Bár egyes vélemények szerint az erdőgazdaságok a felelősek a kaliforniai erdőtüzekért, valójában a drámai helyzetért zömmel villámok okolhatók, melyek száma a klímaváltozás miatt nőtt meg Kaliforniában, mondja a Floridában dolgozó magyar villámkutató, akivel Budapesten beszélgettünk a villámok számos különlegességéről.

Kérészy István a villámok sugárzását mérő műszerrel

A villámok egy csapásra hódították meg a szívét? Hogy került közelebbi kapcsolatba velük?

Egyáltalán nem. A Dél-Floridában végzett középiskola után a helyi egyetemen menedzsmentet tanultam alapképzésben, majd a svédországi Malmöben városépítészeti mesterszakon folytattam. Ezután visszaérkezve Floridába – ahová mérnök édesapámmal és tanár édesanyámmal a második elemi után költöztünk ki Magyarországról – elkezdett érdekelni a tanítás. Ehhez elvégeztem egy kétéves matematika-fizika pótképzést. Amerikában ugyanis, mesterszakos diploma után ennyi idő alatt képeznek át valakit tanárrá. A tanítás mellett a helyi egyetemen kutatást is végeztem és ott ismerkedtem össze egy Bostonból jött gépészmérnökkel, aki egyebek mellett az űrből érkező sugárzásokat mérte műszereivel. Szóba került, hogy a villámokból is érkezik sugárzás és milyen érdekes lenne ezt megmérni. És amikor elkezdtem ennek utánajárni, kiderült, mennyi mindent nem tudunk a villámokról. Ez fogott meg.

Innentől már egyenes út vezette a hivatásos villámkutatókhoz?

Az órán arról beszéltünk a diákjaimnak, hogy egy villámot kiváltó elektromos szikrához az elektromágnesesség törvényei alapján méterenként 3 millió Voltos elektromos tér kellene, miközben egy felhőben méterenként csak 100-150 ezer Voltos tér van. Hazafelé menet pedig az égen ott cikáztak a villámok. Elhatároztam, hogy tovább képezem magam és sikerült jelentkeznem doktori programra a Floridai Egyetem Gainsville-ben működő részlegéhez, amelyik az egész ország villámkutató központja.

A világcsúcs egy 13 másodperces villám volt

Az előbb azt mondta, sok még a rejtély az egyik legismertebb természeti jelenség körül, pedig az ember azt gondolná, a tudomány már minden fontosat felfedett a ménkő természetéről.

A legnagyobb kérdőjel, amit említettem, hogy mitől is indul el a villám. Laboratóriumban tudunk egy méteres villámot csiholni, de azt a tapogatódzva, lépegetve tovább épülő új és új csatornát, ami az égen látható, nem sikerül elindítani. Van két teória a villám keletkezésére, de még egyiket sem sikerült cáfolhatatlanul bizonyítani. Az egyik a felhőkben lévő jégkristályok elektromos teret erősítő hatásával számol, a másik a Földön kívülről érkező kozmikus részecskék felhőt ionizáló hatásával.

Menyi ideig „lépegetnek” a villámok? Magyarán meddig tartanak?

Általában 200-300 ezredmásodpercig, de a feljegyzett világcsúcs 13 másodperces. Ez azonban olyan, mint a fehér holló. Az egy másodpercnél tovább tartó villám már különleges. Egyébként egy villám viszonylag lassan, 30 ezredmásodperc alatt teszi meg kezdeti tapogatódzó útját a földig, visszafelé azonban ezerszer gyorsabban, 20-30 mikroszekundum alatt felér a felhőig. A fényt, amit látunk, ez a visszafelé tartó villám adja. Utána egy 50-60 ezredmásodperces szünet következik, amikor valamennyire visszahűl a levegő, majd egy sokkal gyorsabb és nem ágas-bogas, hanem sokkal egyenesebb villám indul lefelé, hiszen már „tudja, hogy a járt utat kell követnie. Ez a folyamat többször is megismétlődhet.

És milyen az erősségük?

Az átlagos villámok erőssége 30 ezer amper, de mértünk már 250 ezer amperes villámokat is. (Csak összehasonlításként a váltakozó áram 100 milliamper felett azonnali szívbénulást és halált okoz. Szerk.) Különösen a pozitív villámok lehetnek nagyon erősek.

Van negatív villám is?

Egy felhőnek két töltésközpontja van, normális helyzetben felül egy pozitív, alul a negatív. Ezért sokkal nagyobb eséllyel negatív töltések indulnak el a föld felé, ezek a negatív villámok. Pozitív villám a viharrendszerek széthullásakor alakul ki, ha a nagy szél a felhőt oldalára fordítja. Ez sokkal egyenesebben halad.

