Elektrické hurikány

Rok 2005 byl z hlediska výskytu hurikánů a tropických bouří v oblasti Atlantiku unikátní - jednak jejich počtem a jednak neobvyklými vlastnostmi tří z nejsilnějších hurikánů. Emily, Katrina a Rita byly totiž velmi bohaté na bleskové výboje, což v případě hurikánů rozhodně není pravidlem.

Obr. 1: Pohled na oko hurikánu Emily z paluby Mezinárodní kosmické stanice. [1]

Obr. 2: Letoun ER-2 se vydává za hurikánem. [1]

Obr. 3: Pohled na hurikán Emily ze satelitu GOES 11 v infračervené oblasti spektra. Žluté symboly ± vyznačují bleskové výboje zaznamenané pozemní sítí detektorů. Zelená čára představuje trajektorii letounu ER-2. [1]

Ačkoliv jsou hurikány nejsilnějšími bouřemi na naší planetě, bývají ve většině případů překvapivě chudé na bleskové výboje. Avšak tři z nejsilnějších hurikánů loňské sezóny, Emily, Katrina a Rita, nejenže bleskové výboje produkovaly, ale dokonce jich produkovaly velmi mnoho. Odborníci by se rádi dozvěděli proč tomu tak bylo.

Richard Blakeslee (působí v Global Hydrology and Climate Center (GHCC) v Huntsville, Alabama), byl členem týmu, který pomocí letadel ER-2 (což je v podstatě "civilní" verze legendárního špionážního letounu U-2) zkoumal hurikán Emily. Během letu vysoko nad bouří si povšiml četných bleskových výbojů v mohutné stěně oblaků obklopujících oko hurikánu. Vyskytovaly se jak mezioblakové výboje, tak i výboje mezi oblakem a zemí. "Pozorovali jsme vždy několik záblesků během minuty," vzpomíná Blakeslee.

"Obvykle v oblasti oka mnoho blesků není," říká, "takže pokud tam někdo nějaké zpozoruje, je mu hned jasné, že se něco děje."

Elektrická pole zaznamenaná nad hurikánem Emily byla jedna z nejsilnějších, jaká kdy naměřily senzory při leteckém průzkumu nad kteroukoliv jinou bouří. "Pozorovali jsme pole o stálé intenzitě přesahující 8 kilovoltů na metr," říká Blakeslee. "To je velice mnoho - můžeme to srovnat pouze s těmi nejsilnějšími poli, která bychom očekávali nad silnou bouří na pevnině."

Přelety nad hurikánem Emily byly součástí třicetidenní vědecké kampaně ve shromažďování dat, která se uskutečnila během července roku 2005 a byla pořádána a sponzorována ústředím NASA. Jejím cílem bylo zlepšit pochopení podstaty hurikánů. Blakeslee a mnozí další z NASA, NOAA a deseti amerických univerzit přicestovali v rámci této kampaně nazvané "Systémy a procesy tropické oblačnosti" (Tropical Cloud Systems and Processes) do Kostariky. Z mezinárodního letiště v blízkosti San Jose, hlavního města Kostariky, měly vzlétat stroje ER-2 jak do oblasti Karibiku, tak i východního Pacifiku. Údaje z letadel byly kombinovány s daty ze satelitů a také pozemních senzorů, aby odborníci získali komplexní údaje o jednotlivých bouřích.

Hurikány Rita a Katrina už v rámci této kampaně zkoumány nebyly (Katrina se vytvořila až v srpnu a Rita v září 2005 - pozn. překl. [2]). Údaje o četných bleskových výbojích v těchto bouřích byly získány s pomocí dálkových pozemních senzorů, nikoliv pomocí ER-2, takže o intenzitě jejich elektrických polí není mnoho známo.

Přesto je možné povšimnout si některých společných rysů mezi těmito hurikány:

• všechny tyto tři bouře byly silné: Emily měla stupeň 4, Rita a Katrina dokonce 5
• v době, kdy v těchto bouřích bylo zaznamenáno velké množství bleskových výbojů, se nacházely nad volnou vodní hladinou
• u každé bouře se bleskové výboje vyskytovaly v oblasti obklopující oko hurikánu.

Co všechny tyto skutečnosti znamenají? Odpověď na tuto otázku by mohla vědce poučit o tom, jak hurikány fungují.

"Příčina, proč se v hurikánech nevyskytují blesky, je známa," říká Blakeslee. "Chybí jim klíčová složka: vertikální vítr."

V klasických bouřích vertikální proudění způsobuje, že se ledové krystalky a vodní kapičky (tzv. hydrometeory), vzájemně srážejí. Toto "tření" způsobí, že hydrometeory získají elektrický náboj. Z důvodů, které ještě nejsou zcela pochopeny se kladný elektrický náboj hromadí na malých částicích, zatímco velké částice získávají náboj záporný. Vítr a působení gravitace vede k separaci hydrometeorů (větší a těžší hydrometeory propadávají oblakem dolů, kde vytvoří centrum záporného náboje, zatímco lehčí částice udržují výstupné proudy v horních partiích oblaku a vytvářejí v něm centrum kladného náboje - pozn. překl.), což vede k vytvoření enormně silných elektrických polí v bouřce. Ty jsou potom zdrojem bleskových výbojů.

V hurikánech je směr větru ponejvíce horizontální. Vertikální promíchávání, vedoucí v důsledku až ke vzniku blesků, zde obvykle chybí.

Blesky byly v hurikánech zaznamenány již dříve. Během kampaně v roce 1998, známé pod zkratkou CAMEX-3, vědci detekovali bleskové výboje v oblasti oka hurikánu Georges, když přecházel přes karibský ostrov Hispaniola. Tyto blesky vznikly patrně v důsledku nuceného výstupu vzduchu, neboli tzv. "orografického zdvihu" (orographic forcing), když hurikán narazil na horská pásma.

"Hurikány s největší pravděpodobností vytvářejí bleskové výboje při kontaktu se zemským povrchem," říká Blakeslee. Jenže pod "elektrickými hurikány 2005" byla jen voda, nikoliv hory.

Bylo by lákavé vysvětlit neobvyklé vlastnosti Emily, Rity a Katriny prostě tak, že se odkážeme na jejich vysokou intenzitu s tím, že ta nějakým způsobem vysvětluje produkci bleskových výbojů. Blakeslee ovšem namítá, že toto vysvětlení je příliš jednoduché. "Jiné bouře měly stejnou intenzitu, ale přesto nevytvářely prakticky žádné blesky," namítá. "Musí zde působit ještě nějaký další mechanizmus."

Momentálně je ještě příliš brzy na to říci, co je tím chybějícím činitelem. Odborníci budou potřebovat celé měsíce na to, aby dokázali vstřebat velké množství dat nashromážděných během kampaně, předtím, než budou moci doufat, že znají odpověď.

Jak říká Richard Blakeslee, "O hurikánech se máme stále mnoho co učit."