Ett osynligt ljusfenomen döljer sig över trädtopparna
Under ett vanligt åskväder händer något ovanför trädkronorna som det mänskliga ögat aldrig kan uppfatta. Nu har forskare äntligen lyckats fånga det på film.
Ett amerikanskt forskarlag misstänkte länge att åskväder förvandlar skogen till en gigantisk, för oss osynlig ljusshow. För att bevisa det byggde de om en gammal Toyota till ett mobilt laboratorium och gav sig ut på jakt efter åskväder – tills de slutligen dokumenterade ett fenomen som tidigare bara funnits i teorin.
Pennsylvania-forskare på jakt efter hemlig skogsglöd
Forskargruppen vid Pennsylvania State University har i flera år studerat hur elektriska fält påverkar växter. I deras hypoteser återkom bilden av ett mystiskt sken över skogen under åskväder, men hårda fältbevis saknades. Det förändrades när de bestämde sig för att ge sig ut på nattlig åskjakt.
I laboratoriet hade forskarna tidigare observerat att unga träd kopplade till lämpliga generatorer börjar lysa svagt med ett blekblått sken i det ultravioletta spektret. Det handlar om effekten av mycket höga spänningar och jonisering av luften kring bladen. Problemet är att detta ljus är helt osynligt för det mänskliga ögat.
Ljusridån över träden som ingen kan se
För att kunna iaktta detta hemlighetsfulla fenomen behövde forskarna använda specialkameror som registrerar ultraviolett strålning, extremt känsliga ljusdetektorer och bärbar meteorologisk utrustning. Allt detta hamnade på taket av en gammal Toyota Sienna, som blev basen för åskjakter längs rutten från North Carolina upp till Pennsylvania.
Under ett naturligt åskväder sänder trädkronorna ut korta ultravioletta blixtar som bokstavligen ”underlyser” skogen – men i ett frekvensband som människan inte kan uppfatta. Forskarna använde instrument med förmåga att fånga just den delen av spektrumet.
För kameror med UV-filter ser skogen i sådana stunder ut som ett pulserande, flimrande lager av blåaktig glöd som svävar ovanför trädtopparna. Varje enskild blixt varar en bråkdel av en sekund och sänder ut miljarder fotoner i mörkret. Våra ögon är inte bara för långsamma för en sådan kraftig impuls – de är överhuvudtaget inte känsliga för den våglängden.
Vad som egentligen händer med träden under ett åskväder
När ett åskväder närmar sig tittar de flesta av oss uppåt och spanar efter de ljusa sicksacklinjerna som skär genom himlen. Men den höga luftfuktigheten, de starka elektriska fälten och de höga spänningarna mellan moln och mark gör att träden börjar bete sig som gigantiska, levande ledare.
Åskmolnen fungerar som ett enormt batteri. Laddade till extremt höga spänningar sänder de ut ett elektriskt fält ner mot marken. Stammen, mättad med vatten, leder denna laddning uppåt. Spänningen ”klättrar” långsamt längs trädet tills den når bladens fina strukturer.
När spänningen når kronan uppstår små urladdningar vid bladens kanter – så kallad korona – en serie ultrakortvariga blixtar i UV-spektrumet som hoppar från blad till blad. Forskarna vid Pennsylvania State University dokumenterade dessa koronaurladdningar med hjälp av specialkameror.
För människan förblir skogslandskapet en mörk vägg, men för UV-kameran förvandlas det till en hypnotiserande, flimrande yta av lysande punkter. De enskilda blixterna rör sig i kaskader likt en miniatyrblixt som glider längs kronans yta.
