Vědce ke studiu účinku elektrostatického výboje přivedly ověřené případy šťastlivců, kteří přímý úder blesku do hlavy skutečně přežili. (Kredit: volné dílo)

Vlastním pokusům s umělými hromy a blesky předcházelo matematicko-fyzikální modelování rizika. Teorie naznačovala, že by pro nešťastníka, přes něhož se elektrostatický výboj vydal, mohlo být přínosem, aby byl pokrytý vrstvičkou vody. Důkaz ale chyběl. Protože blesk je i pro vysokoproudaře materie tuze složitá, vše končilo disputacemi, které si s těmi hospodskými nikterak nezadaly.

Perun  - slovanský bůh bouře, hromu a blesku, ale též  plodnosti a válečníků. Po christianizaci se jeho kult přetavil v kult proroka Elijáše. Na chorvatském reliéfu z 8. století zřejmě vyobrazen v boji s medvědem reprezentujícím Velese – boha skonu. Kredit: Perunova straža, CC BY-SA 3.0

Jednou provždy učinit planému filozofování přítrž se rozhodl kolektiv německých vědců laboratorním pokusem. Jak to jejich ověřování mokré a suché hlavy dopadlo, zveřejnili před několika dny v časopise Scientific Reports.

Blesk jak známo, je v moci hromovládce Peruna a produktem pohybu vzduchu a vzniku a rozdělování elektrických nábojů v kapičkách vody nebo ledu. Kladně nabité částečky bývají „lehčí“ než záporné, a tak se v bouřkovém mraku oddělí oblasti s kladným nábojem nahoře (část jich ale zůstává zcela dole) a záporným nábojem uprostřed. Mrak vytváří něco jako tuze mocný generátor elektrostatické elektřiny. Intenzita elektrického pole dosahuje řádově stovky kV·m^–1.

Prof.Dr. Jens Haueisen, vedoucí kolektivu na Institut biomedicínského inženýrství a informatiky. Kredit: Zewail City of Science, Technology, and Innovation.

Úmrtnost při zásahu blesku se uvádí od deseti do třiceti procent. Že nás zasáhne blesk přímo, je asi šestkrát méně pravděpodobné, než že nám újmu přivodí tzv. krokové či dotykové napětí. Ať už jde o kterýkoliv z těchto malérů končících špatně, tak zhruba tři čtvrtiny obětí zmírá na kardiopulmonální zástavu a zbývající čtvrtina na poškození centrálního nervového systému. Vždy při tom rozhodující roli hraje velikost proudu protékajícího přes tkáně lidského těla. Tím se dostáváme k tomu podstatnému. Projde našimi tkáněmi (jejichž slušnou vodivost zajišťují přítomné soli), menší proud budeme-li mokří od vody padající z nebe, a která soli prakticky neobsahuje, nebo voda na hlavě v čistotě téměř vody destilované vylepší prostup proudu do tělních tkání a destrukční účinek proudu zvýší?

Výboj do hlavy o energii 150 kJ zachycený dlouhou expozicí. Kredit: Technická universita v Ilmenau.

Aby vědci prověřili jak tomu doopravdy je, vyrobili umělé hlavy z agarózy. S jejich odléváním si docela vyhráli. Jednak chtěli dodržet rozměrové a objemové parametry jednotlivých částí, jakými jsou mozkovna, kraniální části, tloušťka pokožky,… a pak aby také vše odpovídalo svými dielektrickými vlastnostmi.

Umělé hlavy připravené pro pokus. Levá byla skrápěna dešťovou vodou, pravá zůstala suchá. Jak vidno, tak suchá lebka vykazuje zřetelné perforace signalizující, že mozkovna dostala co proto a že by se to neobešlo bez poškození mozkové tkáně.  Kredit: Technická univerzita v Ilmenau.

Dosažení odpovídajících vodivostí docílili  přidáváním  NaCl a grafitu do agarózy. „Mozek“ fantomu pak měl relativně vysokou koncentraci soli zajišťující vysokou vodivost ( 0,12 – 0,38 S/m ) zatímco „lebeční kost“ (téměř bez NaCl) byla prakticky nevodivá. U vrstvy imitující kůži, rovněž srovnatelným obsahem soli a vlhkostí, taktéž dosáhli parametrů odpovídajících reálu.

Pak už jen zbývalo nastavit elektrody a generátorem aplikovat proudové pulzy imitující úder blesku. A pochopitelně při tom měřit a filmovat, co proud 42 kA o napětí 12 kV s hlavou suchou a hlavou obdařenou vrstvičkou „dešťové vody“ provede. Výboje o energii 150 kJ nemohly zůstat bez odezvy. Ukázalo se, že největší část proudu prochází mimo lidské tělo – tedy po povrchu hlavy. Tkáněmi proteče pouze několik ampér. Přítomnost vody na hlavě zajistila jak nižší proudovou expozici v mozku, tak i snížení jeho mechanického a tepelného poškození. Ostatně, dost názorně o tom vypovídají i snímky míst kudy do hlav blesk udeřil.

Závěr

Žádné překvapení se nekonalo - teoretické matematické modelování se nemýlilo. V případě, že si nás příroda vybere coby bleskosvod, je pro nás lepší, když jsme mokří jako slepice. Jinak řečeno, hlavu si za deště utírat věru neradno. Dešťová voda by nám mohla zvýšit šance na přežití až o 70 – 90 %. Jak se zdá, tak pořekadlo „Z louže pod okap“ může podle okolností, nabývat diametrálně odlišných významů.

Literatura

René Machts et al, Rain may improve survival from direct lightning strikes to the human head, Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-023-50563-w