Felhők között is vannak villámok, amelyek nem jutnak le a földre?

Sőt, ezek a leggyakoribbak. Amikor felnézünk a viharfelhőre és úgy tűnik, mintha felgyújtottak volna benne egy lámpát, az a felhőn belüli, vagy két felhő közötti villám. Ez sem veszélytelen, mert minden földre lecsapó villámnak van ilyen előjátéka.

Milyen magasról csapnak le ezek az elektromos jelenségek?

Leggyakrabban néhány kilométeres magasságból, de például Japánban a téli hónapokban – ott a szigetország tengeri szeleknek való kitettsége miatt különösen gyakoriak ebben az évszakban az alacsonyan szálló felhők – akár 300 méterről is lecsaphatnak.

A dörgés a villám hangja?

Amikor egy villámcsatornában a levegő nagyon gyorsan felmelegszik 300 Kelvinről (26,85 Celsius fok) tízezer Kelvinre (9726 Celsius fok) az ott lévő gáz nyomása harmincszorosára nő és ennél fogva robbanásszerűen kitágul. A dörgés ennek a robbanásnak a hangja.

Hogyan lehet a villámlást lefényképezni?

Nagyon gyors kameráink vannak a látható, az infravörös és az UV tartományban. A leggyorsabbak másodpercenként 200 ezer felvételt készítenek, de az ugyanennyi idő alatt csak ezer képet exponáló kamerával is 30 kép készülhet egy 30 ezredmásodperces villámlásról, a százezres felvételre képes géppel pedig 3 ezret. Így a villám minden részét ki lehet elemezni.

A legtöbb villám az Egyenlítő körzetében csap le

A Földön hol fordul elő a legtöbb villám?

Három fő központ van, mindhárom az Egyenlítő körüli esőerdőövezetben, Brazíliában, Kongóban és Dél-Kelet Ázsiában, ahol nagy a meleg levegő feláramlása és a páratartalom. A legtöbb villám Brazíliában üt be és itt mérték az égen a legnagyobbat is, mintegy 700 kilométereset, a négyzetméterre eső legtöbb villámot viszont Kongó egyik hegyes vidékén észlelték. A káros anyag kibocsátás is növelheti a villámok előfordulását, így Szingapúr környékén a koncentrálódó teherhajóforgalom kapcsán a hajózási útvonalak mentén mérték a nagyobb villámtevékenységet.

Ezek szerint az emberi tevékenység is hat a villámokra?

Nagyon is. A globális felmelegedés miatt egyes becslések szerint a következő évtizedekben 50 százalékkal több lesz a villám, ráadásul olyan területeken, ahol korábban nem volt. Most például Kaliforniában, Oregonban és Washington államban égnek az erdők és a három fő kaliforniai tűzfészket igazoltan villámok okozták. Egy trópusi vihar érte el a régiót és a külső peremén olyannyira megnőtt a villámok száma, hogy ezek 72 óra alatt 360 tüzet okoztak. Ezeken a helyeken normális körülmények között ilyenkor nagy a szárazság, ráadásul Kaliforniában a négyzetméterre eső villámok száma csupán egy százada a Floridában mértnek. De ha egy száraz területen beüt a villám, könnyen tüzet okoz, ráadásul itt a fák nem olyanok, mint Floridában, ahol sok fajnak még jó is, ha időnként leég a koronája, mert utána könnyebben meg tud újulni. A kaliforniai fák viszont elpusztulnak.

A villám nem csak a hőjével hat…

Képzeljük el, hogy egy hihetetlenül hosszú antennáról van szó, amiben nagyon erős és gyorsan változó mennyiségű áram folyik. Ez a közelben lévő, bekapcsolt elektromos készülékeket tönkre teheti. De a mechanikai hatása is nagy. Egyszer egy hurrikán alatt a lakásom ablakától öt méterre lévő fába csapott bele a villám. Mintha egy bomba robbant volna mellettem, akkora légnyomást keltett. Szerencsém volt, hogy nem a házba csapott, mert Floridában a magánházaknál nem kötelező a villámhárító, holott az USA-ban itt a legtöbb villám, s az ottani lakástüzek 60 százalékát villámok okozzák.

A repülőn ülőkre egy közeli villám a megengedett röntgensugárzás többszörösével hat 

Hogy lehet, hogy a repülőkben védve vagyunk a villámoktól?

