Et usynligt lysfænomen gemmer sig over skovens trækroner
Under en almindelig tordenvejr udspiller der sig noget over skovens trækroner, som det menneskelige øje slet ikke kan opfange. Et amerikansk forskerhold har nu endelig formået at dokumentere dette usynlige fænomen på film.
Et team af amerikanske videnskabsfolk havde i årevis en fornemmelse af, at tordenvejr forvandler skoven til et gigantisk lysshow – et show, der fuldstændig unddrager sig vores sanser. For at bevise det omdannede de en gammel Toyota til et mobilt laboratorium og gav sig i kast med at jage uvejr. Til sidst registrerede de et fænomen, man hidtil kun havde teoretiseret om.
Forskerne fra Pennsylvania State University og jagten på bevis
En gruppe forskere fra Pennsylvania State University har i mange år studeret, hvordan elektriske felter påvirker planter. I deres hypoteser dukkede idéen om en mystisk glød over skoven under tordenvejr gentagne gange op – men hårde beviser fra virkeligheden manglede. Forskerne var overbeviste om, at den høje spænding mellem sky og jord kan gøre trækroner til lyskilder, men ingen havde endnu fanget det på kamera.
Under kontrollerede laboratorieforsøg havde forskerne allerede tidligere observeret, at unge træer tilsluttet passende generatorer begyndte at udsende en svag, bleg blå stråling i det ultraviolette spektrum. Det er et resultat af ekstrem højspænding og ionisering af luften omkring bladene. Problemet er, at en sådan stråling er fuldstændig usynlig for det menneskelige øje.
Et lysende “forhæng” over træerne som ingen kan se
Under naturlige tordenvejr udsender trækroner korte ultraviolette glimt, der bogstaveligt talt “underlyser” skoven – men i et bølgelængdebånd, mennesker ikke kan opfatte. For at fange denne skjulte verden måtte forskerne bruge specialkameraer til ultraviolet stråling, ekstremt følsomme lysdetektorer og bærbart meteorologisk udstyr.
Alt dette endte på taget af en gammel Toyota Sienna, der blev basen for stormjagten langs en rute fra North Carolina til Pennsylvania. Holdet måtte følge vejrudsigterne tæt, køre om natten mod atmosfæriske fronter og lede efter steder, hvor høje træer voksede tæt ved vejen.
Når stormen var tæt nok på, stoppede de bilen og satte optagelserne i gang. På skærmene begyndte præcis det at dukke op, som de håbede på.
Hvad sker der egentlig med træerne under et tordenvejr
Små, hurtige glimt hoppede hen over bladene og dannede lys-kaskader – som miniature-lyn, der flød hen over overfladen af trækronen. Uden udstyr til registrering af ultraviolet stråling ville det menneskelige øje kun se mørke silhuetter af træer mod en himmel oplyst af almindelige lyn. Det, der for os fremstår som en sort væg, forvandles i UV-kameraets optik til en hypnotiserende, blinkende flade af lyse punkter.
Når et tordenvejr nærmer sig, fungerer de mørke skyer som et gigantisk batteri. Ladet til ekstremt høj spænding sender de et elektrisk felt ned mod jorden. En vandsyret stamme leder denne ladning opad. Spændingen “kravler” langsomt op ad træet, indtil den når de fine strukturer i bladene.
Når spændingen når trækronen, opstår der små udladninger ved bladkanten – den såkaldte lyskorona. Det er en serie ultrakort glimt i det ultraviolette spektrum, der hopper fra blad til blad. For UV-kameraer ser skoven i det øjeblik ud som et pulserende, flimrende lag af blålig glød, der svæver over trækronerne.
Hvert enkelt glimt varer en brøkdel af et sekund og sender milliarder af fotoner ud i mørket. Vores øjne kan hverken opfange et så hurtigt impuls eller overhovedet registrere denne bølgelængde. Under ét enkelt tordenvejr kan en høj eg eller fyr udsende tusindvis af sådanne mikroskopiske udladninger, uden at nogen, der står under træet, opdager noget som helst.
