Gyorsabb, mint a kilőtt puskagolyó, hatszor olyan forró, mint a Nap felszíne, tagadni látszik a tömegvonzás törvényét és akár agyon is sújthat. A Föld egyik legkülönösebb, legpusztítóbb és legfontosabb természeti jelensége.Amikor a villám lecsap, a statikus elektromosság hatalmas ívei hasítanak keresztül a légkörön, óránként 100 millió kilométeres sebességgel. Milliárdnyi volt szaggatja szét a levegőt. Az áram által keltett fényhullámot az égbolton átcikázó, ragyogó fényszalagnak látjuk. A levegő csaknem 28 ezer fokra hevül fel benne. Robbanásszerû gyorsasággal tágul ki, ezért halljuk a fülsiketítő mennydörgést. Mindez szempillantásnál rövidebb idő alatt zajlik le, naponta akár 8 millió alkalommal is. A természet leggyakoribb és legtöbbször megfigyelt jelenségei közé tartozik, ugyanakkor egyike a legkevésbé ismerteknek. Valószínûleg többet tudunk arról, hogyan robban fel egy csillag a galaxis túloldalán, mint arról, hogyan megy végbe a villámlás néhány kilométerrel a fejünk felett.
Kevesen tapasztalták közvetlenebbül a villámcsapás elképesztő erejét, mint az egykori tőzsdei bróker, Michael Utley 2000 májusában. Utley a massachusettsi Cape Cod egyik golfpályáján játszott. A feje felett viharfelhők gyülekeztek. 30 ezer amperes áram perzselt utat magának a légkörön át, 100 millió kilométer per órás sebességgel, egyenesen Utley felé. Az élete kevesebb mint fél másodperc alatt végleg megváltozott.
– Kinyitottam a szemem, és láttam, hogy egy mentőben fekszem. A légcsőmetszés miatt nem tudtam beszélni, csak hörögtem, hogy hol vagyok. A mentős rám nézett, és elmondta, hogy rehabilitációra visznek, mert villámcsapás ért… egy hónappal korábban.
Amikor a villám lesújt az emberi szervezetre, az áram végigrohan a testen, megállítja a szívet. Az ember csak fekszik ott, nincs pulzusa, és nem lélegzik. Vége van. Az újraélesztés hatásos lehet, de a szív továbbra is szabálytalanul ver. Minél gyorsabban el kell jutni a kórházba. A villámcsapás következtében beálló halál elsődleges oka a sérülés pillanatában bekövetkező szívmegállás. Az áram a szervezet elektromos vezetőképességgel rendelkező szövetein fut végig. Az első útvonal a vegetatív idegrendszer, amely végigfut a gerincvelőben, és az akarattól független élettani funkciókat, például a légzést, az emésztést és a szívmûködést vezérli. Második és harmadik útvonalként a vér és az izomszövetek szolgálnak. Tele vannak elektrolitokkal, savakkal, sókkal és más, az élethez nélkülözhetetlen vegyületekkel, amelyek jól vezetik az áramot. Együttesen utat nyitnak a villámnak, hogy az a testen át, egyenesen a szívbe hatoljon.
A szív belső ritmusszabályozója spontán elektromos impulzusokkal biztosítja az egyenletes szívverést. Az erős áramütés ritmuszavart, vagy még végzetesebb szövődményt idézhet elő. Ha az ember túléli ezt a sokkot, a szervezetét akkor is egy sor különös és súlyos sérülés éri. A villám hatására az erek összeszûkülhetnek, átmeneti bénulás léphet fel. A végtagok hidegek, márványozottak, szederjesek. Minden szempontból olyanok, mintha az illető halott volna. Az ideg- és izombántalmak sokévi rehabilitációval kezelhetőek, de bizonyos sérülések egy életre megmaradnak. A fej közelében lecsapó villám keltette áram a szembe jutva retinaleválást idézhet elő.
