Blesk neznamená jen nebezpečí. Jeho výboje čistí atmosféru a chrání před UV zářením

„V průběhu dějin se lidé zajímali o blesky pouze kvůli tomu, co jim mohly udělat na zemi,“ poznamenává William H. Brune, profesor meteorologie na Pennsylvania State University. „Nyní roste zájem o to, co blesky i slabší elektrické výboje v atmosféře vlastně způsobí.“ Co se při výbojích v atmosféře všechno děje, totiž zdaleka nevíme.

Ano, při výbojích vzniká ozon, to když se elektrickou energií rozštěpí dvouatomové molekuly kyslíku na dva radikály, jež se ochotně spojí s jinými dvouatomovými molekulami. Tříatomové molekuly ozonu pak můžeme poznat i čichem, když se po bouřce vzduch takzvaně „rozvoní“. A tato vrstva ozonu v horní atmosféře chrání život na Zemi před škodlivým UV zářením.

Důležité radikály

Blesky rozbíjejí nejen molekuly kyslíku, ale třeba i dusíku. V atmosféře při tom vytvářejí reaktivní chemické látky, které ovlivňují pro nás pozitivním způsobem skleníkové plyny. Je známo, že blesk může štěpit vodu za vzniku hydroxylu a hydroperoxylu, ale tento proces nebyl při bouřkách nikdy dosud pozorován. Nyní ovšem vědci zjistili, že blesky a překvapivě i neviditelné výboje, které pouhé oko ani kamery nezaznamenají, produkují obrovské množství hydroxylového radikálu (OH) a hydroperoxylového radikálu (HO₂).

Data pocházela z přístrojů v letadle, které prolétalo bouřkovými oblastmi nad Coloradem a Oklahomou už v roce 2012.

Hydroxylový radikál je v atmosféře důležitý, protože iniciuje chemické reakce a štěpí molekuly skleníkových plynů, jako je metan. OH je také hlavní hnací silou mnoha pozitivních změn v atmosféře. Hydroperoxylový radikál se zase spojuje s oxidem dusnatým, který vzniká například ve spalovacích motorech. „Zpočátku, když jsme se podívali na tato obrovská data o množství radikálů OH a HO₂, které jsme objevili v oblacích, tak jsme si říkali, co je s našimi přístroji,“ přibližuje meteorolog William H. Brune práci svého týmu. „Předpokládali jsme, že v přístroji byl šum, nějaké rušení, a tak jsme tato extrémní data uložili pro pozdější studium a prozatím odstranili z datové sady.“

Viditelný a neviditelný

Tato data pocházela z přístrojů v letadle, které prolétalo bouřkovými oblastmi nad Coloradem a Oklahomou už v roce 2012 a měřilo chemické změny, jež v atmosféře způsobují blesky. Po několika letech ale vytáhl William H. Brune data k novému zpracování a začal se svým mladým týmem zkoumat, zda by nešlo hydroxylové a hydroperoxylové radikály vytvořit laboratorně. Poté udělali novou analýzu datových sad. S pomocí výkonnějšího počítače pak porovnali data z letadla s těmi, které byly současně získány na zemi.

Bruneův tým zpočátku zmátlo, že jejich přístroje zaznamenaly vysokou hladinu hydroxylu a hydroperoxylu v oblastech mraku, kde z letadla nebo ze země nebylo vidět žádný blesk. Experimenty v laboratoři však následně ukázaly, že slabý elektrický proud, mnohem méně energetický než viditelný blesk, může vytvořit stejné radikály, jako jsou HO a HO₂. Zajímavé bylo také to, že v oblastech s těmito neviditelnými výboji našli vědci jen málo důkazů o přítomnosti ozonu a žádné stopy po oxidu dusnatém, které zase potřebují k vytvoření elektrický výboj, tedy blesk, viditelný.

Rozdíl mezi naší a tropickou bouří

Už víme, že většina blesků nikdy nenarazí na zem a že blesky, které zůstávají v oblacích, jsou zvláště důležité pro vytváření ozonu. Do atmosférických modelů je však nyní třeba zahrnout i neviditelné výboje a jejich působení, tedy tvorbu radikálů hydroxyl a hydroperoxyl. Bude také důležité dále sbírat data v různých vrstvách atmosféry, protože každý z těchto radikálů může reagovat jinak třeba při zemi a jinak ve stratosféře. Rovněž je potřeba mít dostatečné množství dat i z dalších míst na zeměkouli.

„Naše výsledky jsou zatím velmi málo průkazné, částečně také proto, že nevíme, jak se tato měření mohla vztahovat na jiné oblasti ve zbytku světa,“ uzavírá Brune. „Letěli jsme sbírat data zatím jen nad Coloradem a Oklahomou. Většina bouřek je však v tropech. Struktura bouří ve vyšších zeměpisných šířkách je jiná než v tropech. Je tedy zřejmé, že ke snížení možného množství chyb a získání zásadního přehledu ke konkrétnějším závěrům potřebujeme více měření z letadel.“