Utrustningen i den ombyggda Toyotan
Forskarteamet beslutade sig för att lämna laboratoriet och ”jaga” åskväder i fält. Den gamla Toyota Sienna utrustades med en rad instrument:
- En mast med en miniatyrväderstation som mätte vindriktning och vindstyrka, luftfuktighet och intensiteten hos elektriska fält
- Lasrar för exakt inställning av fokus och avstånd till trädkronorna
- En kamera för inspelning av ultraviolett strålning och mycket snabba ljusblixtar
- Strömförsörjning och ett dataregistreringssystem tåligt mot vibrationer och temperaturförändringar
- Bärbara generatorer för att säkerställa kontinuerlig drift av all utrustning
- GPS-navigation för att spåra åskfronternas rörelser
- Skyddshöljen för känslig elektronik
Själva utryckningarna var allt annat än enkla logistiskt. Forskarna behövde följa åskprognoser, köra på natten mot atmosfäriska fronter och leta efter platser där höga träd växer nära vägen. När åskvädret befann sig tillräckligt nära stannade de bilen och startade inspelningen.
På skärmarna började det de hoppats på att dyka upp: små, snabba blixtar som hoppade över bladen. Ljuset rörde sig i kaskader. Utan ett instrument som registrerade ultraviolett strålning skulle det mänskliga ögat bara se en mörk siluett av träd mot en himmel upplyst av vanliga blixtar.
Jordens globala elektriska krets och trädens roll
Det är värt att sätta detta ljusfenomen i trädkronorna i ett större sammanhang. Jorden omges nämligen av något som liknar en gigantisk elektrisk krets. Nedtill har vi planetens yta, högre upp jonosfären – det elektriskt laddade atmosfärskiktet som börjar tiotals kilometer ovanför våra huvuden.
Träden är en del av detta system. Deras höjd, fuktiga vävnader och utbredda kronor gör att de deltar i överföringen av laddningar mellan marken och atmosfären. En bieffekt av detta är just koronan i det ultravioletta bandet.
I klimatprognoser dyker ytterligare en aspekt upp: i takt med att temperaturerna stiger ökar frekvensen av kraftiga åskväder. Det innebär att skogar i många delar av världen allt oftare kommer att utsättas för intensiva elektriska fält och serier av dessa mikroladdningar.
Den osynliga showen har ett pris för träden
Även om ljuskoronan ser spektakulär ut är den inte neutral för växterna själva. Passage av elektriska laddningar och lokala urladdningar vid bladkanterna påverkar luftkemin precis ovanför kronorna. Nära bladen bildas reaktiva partiklar som kan förändra sammansättningen av gaser, inklusive kväveoxider och ozon.
Långvarig exponering för sådana impulser kan också försvaga vävnaderna i trädens översta delar. Forskarna misstänker att en del av den skada som observeras i de högsta grenarna – som ibland tillskrivs enbart kraftiga vindbyar – faktiskt kan ha samband med upprepade koronaurladdningar.
Forskningen som publicerats i tidskriften Geophysical Research Letters är inte bara en kuriositet om mystiskt lysande träd. Den visar att åskväder påverkar ekosystem på ett mycket mer subtilt sätt än ett enskilt blixtnedslag i en stam. Många processer i atmosfären beror på vilka reaktioner som sker i det tunna luftskiktet precis ovanför skogsytan.
Vad det betyder för naturen och för oss människor
Ur ett mänskligt perspektiv väcks också frågor om infrastruktur. Höga konstruktioner – master, elledningar, vindkraftverk – kan också uppleva liknande koronafenomen. Att förstå vad som händer ovanför trädkronorna hjälper till att bättre utforma installationer som utsätts för extrema elektriska fält.
En rad processer i atmosfären – från ozonbildning till aerosolers uppkomst – beror på vilka reaktioner som äger rum i det tunna luftskiktet direkt ovanför skogen. Serier av mikroladdningar kan förändra den lokala kemin och därigenom indirekt påverka luftkvaliteten eller hur växter utbyter gaser med omgivningen.
De nya data från USA antyder att vår bild av ett åskväder som en samling blixtar mellan moln och mark är förenklad. Träden är inte passiva offer för nedslag. De bildar tillsammans med molnen ett aktivt elektriskt nätverk, och de osynliga blixtrarna över trädkronorna blir en del av ett större planetärt batteri – drivet av energin från atmosfärens åskväder. Kanske undrar man en dag vad mer som sker runt omkring oss i andra spektrum, som vi ännu inte alls känner till.