A lökéshullám kilyukaszthatja a dobhártyát, olykor még koponyatörést is okozhat. A villám halálos, pusztító útja során az idegektől a szívig semmi sincs biztonságban. Ennek ellenére az áldozatok kilencven százaléka életben marad. A halálos áramütés többnyire elkerüli a fontosabb szerveket, elvezeti a verejték, földeli a kézben fogott tárgy, segít és tompít a környezet…
A kozmikus sugárzás
Az észak-ausztráliai Darwint néhány óra leforgása alatt olykor 1600 villámcsapás is éri. Ideális hely a villámlás kiváltó okának megfigyelésére. Egy nemzetközi kutatócsoport éppen azért van ott. Radar és egy repülőgépraj segítségével keresik a választ Darwin fenyegető viharfelhőinek mélyén. A hőség és a párás trópusi levegő együttese nem mindennapi felhőkké formálja ezeket. A villám keletkezésének mikéntje évszázadok óta rejtve maradt a tudósok előtt, mégis úgy képzelik, hogy a felhő hatalmas generátorként mûködik. A felhőben apró vízcseppek emelkednek felfelé, megfagynak, majd jég formájában visszahullnak. Útközben egymással súrlódva elektromos töltésû részecskéket adnak át egymásnak. A korábban semleges víz- és jégcseppek ekkor már negatív vagy pozitív töltésûek. A negatív szemcsék a felhő aljára süllyednek, a pozitívak pedig a tetejére emelkednek, így a kétféle töltés szétválik. Amikor ismét egyesülnek, lecsap a villám. Ez az elmélet. A valóság azonban még különösebb. A levegő nem jó vezető, vagyis az áram nem könnyen halad át rajta.
Az áram átengedéséhez fel kell bontania molekulaszerkezetét, amihez több millió voltra is szükség lehet. A kutatók régóta keresik az égen a hatalmas töltéseket, de még Darwin viharfelhő-monstrumaiban sem találták soha. A villám történetének hiányzik egy fejezete.Ahhoz, hogy ezen a kis távolságon létrejöjjön az áram, akár 25 ezer voltra is szükség lehet. Egy villámkisülés viszont 200 kilométer hosszú is lehet. Ekkora távolságon az áram csak sok millió volt hatására indulhat meg.
Az ezt létrehozó roppant elektromos töltést a kutatóknak egyelőre nem sikerült megtalálniuk. A viharok durvák,
a villámlás pedig kiszámíthatatlan. A mérések elvégzéséhez alkalmas közelségbe kerülni szinte lehetetlen. Mivel a kutatók nem mehetnek el a villámokhoz, ezért egy floridai villámkutató központban a villámot hozzák el a kutatókhoz: rakétákkal váltják ki a villámlást. Megadhatják a villámnak, hogy hol és mikor csapjon le. Rakétát lőnek a töltéssel teli viharfelhőbe. A rakéta egy rézdrótot húz maga után, ami a villámot vezeti. Sok millió volt hajtja az áramot a felhőből a föld felé. A kutatók a kísérlet eredményei alapján vizsgálják, hogy miként vág át a villám a több kilométernyi levegőn. A választ pedig a világûrben keresik.
Egy távoli galaxisban felrobban egy csillag. Mikroszkopikus, elektromos töltéssel rendelkező részecskék milliói szóródnak ki az ûrbe. Ez az úgynevezett kozmikus sugárzás. Csaknem fénysebességgel száguld át a sokmillió kilométeren, míg sokmillió fényév megtétele után eléri a Földet. Minden másodpercben kozmikus részecskék milliárdjai záporoznak bolygónkra láthatatlanul és hangtalanul. Ám a légkörbe jutó kozmikus sugárzás átmenetileg felbontja a levegő molekulaszerkezetét. Ez röntgensugárzást, vagyis mérhető elektromágneses hullámokat kelt. Lehet, hogy a kozmikus sugárzás a villám történetéből hiányzó fejezet? Fantasztikus, merésznek tartott gondolat…Amikor a kutatók alaposan elemezték a röntgenméréseket, a kiváltott villámoknál a képernyőn egy röntgenimpulzus rajzolódott ki, éppen a villámlás pillanatában. És ez nem volt véletlen. Minden alkalommal erős röntgenkitörést észleltek, amely éppen a villámcsapással egy időben érte el a mûszereiket.
