Et usynligt spektakel højt over skovbunden
Mens vi følger lynene med spændte øjne under et tordenvejr, udspiller der sig en helt usynlig lysshow langt oppe i trætoppene. Det er et fænomen, de færreste nogensinde har hørt om — og indtil nu har ingen formået at dokumentere det på film.
Amerikanske forskere er som de første lykkedes med at fange dette skjulte spektakel på kamera. Med et ombygget køretøj proppet med måleudstyr, usædvanlig vedholdenhed og en række kraftige uvejr har de rullet sløret fra et mysterium, som fysikere har spekuleret over i årevis.
Et pulserende lys danser over skovkronerne
Forskere ved Pennsylvania State University vidste allerede, at træer reagerer på den enorme elektriske ladning, der opbygges under et tordenvejr. Men hvad der præcist sker helt oppe i trætoppene, var længe et åbent spørgsmål. I laboratoriet havde de set et svagt blåligt skær, når unge træer blev udsat for højspænding. Ude i en rigtig skov var det aldrig lykkedes at bekræfte dette — indtil nu.
Under en række nattlige stormjagter filmede de et mærkeligt, pulserende lys, der svæver som en slags glorie over skovkronerne. Der er tale om ultraviolette glimt, som det menneskelige øje slet ikke kan opfange, men som tegner et tydeligt mønster på specialkameraer. Ifølge forskerne er dette første gang, at et sådant naturfænomen er dokumenteret i levende træer under ægte tordenvejrsforhold.
Træer viser sig at sætte gang i et stille fyrværkeri under tordenvejr — usynligt for os, men spektakulært i ultraviolet lys.
Sådan producerer træer lys under et tordenvejr
For at forstå hvad der foregår, skal man kigge på det elektriske miljø over jordens overflade. Under et kraftigt uvejr omdannes tordenskriyer til gigantiske batterier. Spændingen mellem sky og jord stiger voldsomt, og den elektriske ladning søger enhver vej ud — også gennem træer.
- Tordenskriyer opbygger en enorm elektrisk spænding.
- Ladningen bevæger sig opad gennem fugtige træstammer.
- I blade og nåle opstår et kraftigt elektrisk felt.
- Dette felt sender små udladninger ud i luften — det såkaldte corona-fænomen.
Disse corona-udladninger udsender korte, lynhurtige lysglimt. De består af ultraviolet stråling, som vores øjne ikke kan registrere. Hvert enkelt glimt indeholder milliarder af fotoner og springer bogstaveligt talt fra blad til blad. For et almindeligt kamera forbliver det fuldstændig skjult, men et følsomt ultraviolet kamera ser et vedvarende funklende over løvtaget.
Jorden som et gigantisk elektrisk batteri
Lysshowet i trætoppene er ikke et isoleret fænomen. Det er en del af et langt større elektrisk system, der omslutter hele planeten. Fysikere kalder det det globale elektriske kredsløb.
| Komponent | Rolle i det elektriske kredsløb |
|---|---|
| Ionosfæren | Fungerer som pluspolen i 50–80 km højde |
| Jordoverfladen | Fungerer som batteriets minuspol |
| Tordenskriyer | Pumper ladning op og ned og øger spændingen |
| Områder med godt vejr | Lader den opbyggede spænding løbe langsomt ud |
1. Spændingen mellem himmel og jord
Mellem ionosfæren højt oppe i atmosfæren og jordens overflade eksisterer der en spændingsforskel på omkring 250.000 volt. Denne forskel driver det globale elektriske kredsløb. Man kan sammenligne det med et enormt batteri, hvor jorden og de øvre luftlag udgør polerne.
2. Tordenskriyer som ladestationer
Under kraftige uvejr skyder ekstremt energirige lyn fra toppen af skyerne opad mod ionosfæren og transporterer positiv ladning derhen. Selv skyer uden synlige lyn sender løbende små positive strømme opad. Tilsammen holder disse processer batteriets pluspol opladet.
3. Nedslående lyn gør jorden negativ
Når et lyn rammer jorden, strømmer negative elektroner ind i jordens overflade og gør den mere negativt ladet. De opstigende og nedstigende strømme forstærker hinanden og opbygger spændingen i hele systemet.
4. Godt vejr som udlader
Når himlen klarer op, omdannes atmosfæren til en slags leder. Via utallige små ladede partikler strømmer positiv ladning langsomt ned fra ionosfæren. Dermed mindskes spændingsforskellen, og det globale kredsløb holdes nogenlunde i balance.