Udstyret der var nødvendigt til jagten på stormfænomener
Holdet fra Pennsylvania måtte improvisere og ombygge et almindeligt køretøj til et mobilt observatorium. Den gamle Toyota Sienna blev udstyret med følgende komponenter:
- En mast med en miniaturevejrstation, der målte vindretning og -styrke, luftfugtighed og intensiteten af elektriske felter
- Lasere til præcis indstilling af fokus og afstand til trækronerne
- Et kamera til registrering af ultraviolet stråling og meget hurtige lysglimt
- Strømforsyning og et dataregistreringssystem, der var modstandsdygtigt over for vibrationer og temperaturudsving
- Meteorologisk radar til at følge udviklingen af tordenfronter
- GPS-navigation til præcis registrering af positionen for hver enkelt måling
Selve udrykningen var logistisk krævende. Forskerne tilbragte timevis med at vente på de rette betingelser og vendte af og til hjem med tomme hænder, fordi stormen skiftede retning eller hurtigt aftog i styrke. Succesen kom først efter en serie forsøg, hvor det lykkedes dem at optage snesevis af episoder med ultraviolette udladninger over kronerne af både løv- og nåletræer.
Jordens globale elektriske kredsløb og skovens rolle
Denne lysstorm i trækronerne giver endnu mere mening, når man ser den i en større sammenhæng. Jorden er nemlig omgivet af et gigantisk elektrisk kredsløb. Nederst har vi planetens overflade, højere oppe ionosfæren – det elektrisk ladede lag af atmosfæren, der begynder flere titusinde kilometer over vores hoveder.
Træer er en aktiv del af dette system. Deres højde, fugtige væv og store kronevolumen gør, at de aktivt deltager i overførslen af ladninger mellem jord og atmosfære. En sideeffekt er netop lyskoronaen i det ultraviolette bånd. Forskerne fra Pennsylvania State University dokumenterer dermed indirekte, at skoven ikke blot er en passiv modtager af stormenergien.
Langvarig påvirkning fra sådanne impulser kan desuden svække vævene i de øverste dele af træerne. Forskerne mener, at noget af den skade, man observerer på de højeste grene – og som man sommetider kun tilskriver kraftige vindstød – kan hænge sammen med gentagne koronaudladninger. I klimaprognoserne dukker endnu en sammenhæng op: i takt med at temperaturen stiger, øges hyppigheden af voldsomme tordenvejr, hvilket betyder, at skove i mange dele af verden oftere vil blive udsat for intense elektriske felter.
Hvorfor vi ikke kan se det, og om det overhovedet er muligt at opleve det med egne øjne
Det menneskelige øje reagerer primært på synligt lys – fra rødt til violet. Lyskoronaen over træerne opstår i det ultraviolette spektrum, altså i bølgelængder kortere end dem, vi umiddelbart kan registrere. Hvert glimt varer desuden ekstremt kort og har lille energi pr. enkelt lysstråle.
For at komme tæt på denne oplevelse i praksis ville du have brug for specialteknologi. Forestil dig briller integreret med et UV-kamera og en konverter, der oversætter ultraviolet stråling til synlige farver. Videnskabeligt er det muligt, men sådanne enheder tilhører stadig forskningens verden og er ikke forbrugselektronik.
Et lignende fænomen kan man sommetider observere i mindre målestok. En kraftig udladning ved skarpe metalkanter eller højspændingsledninger er også en kilde til lyskorona – på lange eksponeringer kan man se en svag glød omkring lederne. Skoven under et tordenvejr gennemgår noget lignende, men i en enorm og spredt skala.
Hvad betyder det for naturen og for mennesker
Den forskning, der er offentliggjort i tidsskriftet Geophysical Research Letters, er ikke blot en kuriositet om “mystisk lysende” træer. Den viser, at tordenvejr påvirker økosystemet på en langt mere subtil måde end et enkelt lyn, der slår ned i én stamme.
Mange atmosfæriske processer – fra dannelsen af ozon til aerosoldannelse – afhænger af, hvilke reaktioner der finder sted i det tynde luftlag lige over skovoverfladen. En serie af mikroudladninger kan ændre den lokale kemi og derigennem indirekte påvirke luftkvaliteten eller den måde, planter udveksler gasser med omgivelserne på. Forskerne fra Pennsylvania åbner dermed et nyt kapitel i forståelsen af forholdet mellem atmosfære og vegetation.
Fra et menneskeligt perspektiv rejser det også spørgsmål om infrastruktur. Høje konstruktioner – master, elledninger, vindmøller – kan opleve lignende koronalfænomener. En bedre forståelse af, hvad der sker over trækronerne, hjælper med at designe installationer, der er udsat for ekstreme elektriske felter. Det er ikke utænkeligt, at indsigterne fra stormjagten også kan bidrage til at beskytte følsom elektronik eller forudsige risici forbundet med klimaforandringer.