A gömbvillám
Ez annak a jele lehet, hogy valami megváltoztatja a levegő molekuláris szerkezetét. Talán a kozmikus sugárzás, amely, ha a felhőt éri, egy pillanatra erős áramot kelt. Ez elég lehet egy szikrához, de túl gyorsan lezajlik ahhoz, hogy mérni lehessen. A sugárzás száguld a föld felé. A rendkívül gyors részecskék összeütköznek a levegő molekuláival, és felhasítják azokat. A másodperc egy töredékére a levegő elektromos vezetővé válik, és utat nyit az áramnak. Most már lecsaphat a villám. A csatornán negatív töltések halmaza indul lefelé a felhő aljáról, gyors, egyenként csupán 50 milliomod másodperces ugrásokkal haladva a föld felé. Amint közeledik, hatni kezd a lenti talajra. A földön vagy a rajta lévő tárgyakban lévő pozitív töltéseket pedig vonzani kezdik a fenti negatívok. Egy viharfelhő több tucat ilyen pozitív-negatív csatornát nyithat meg. A többségük nem ér össze. Amikor viszont megteszik, sok milliárd voltos ív húz át a felhő és a talaj között. A villám nemcsak lefelé, felfelé is halad. A villám lecsap, de a felhőben megmaradt töltés még fel-le fut a csatornán. A vonal villódzni látszik. Egy villám tehát nemcsak egyszer csap le. Mindez naponta akár nyolcmilliószor, másodpercenként százszor is megtörténhet. Ha ez a gondolatmenet megállja a helyét, akkor az általunk látott villám kapcsolatban áll egy csillaggal, amely a galaxis másik végén robbant fel, sok millió évvel ezelőtt.
1963. március 19-én az Eastern Airlines EA–539-es járata New Yorkból tartott Washington felé. Öt perccel éjfél után a gép viharba került. Hangos robajt és erős fényvillanást tapasztaltak. Másodpercekkel később ragyogó gömb hagyta el a pilótafülkét. A kékesfehér golyó a folyosón lebegett lassan a gép farka felé, ahol eltûnt. A gép sértetlenül folytatta az útját. Mindez nem a képzelet szüleménye, hanem tény, és gömbvillám a neve.
A kutatók több ezer szemtanú beszámolóját gyûjtötték össze többszörös gömbvillámokról, gömbökről, amelyek az égből hullottak le, felrobbantak, sziszegtek, pörögtek, lebegtek vagy ugráltak. Egyes megfigyelők szerint a gömbvillámok még tömör tárgyakon is áthatoltak anélkül, hogy nyomuk maradt volna. Nem létezik a gömbvillám jelenségére magyarázatot adó, elfogadható elmélet. Egyes elméletek megmagyarázzák a gömbvillám egy-két tulajdonságát, de egyik sem ad átfogó leírást. A gömbvillámról valószínûleg ugyanannyi az elmélet, mint ahányan foglalkoznak vele. Egy kérdésben viszont szinte mindenki egyetért. A gömbvillám feltehetően plazmából áll. A plazma az anyag legközönségesebb állapota a világegyetemben. A Nap, a tûz, a villám és a csillagközi tér anyaga is plazma. Plazmát nem nehéz előállítani. Ha egy gázon áramot vezetünk keresztül, akkor fényt kezd kibocsátani. Ám az a kérdés, hogy miként tûnhet fel egy tûzgolyó az üres levegőből, évszázadok óta zavarba ejti a fizikusokat.
Az egyik józanabb elképzelés szerint a gömbvillám a gyöngysorvillám nevû ritka jelenség terméke. Olyan, mintha a villám íve apró gyöngyökre szakadozna fel. Egyes kutatók szerint a gömbvillám egy ilyen plazmagyöngy, amely kivált a sorból. Ám ezzel az elmélettel is van gond. A szemtanúk szerint egy ilyen gömb percekig is fennmarad, a gyöngyök élettartama viszont kevesebb, mint fél másodperc. Nem ismeretes olyan eljárás, amellyel a levegőben önmagát másodpercekig fenntartó plazma hozható létre. Elképzelhető, hogy a gömbvillámot egy villámcsapás hozza létre? Ha a villám homokos talajt ér, akkor a hő és az áram szétfut a földben. Útja mentén minden szilárd anyag cső alakba dermed. Ennek eredménye a fulgerit nevû természetes üveg, amely akár négy és fél méter mélyre is nyúlhat. Amikor a cső kialakul, por lökődik a levegőbe. Laboratóriumi kísérletek igazolják, hogy egy kis porgömb megtartja az alakját, és elektromos térben fellángol. Ez sok mindent megmagyaráz, de rendkívül nehéz elképzelni, hogy egy ilyen kémiai folyamat betörhet egy repülőgép belsejébe. A gömbvillám egyelőre rejtély marad, ám ha a tudomány megfejti a titkát, akkor több lehet, mint egyszerû érdekesség. Akár egy teljesen új energiaforrás kulcsát is a kezünkbe adhatja. Hisz egyértelmû, hogy energiát tartalmaz.
