Odborníkům z Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického v Praze (FEL ČVUT) se ve spolupráci s vědci z Akademie věd ČR (AV ČR) podařilo zachytit blesk, jehož velikost přesáhla hranici běžně velkého okresu a který trval několik sekund. Výzkum složitosti a délky trvání přírodních výbojů potvrdil, že blesky jsou významně větší a trvají podstatně delší dobu, než se dosud předpokládalo. Díky nově použité metodě pozemního měření, v níž vědci využívají vlastnoručně vyrobené přístroje, lze blesky také detekovat mnohem častěji, než to bylo možné stávajícími konvenčními metodami. O výzkumu informovalo ČVUT v tiskové zprávě.
Spolupracující vědci se soustředili na odhalení podstaty extrémních jevů v atmosféře a ionizujícího záření, přičemž objevili unikátní vlastnosti bleskových výbojů. »Jsou rozměrnější časově i prostorově,« potvrdil vedoucí vědeckého týmu Jakub Kákona z Katedry radioelektroniky Fakulty elektrotechnické ČVUT.
Zásadním aspektem výzkumu bylo podle vědců sestrojení vlastních měřicích přístrojů. Jako první výzkumný tým v Evropě využili vědci z ČVUT takzvaná měřicí vozidla. Šlo o tři automobily sloužící k přepravě a napájení přístrojů v blízkosti bouřek, které fungovaly také jako částečná ochrana obsluhy před údery blesku. Podle Kákony šlo o první takto upravená vozidla určená výhradně k vědeckým účelům. Výzkumníci vybavili měřicí vozy celooblohovými vysokorychlostními kamerami, rádiovými anténami a detektory ionizujícího záření.
»Dále jsme si sami navrhli takzvaný bezpilotní vírník k měření elektrického pole bouřek a instalovali jsme open-source kamery, které jsme vybavili vlastnoručně naprogramovaným softwarem,« upřesnil Kákona.
Sestrojení vlastních měřicích přístrojů a upravení k obrazu svému, včetně optimalizování vozidel pro měřicí přístroje a jejich montáže do vozů, zabralo samo o sobě téměř tři roky.
K měření velikosti blesku výzkumníci používali současně také veřejnou detekční síť Blitzortung.org, která určuje polohu výboje s přesností na kilometry. »Ačkoli naše detektory ukazovaly, že jeden z blesků proběhl téměř přímo nad naším měřicím vozem, nejbližší výboj detekovaný Blitzortung.org byl 70 až 80 kilometrů daleko. Z toho odvozujeme, že blesk byl dlouhý více než 80 kilometrů, nebo že k synchronnímu výboji došlo ve vzdálenosti 80 kilometrů,« vysvětlilKákona.
Díky nové metodě pozemního měření bude možné blesky detekovat častěji. Výsledky výzkumu jsou pro vědce o to zásadnější, že jde o první takováto zjištění na území Evropy.
Pro vysvětlení, naměřený blesk o délce více než 80 kilometrů je na středoevropské poměry největší dosud zaznamenaný bleskový výboj detekovaný metodou pozemního měření bouřkových jevů. Jinde ve světě, například na území USA, se díky satelitním snímkům už podařilo zachytit mnohonásobně rozměrnější blesky. AV ČR v roce 2022 informovala o blesku nad jižním cípem Spojených států amerických, který uvnitř bouřkového oblaku urazil vzdálenost 768 kilometrů, čímž posledního rekordmana z jižní Brazílie porazil o nějakých 60 kilometrů.
Níže si můžete pustit tři záznamy bleskových výbojů zaznamenaných vědeckým týmem.
Měření délky trvání výboje taktéž přineslo zajímavé výsledky. Naměřené doby trvání se obvykle pohybují v řádu stovek milisekund, přičemž kratší bleskové události jsou vzácné. »Medián doby trvání bleskového výboje je podle našeho pozorování 0,52 s. To je významně více než hodnoty uvedené v jiných studiích,« upřesnil Kákona. V zahraničních publikacích se udává rozptyl mediánu trvání výboje od 0,20 do 0,35 s, přičemž španělským rekordmanem je blesk z roku 2017 trvající 2,39 s (1,80 s v zimním období). Maximální doba trvání blesku může dosáhnout klidně několika sekund, což podle Kákony sice není časté, ale ani výjimečné.
Navzdory přelomovým výsledkům se vědeckému týmu z FEL ČVUT a AV ČR dosud stále nepodařilo zjistit, co blesky vlastně spouští. Nesplnění tohoto cíle přisuzuje Kákona nedostatečnému vybavení. »Se třemi měřícími vozy jsme zkrátka nemohli pokrýt celý region najednou, abychom zjistili, v jakém místě přesně blesk začal. Vzhledem k zjištěnému velikostnímu rozptylu však není od věci předpokládat, že začíná úplně jinde, než nakonec udeří,« řekl vedoucí vědeckého týmu Kákona.
Výzkumný tým chce získat další data z výbojů, které trvají déle, než se původně předpokládalo. Podle slov Kákony jim analýza delších výbojů do budoucna dává naději »mít dostatek času na výpočet, kde bleskový výboj ve skutečnosti začne a jakou bude mít asi sílu.«
S tím souvisí možný průlom v oblasti realizace bezpečnostních opatření s cílem zabránit škodám (typicky třeba v letecké dopravě) a v konstrukci hromosvodů, které se dodnes hromadně instalují lokálně na vršky vysokých budov. Bude to mít také dopad na dosavadní modely předpovědí výskytu bouřek. Tým se chystá zkoumat výboje pomocí antén a kamer současně, aby bylo možné určit skutečné rozměry blesku a také zhotovit 3D model blesku. Další měření v budoucnu přispějí k lepšímu pochopení toho, kde a kdy vzniká ionizující záření během bouřek.
Dosavadní výsledek výzkumu je o to zásadnější, že se jedná o první takováto zjištění na území Evropy vůbec. Na projektu CRREAT (Centre of Cosmic Rays and Radiation Events in the Atmosphere – v překladu Centrum kosmického záření a radiačních událostí v atmosféře) se kromě Fakulty elektrotechnické ČVUT podílel také Ústav jaderné fyziky AV ČR a Ústav fyziky atmosféry AV ČR.
(mac)
FOTO – fel.cvut.cz/Jakub Kákona
VIDEO – av.tib.eu/Martin a Jakub Kákona