雷暴的隐秘交响曲：科学家首次捕捉到树叶上难以捉摸的蓝色辉光

美国 - 艾赫巴里通讯社

雷暴的隐秘交响曲：科学家首次捕捉到树叶上难以捉摸的蓝色辉光

在一项期待已久的科学突破中，一个研究团队成功地捕捉到了直接的、摄影证据，证明在雷暴期间，树叶的尖端确实会发出微弱的蓝色光芒。这项发表在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）杂志上的最新研究详细阐述了这一发现，标志着近一个世纪科学推测的顶点，证实了在真实雷暴环境中植物表面存在被称为“电晕”的微弱放电现象。这种现象以前仅在实验室实验中观察到或从电场异常中推断出来，为地球大气层和树木生态系统之间复杂的相互作用提供了前所未有的见解。

自20世纪初以来，科学家们一直推测，雷暴期间产生的巨大电能可能以看不见的方式与植物相互作用。尽管这一概念在科学界已广为接受，但在自然条件下证明它仍然是一项艰巨的挑战。过去五十年的实验室实验能够模拟这些放电，表明树叶在受到高电场作用时会发出微弱的蓝色辉光。然而，在真实雷暴中观察到“电晕”，其中风、湿度和环境光等因素会相互干扰，至今仍是一个未被跨越的边界。

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该研究的合著者、宾夕法尼亚州立大学气象学家帕特里克·麦克法兰解释说，其基本机制涉及反向充电。当电荷在上空雷暴云中积聚时，它会在下方地面诱发相反的电荷。这种地面电荷反过来又被上方的电荷吸引，流向可用的最高点。在森林中，这些点就是树叶的尖端。一旦到达那里，电能以“电晕”的形式释放到周围大气中，产生一种空灵的蓝色辉光，在正常条件下肉眼难以察觉。

为了实现这一壮举，该团队采用了类似于“追风者”的创新方法。他们对一辆2013款丰田赛那（Toyota Sienna）小型货车进行了大规模改装，将其 преврати成了一个移动实验室。该车辆配备了气象站、电场探测器、激光测距仪和安装在车顶的潜望镜，可以将光线直接导入紫外线（UV）相机。这种专业的相机和潜望镜系统至关重要，它使研究人员能够仅根据UV发射在现场检测到“电晕”，从而规避了低环境光淹没微弱可见辉光的问题。

2024年6月，在北卡罗来纳州彭布罗克（Pembroke）的一次雷暴中，该团队将相机对准了一棵枫香树的三根树枝。在90分钟的时间里，他们在叶尖上观察到了41个“电晕”。这些信号是UV发射簇，它们随着树枝在风中摇摆而移动，每次持续长达三秒，并且经常从一片叶子移动到另一片叶子。在附近的火炬松和该团队在佛罗里达州和宾夕法尼亚州之间追逐的另外四次雷暴期间的树木上也观察到了类似现象，这表明这些放电可能是一种广泛而常见的现象。

这些观察结果提出了关于潜在生态影响的重要问题。该团队认为，“电晕”可能大量出现，在一次雷暴期间，从每棵树顶的数十到数百片叶子中辐射出来。这种放电可能在几秒钟内使叶尖明显烧焦，并可能损坏角质层——保护叶子免受紫外线损伤和脱水的蜡状保护层。虽然单个电晕似乎不会造成太大伤害，但多次雷暴导致树冠上这种现象的规律性发生可能会产生显著的累积效应。

追溯到20世纪60年代的研究表明，流经树木的电流可能导致细胞膜破裂并破坏叶绿体，而叶绿体是树木进行光合作用的必需结构。如果“电晕”确实像推测的那样大量存在，它们可能代表着一种以前未被识别的环境压力源，影响森林健康、碳固存能力，甚至可能在塑造树木进化以限制损害方面发挥作用。这一发现为森林生态学和植物学研究开辟了新途径。

雷暴的隐秘交响曲：科学家首次捕捉到树叶上难以捉摸的蓝色辉光

百年理论得到证实，研究人员记录了树叶上的放电现象，揭示了潜在的生态影响。