Copacii emit lumină electrică slabă în timpul furtunilor — fenomen capturat pentru prima dată pe film
De peste jumătate de secol, oamenii de știință au teorii că vârfurile frunzelor copacilor emit descărcări electrice slabe în timpul furtunilor — un fenomen numit corona. Dovezile directe lipseau. Lumina era prea slabă, ziua îneca semnalul, iar furtunile nu cooperau cu planurile oricărui laborator. O echipă de la Pennsylvania State University a rezolvat toate aceste probleme cu o dubă Toyota Sienna din 2013, o gaură tăiată în acoperiș și un telescop cu cameră sensibilă la ultraviolete.
Studiul, publicat în Geophysical Research Letters, documentează prima observație directă și cuantificată a descărcărilor corona pe copaci în condiții naturale.
Ce este o descărcare corona și de ce e greu de văzut
O descărcare corona este o formă slabă de electricitate care apare când un câmp electric puternic se concentrează în jurul unor puncte ascuțite — vârfurile frunzelor, acele de pin, colțurile structurilor metalice. Fenomenul este înrudit cu Focul Sfântului Elmo — strălucirea albăstruie observată pe catargele navelor sau clopotnițele bisericilor în timpul furtunilor.
Spre deosebire de fulger — care supraîncălzește aerul la zeci de mii de grade — descărcările corona sunt „reci”, cu temperatura puțin peste cea a aerului ambiant. Emit lumină ultravioletă slabă, invizibilă ochiului uman, mai puternică decât lumina lunii. Orice sursă de lumină naturală — inclusiv cerul acoperit de nori — îneacă semnalul.
Cum a funcționat fizica în pădure
Furtunile acumulează sarcini electrice negative în nori. Aceasta atrage sarcina opusă, pozitivă, din sol. Sarcina pozitivă din pământ urcă prin trunchi, ramuri și frunze spre cel mai înalt punct accesibil — vârfurile copacilor. Când câmpul electric la nivelul unui vârf de frunză devine suficient de intens, electronii din aer sunt accelerați și generează o scânteie mică, repetată, care emite ultraviolete.
Echipa condusă de Patrick McFarland, doctorand în meteorologie și știința atmosferică la Penn State, a construit Corona Observing Telescope System — un telescop newtonian conectat la o cameră UV, montat pe acoperișul dubei și capabil să blocheze complet ultravioletele solare, lăsând vizibile doar corona, fulgerele și focul.
Rezultatele din teren
Campania de teren din vara anului 2024 a dus echipa de-a lungul coastei de est a SUA, urmărind furtuni în Florida timp de trei săptămâni fără succes. Întoarcerea spre Pennsylvania a adus furtuna decisivă. Parcați în parcarea Universității din Carolina de Nord la Pembroke, cercetătorii au urmărit un copac sweetgum timp de 90 de minute și un pin cu ace lungi timp de 20 de minute.
Rezultatul: 859 de evenimente corona pe sweetgum și 93 pe pin. Evenimentele durau între fracțiuni de secundă și câteva secunde, migrând sporadic de la frunză la frunză. Curenții electrici asociați au fost estimați la aproximativ 1 microamper — minusculi, dar reali și măsurabili. Cercetătorii au observat fenomenul în patru furtuni suplimentare și pe patru specii de copaci suplimentare.
Implicații pentru chimia atmosferică și calitatea aerului
Descărcările corona produc radicali hidroxil — principalul agent oxidant al atmosferei, responsabil pentru descompunerea metanului, a compușilor organici volatili emisi de plante și a altor poluanți. Dacă coroanele apar sistematic pe suprafețe mari de pădure în timpul furtunilor, ele pot reprezenta un mecanism de purificare atmosferică semnificativ și până acum necontabilizat în modelele climatice.
Există și un efect negativ minor: experimentele de laborator au arătat că vârfurile frunzelor suferă arsuri vizibile după câteva secunde de tensiuni similare celor corona. Impactul pe termen lung asupra sănătății copacilor în păduri afectate frecvent de furtuni rămâne neclar.
„Aceasta demonstrează că știința descoperirii se mai face încă”, a spus McFarland. „Timp de mai mult de jumătate de secol, oamenii de știință au teoretizat că corona există. Acum avem dovada.”