Az ivadékok
A gömbvillám rejtélye még megoldásra vár, de nem ez az egyetlen különös jelenség, amely a villámcsapást kíséri. A felhők felett még különösebb események zajlanak: másodpercekkel a villámcsapás után, magasan a viharfelhők felett, különös, új jelenség tûnik fel.
1989. július 6-án egy minnesotai egyetem fizikusai új, fényérzékeny kamerát próbáltak ki. Úgy tervezték, hogy magas légköri rakétakísérletekben használják fel. Találomra kelet felé fordították, néhány csillag, és egy távoli vihar irányába. A felvétel visszajátszásakor azonban észrevettek valamit. Két, tölcsér formájú fényvillanást láttak, amely csupán néhány ezredmásodpercig tartott. Becslésük szerint a jelenség 30 kilométerrel a felhők felett tûnt fel, és 20 kilométer magas is lehetett. A véletlen szeszélyéből a tudomány számára új jelenséget örökítettek meg. A fizikusok által filmre vett két fényoszlop egy távoli vihar felett villant fel. Mik lehettek?
A világ villámkutatói együtt indultak vadászatra, hogy felderítsék az új jelenséget. Nem kellett sokáig keresniük. A tudósok egy ûrsikló által készített felvétel sok száz óráját nézték újra végig. Megdöbbenésükre több tucatot is láttak a különös jelenségből, amely csak arra várt, hogy felismerjék. Fényérzékeny kamerákat szegeztek az égboltra, és repülőgépek szálltak magasan a viharfelhők felett. Hamarosan több ezer rögzített észleléssel rendelkeztek. Mindenkit meglepett, hogy valójában mennyire gyakoriak. Ez is egy olyan eset, amikor az ember, ha már tudja, hogy mit keressen, egyszerre rengeteget talál belőle. A kutatók sprite-nak, vagyis tündérnek nevezték el őket, tünékeny, áttetsző megjelenésük miatt, és azért, ahogyan táncolni látszanak az éjszakai viharfelhők felett. A sprite-ok egy töredékmásodperccel a villámlás után jelennek meg, de csak a legerősebb villámok felett. Általában kettesével-hármasával jelennek meg és tízezred másodpercnél is rövidebb ideig tartanak. A kutatók kiszámították, hogy 40–100 kilométerrel a föld felett, leginkább a középső légkörben fordulnak elő, átmérőjük pedig az 50 kilométert is meghaladhatja.
2001-ben, Puerto Ricóban egy kék fénynyaláb lövellt ki egy viharfelhő tetejéről, és szökött fel 65 kilométer magasságba az ég felé. Ám a megfigyelések elemzése azt mutatta, hogy nem sprite volt. Inkább felfelé haladt, nem lefelé, és a felhőből, nem pedig a középső légkörből indult ki. Ez a blue jet. Ma is rejtély. Senki sem tudja, hogy mi hozza létre.
És a sornak még nincs vége. Következett egy még ritkább villámformáció, az elfek. A villám hatására vízszintes fényudvar jön létre, mintegy 100 kilométerrel a föld felett, és terjed nagy sebességgel akár 400 kilométer szélesre. Szinte mindenki, aki valamilyen új mûszerrel, vagy új környezetben vizsgálta a viharokat, talált valami újdonságot. Sprite-ok, blue jet-ek, és elfek. Mesebeli lények gyülekezete. Egy átlagos villám olyan vastag, mint egy ceruza, az újonnan felfedezett szörnyek viszont a 320 kilométeres átmérőt is elérhetik. Repülőgépek járnak a blue jet-ek magasságában, az ûrhajók pedig átvágnak a sprite-ok és elfek szintjén.
A villámok különös ivadékai olyan világot népesítenek be, amelybe csak bepillanthatunk. Túl magasan van a ballonok és repülőgépek, túl alacsonyan a mûholdak számára. Ahogyan az óceánok mélyén, itt sem tudható, hogy milyen teremtmények várnak még felfedezésre.
