slabă, prea discretă pentru a fi percepută fără instrumente speciale.
Un fenomen teoretizat timp de aproape un secol
De aproape 100 de ani, meteorologii au presupus că furtunile pot produce descărcări electrice slabe pe plante. Ipoteza se baza pe măsurători indirecte ale câmpurilor electrice din păduri, dar până de curând nimeni nu reușise să observe fenomenul în natură.
În laborator însă, experimentele efectuate în ultimele decenii au demonstrat că astfel de descărcări sunt posibile. Atunci când o furtună se dezvoltă deasupra solului, sarcina electrică acumulată în nori induce o sarcină electrică opusă în pământ. Această sarcină se deplasează spre punctele cele mai înalte, încercând să se apropie de norul încărcat electric.
Într-o pădure, cele mai înalte puncte sunt vârfurile frunzelor și ale acelor de conifere. În aceste locuri, câmpul electric devine suficient de puternic pentru a produce descărcări slabe, numite „descărcări corona”.
În laborator, dacă luminile sunt stinse complet, aceste descărcări pot fi observate sub forma unei lumini albăstrui foarte slabe. Fenomenul seamănă cu o aură electrică care înconjoară vârful frunzelor.
Prima observație într-o furtună reală
Dovada directă a venit în iunie 2024, în timpul unei furtuni din statul american Carolina de Nord. Cercetătorii au detectat descărcări corona pe vârfurile frunzelor folosind o cameră specială sensibilă la radiația ultravioletă.
Rezultatele studiului au fost publicate în revista științifică Geophysical Research Letters.
Potrivit meteorologului Patrick McFarland, de la Universitatea Pennsylvania State, observația confirmă pentru prima dată că aceste descărcări chiar apar în natură.
Un laborator mobil de urmărire a furtunilor
Pentru a surprinde fenomenul, cercetătorii au construit un adevărat laborator mobil de meteorologie. Ei au modificat o dubă Toyota Sienna din 2013, echipând-o cu: o stație meteorologică, un detector de câmp electric, un telemetru laser, un periscop montat pe acoperiș și o cameră sensibilă la radiația ultravioletă.
Periscopul direcționa lumina spre cameră, permițând detectarea descărcărilor corona pe baza radiației UV emise de acestea. Lumina vizibilă produsă de fenomen este foarte slabă și, în condițiile cerului întunecat din timpul furtunilor, este practic imposibil de observat cu ochiul liber.
Pregătirea vehiculului a fost destul de radicală. Cercetătorii au scos unul dintre scaune pentru a monta instrumentele pe suporturi speciale anti-vibrații și au tăiat o gaură de aproximativ 30 de centimetri în acoperiș pentru instalarea periscopului.
După finalizarea modificărilor, echipa a început să urmărească furtuni în mai multe state americane.
41 de descărcări observate în doar 90 de minute
În timpul unei furtuni monitorizate în orașul Pembroke, Carolina de Nord, camera a fost orientată spre trei ramuri ale unui arbore de liquidambar (sweetgum). Cercetătorii au urmărit imaginile în timp real din interiorul vehiculului, în timp ce furtuna se desfășura deasupra lor.
Analiza ulterioară a imaginilor a dezvăluit 41 de descărcări corona în doar 90 de minute.
Semnalul era identificat prin mici impulsuri ultraviolete care se mișcau odată cu ramurile legănate de vânt. Fiecare descărcare dura până la aproximativ trei secunde și uneori părea să „sară” de la o frunză la alta.
Fenomenul a fost observat și pe alte specii de copaci, inclusiv pe pini, și în alte furtuni urmărite de echipă între Florida și Pennsylvania. Această consistență sugerează că descărcările corona ar putea apărea frecvent în coronamentele arborilor în timpul furtunilor.
O pădure care strălucește invizibil
Dacă fenomenul este într-adevăr atât de răspândit pe cât sugerează observațiile, fiecare furtună ar putea transforma pădurile într-un vast spectacol electric invizibil.
Cercetătorii estimează că zeci sau chiar sute de frunze de pe fiecare copac ar putea produce simultan descărcări corona. Dacă ochiul uman ar putea vedea radiația ultravioletă, coronamentele arborilor ar apărea probabil ca o pânză luminoasă.
Imaginea ar semăna cu mii de licurici ultravioleți care clipesc deasupra pădurii.
Posibile efecte asupra copacilor
Descărcările corona sunt slabe, dar pot avea totuși efecte asupra plantelor. Experimentele de laborator au arătat că electricitatea care trece prin frunze poate deteriora membranele celulare și cloroplastele – structurile responsabile pentru fotosinteză.
În plus, descărcările pot arde vârfurile frunzelor și pot deteriora cuticula, stratul ceros care protejează frunza de radiațiile ultraviolete și de deshidratare.
O singură descărcare probabil nu produce daune majore. Totuși, repetarea fenomenului în timpul numeroaselor furtuni dintr-un sezon ar putea afecta treptat frunzișul copacilor.
Unii cercetători sugerează chiar că evoluția formelor frunzelor ar fi putut fi influențată de acest tip de stres electric.
O nouă direcție de cercetare
Descoperirea deschide un domeniu nou de cercetare la intersecția dintre meteorologie, ecologie și fiziologia plantelor.
Cercetătorii intenționează să colaboreze cu botanici și ecologi forestieri pentru a înțelege mai bine impactul descărcărilor corona asupra ecosistemelor forestiere.
O întrebare importantă este dacă aceste descărcări contribuie semnificativ la deteriorarea frunzelor sau dacă efectul lor este, în mare parte, neglijabil.
Indiferent de răspuns, studiul dezvăluie un aspect surprinzător al furtunilor: dincolo de fulgerele spectaculoase, ele pot genera un spectacol electric discret, care face ca vârfurile copacilor să strălucească, invizibil, sub cerul încărcat de electricitate.
Sursa: PopularScience