Stormjagt i en ombygget Toyota
At spore lysglimt i træer krævede en solid portion kreativitet. Forskerne ombyggede en Toyota Sienna til et kørende laboratorium. På taget monterede de et ultraviolet kamera, lasere og en kompakt vejrstation. Inde i bilen kørte bærbare computere, der løbende behandlede data, mens køretøjet forfulgte uvejrene.
Ruten gik tværs gennem det østlige USA, fra North Carolina til Pennsylvania. Ved hvert nyt uvejr ledte forskerne efter steder med høje træer og så lidt forstyrrende lys fra byer og trafik som muligt. Så snart lynene nærmede sig og det elektriske felt steg, satte de kameraerne i gang.
På skærmen så de til sidst små, skarpe udladninger blinke op over skovkronerne. Lyset hoppede fra blad til blad, som om en usynlig kædereaktionen fegede gennem løvtaget. Det var præcis det bevis, de havde ventet på i årevis.
Hvor vi kun ser mørke skyer og lyn, deltager træerne på fulde omdrejninger i jordens elektriske system.
Usynlig skade på naturen
Lysshowet ser fascinerende ud på kamera, men for træerne er det langt fra uskadeligt. De elektriske stød belaster vævet i de yderste grene og blade. På lang sigt kan det føre til skader i kronen, for eksempel udtørrede kviste og afstervende spidser.
Derudover ændrer udladningerne den kemiske sammensætning af luften umiddelbart over skoven. I dette tynde lag opstår der blandt andet kvælstofforbindelser og reaktive iltpartikler. Disse kan påvirke dannelsen af ozon og fine partikler — og dermed luftkvaliteten og lokale klimaeffekter i skovrige områder.
Mere tordenvejr som følge af klimaforandringer
Klimamodeller peger på, at mange regioner i de kommende årtier vil opleve kraftigere og hyppigere uvejr. Varmere luft kan holde på mere fugt, og det nærer konvektion og intense byger. Hvis dette scenarie holder stik, vil træer også hyppigere stå under ekstrem elektrisk belastning.
Forskere frygter, at især ældre og i forvejen svækkede træer vil lide under dette. Tænk på skove, der allerede er ramt af tørke, skadedyr eller jordforsuring. Yderligere skader på kronen kan svække deres evne til at komme sig og øge risikoen for træernes død.
- Flere lyn betyder mere elektrisk stress i trætoppene.
- Svækkede træer løber større risiko for grenbrud og kronedød.
- Den lokale luftkemi over skove kan ændre sig mærkbart.
Hvad betyder dette for skovforvaltning og forskning?
Det nyligt dokumenterede fænomen giver skovforvaltere og økologer endnu en brik i analysen af stormskadevirkninger. Hidtil har fokus primært ligget på væltede stammer, nedslagne steder og brand. Nu viser det sig, at også "usynlige" elektriske processer spiller en rolle for skovkronernes sundhed.
I fremtidige undersøgelser ønsker forskerne at kortlægge, hvilke træarter der er mest følsomme over for disse udladninger. Løvtræer med store, tynde blade kan reagere anderledes end nåletræer med kompakte kroner. Også fugtindholdet i træ og bark ser ud til at være en vigtig faktor for, hvor høj spændingen i et træ bliver.
Hvad er en corona-udladning egentlig?
En corona-udladning opstår, når den elektriske spænding omkring et spids punkt eller en kant bliver så stor, at den omgivende gas begynder at lede strøm. I dette tilfælde drejer det sig om luften omkring blade, kviste og nåle.
Elektroner skyder ind i luftmolekyler og bringer dem i en ophidset tilstand. Når disse molekyler falder tilbage til deres hviletilstand, udsender de lys. Dette lys befinder sig typisk i det ultraviolette område — lige uden for grænsen af vores synsfelt. Ved visse industrielle anlæg kan man se en corona som et svagt, blåligt skær, for eksempel omkring højspændingsledninger i fugtig luft.
I skove forbliver dette normalt fuldstændig skjult. Kun med følsomt udstyr og præcis de rette vejrforhold viser glansen sig som et pulserende lysgardain over træerne. For forskerne åbner dette nye muligheder for at måle og forstå elektriske processer i naturlige økosystemer langt bedre end hidtil.