A rádióhullámok
A hidegháború idején a Starfish Prime kódnevû titkos amerikai kutatás egy nukleáris háború következményeit vizsgálta a világûrben. 1962. július 9-én egy másfél megatonnás nukleáris töltetet robbantottak fel 400 kilométerrel a Csendes-óceán felett. A robbantás a természetes sugárzás Van Allen-öveknek nevezett tartományában történt. Az övek két hatalmas abroncsként veszik körül a Földet, és tele vannak halálos, radioaktív részecskékkel, amelyek az ûrhajósokra és a mûholdakra is veszélyt jelentenek. Washington DC közelében, a NASA Goddard Ûrrepülési Központjában Jim Green az öveken belüli sugárzást méri. Az öv rendkívül veszélyes, ugyanis a gyorsan mozgó részecskék áthatolnak a bőrön, az izmokon és más testszöveteken, valamint az ûrjármûveken is. Tönkreteszik a finom áramköröket, és végül mûködésképtelenné teszik a mûholdat. Az övek közötti, sokkal gyengébben sugárzó sávot biztonsági zónának is nevezik. A kereskedelmi mûholdak viszonylagos biztonságban mûködhetnek ebben az alacsony sugárzású zónában.
1962-ben a Starfish Prime robbanófeje hatalmas dózis radioaktivitást zúdított egyenesen a biztonsági zónába. A sugárzás szintje felszökött, a mûholdak mûködése leállt. Ám alig néhány héttel később a zóna ismét sugárzásmentes volt. A NASA tudósai megdöbbentek. Valami helyreállította a biztonsági zónát. De micsoda? És miért van ott az a rés.
A NASA kutatói gyorsan megtalálták a kérdésre a választ. Már tudták, hogy a Nap heves viharai radioaktív részecskéket szórnak az ûrbe. Ha ezek a megfelelő irányba haladnak, akkor a biztonsági zónát is betöltik, de aztán, mintegy varázsütésre, eltûnnek onnan. A nyomravezető viszont az volt, hogy ez nem egyszerre történt. Bármi tisztította is meg a zónát, úgy tûnt, hogy időnként hatékonyabb, mint máskor. A nappali oldalon a hatás erősebb, mint az éjszakain, és nyáron is erősebb, mint télen. A jelek a Nap felé mutattak. 2004-ben aztán Jim Green kutató véletlenül fellapozott egy magazint, és minden megváltozott. Egy cikk keltette fel a figyelmét a villámlás eloszlásáról. Észrevette, hogy a villámok éppen olyan jellemzőkkel bírnak, mint az övek közötti zóna tisztulása. Gyakrabban fordulnak elő szárazföld, mint víz felett, gyakoribbak nappal, mint éjjel és nyáron, mint télen. Akkor jött rá, hogy a folyamat egy, a Földön lezajló jelenséggel állhat kapcsolatban.
A villám azonban a világûrbe is kilép. De hogyan lehet hatással a földi villám a 6500 kilométerrel feljebb húzódó zónára? Amikor a villám átcikázik az égen, nemcsak hang- és fény-, de rádióhullámokat is kelt. Green rájött, hogy a rádióhullám a hiányzó láncszem, amely a földi villámokat az ûrbéli zónával összeköti. 2005-ben Green és csoportja radikálisan új elméletet tett közzé. Kevesebb, mint egy másodperccel az után, hogy egy villám lecsap a Földön, a rádióhullámok elérik a sugárzási öveket. Itt kölcsönhatásba lépnek a sugárzást alkotó elektromosan töltött részecskékkel, és kiszorítják őket a biztonsági zónából. A sugárzás eltûnik, és a zóna biztonsága helyreáll. Villámok nélkül a biztonsági zónát is kitöltené a sugárzás. A mûholdak meghibásodnának, és velük életünk számos megszokott elemének is vége lenne. A távközlés, a navigációs rendszerek, a mobiltelefonok és a mûholdas televíziók is használhatatlanná válnának.
Ha holnaptól megszûnne a villámlás, akkor életünk drámai módon megváltozna. Feltehetően egyike a földi élet kialakulásában alapvető szerepet játszó jelenségeknek. A villám évmilliókon át a legsötétebb látomások és félelmetes mítoszok eleme volt. Most közelebb jutottunk titkainak megfejtéséhez, de minél jobban megismerjük, annál inkább rácáfol elképzeléseinkre. Eredete messze a mi világunkon túl lehet. Különös formákat ölthet, és bámulatos fényjátékokat alkothat. Pusztító, gyönyörû, és elengedhetetlen a mai életformánkhoz. A villám hihetetlen utazása a világûrtől az emberi test belső mûködéséig vezet. Élet és halál, rombolás és teremtés, egyetlen szempillantás alatt. §