Számítások szerint minden utasszállító repülőgépbe évente átlagosan két villám csap bele, de a tervezésük miatt ezt kibírják. A legújabb, műanyag kompozitból készült repülők azonban nem, és a Boeing ezért is kereste meg az egyetemünket. A kutatók megoldották a gondot, s azóta védelmet ellátó fémszálakat építenek be a Dreamlinerek, a Boeing 787-esek testébe. Ettől függetlenül amennyibe belecsap a repülőbe egy villám, vagy attól 200 méternél közelebb halad el, olyan sugárzás érheti a gépen lévőket, ami az éves megengedett röntgensugárzás többszöröse. Egyik műszerünket ezért szeretnénk elhelyezni egy utasszállító gépen, hogy folyamatosan mérhesse a villámokból jövő sugárzást, amit a földről vagy a világűrből sokkal nehezebb pontosan megbecsülni.

Meg lehet szelídíteni a villámokat?

Nem, de becsalogatni igen. Az egyik kísérletünkben egy kis rakétát küldünk a felhőbe, amely maga után húz egy vékony rézdrótot, aminek a vége egy villámhárítóhoz van kötve. Ha sikerül a felhőben eltalálnunk egy megfelelő töltésközpontot, kiválthatunk egy villámot, amely a polarizálódó drót elolvasztásával oda csap be, ahol a drót vége volt és a lesben álló kamerákkal lekaphatjuk.

Igaz, hogy a villámkutatásnak az adott nagy lökést, amikor 36 másodperccel a kilövés után két egymást követő villámcsapás rövidre zárta az Apollo 12 űrhajó elektronikus rendszerét és majdnem katasztrófát okozott?

Gyakran mondják ezt, de egyetemünk leghíresebb kutatója, Martin Uman már jóval korábban ért el fontos eredményeket. Az állami támogatások kétségtelenül ez után nőttek jelentősen. A kilencvenes évek elején egy nagyobb floridai kampány eredményeként a villámcsapásos halálesetek számát 70 százalékkal tudták csökkenteni. De volt nemzetközi hírű magyar villámkutató is Horváth Tibor személyében, aki a Műegyetemen dolgozott. Most nyertem el egy Fulbright ösztöndíjat Brazíliába és az ottani kollégák is sokat emlegették a magyar professzor munkáit.

Ön e természeti jelenség mely vonásait kutatja?

A villámok által kibocsátott gamma- és röntgensugárzást Sikerült igazolnom, hogy az elsőt követő villámokból ugyanazon a csatornán sokkal több ilyen sugárzást tudunk mérni, miközben sok esetben az első villám erőssége a legnagyobb. De kollégáimmal egy olyan mesterséges intelligenciával ellátott rendszert is tesztelünk, amely gyorsítaná a tűzoltók reagálását a villámcsapásoktól keletkező tüzekre. Ha a villámok adatait figyelő rendszer a NASA egyik műholdjának földfelszínről készített infravörös felvételeinek elemzésekor észreveszi, hogy egy villám becsapódása után a közelben változik az infravörös sugárzás értéke, ez tíz százalék alatti hibaszázalékkal villámlás okozta tüzet jelez. Egy honlapot is készítettünk, amelyhez egy Google térképpel kiegészített rendszert építünk ki, hogy a tűzoltók ezen keresztül azonnal értesülhessenek a tüzekről. Emellé egy emailt is kiküldünk, ha a rendszer villámot észlel az adott tűz 20 kilométeres körzetében.

Végül mi a véleménye a gömbvillámokról?

A gainsville-i Nemzetközi Villámkutató Központ két legfőbb kutatója, Uman professzor és a témavezetőm, Vladimir Rakov szerint mindmáig nem sikerült bizonyítani ennek a létezését, jóllehet mindketten beszéltek olyanokkal, akik láttak gömbvillámot és beszámolóik eléggé hasonlítottak. Uman professzor egy félig-katonai program keretében egyszer nagyobb összeget is kapott, hogy állítson elő laboratóriumban gömbvillámot, de nem sikerült neki. Állításuk szerint az ilyesmiről megjelent eddigi felvételek mindegyike hamis, jóllehet a jelenség nem mond ellent a fizika törvényeinek. Egyelőre azt sem tudjuk, hol kéne gömbvillámot keresni.

Kérész István javaslatai villámlás idején:

1. Lehetőleg villámhárítóval ellátott épületben, vagy zárt autóban tartózkodjunk, esetleg sűrű erdőben.
2. Egyedülálló fákat és nyitott területeket el kell kerülni, de lefeküdni sem szabad, mert akkor a fejünk és lábunk között nagy feszültségkülönbség alakulhat ki és a villám a földön is átfolyhat rajtunk. Helyette összezárt lábakkal guggoljunk le és fogjuk össze a lábainkat. Ha viharos időben úgy érezzük, kezd a hajunk, vagy a kezünkön a szőr felállni, azonnal vegyük fel a fenti helyzetet, mert ez azt jelzi, feltöltődünk egy 10 másodpercen belül lecsapó villám hatására.