气象学家首次在真正的风暴中捕捉一震惊现象：叶尖在雷暴中发出蓝光
云杉针叶上发光的冠状花。图片：uux.cn威廉·布鲁恩。
（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳拉·拜萨斯）：（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳拉·拜萨斯）：雷暴产生的电能能让我们的头发竖起，甚至在树上制造无形的闪光。现在，我们首次有了这一长期被推测的电事件的照片证据。
云杉针叶上发光的冠状花。图片：uux.cn威廉·布鲁恩
2024年6月北卡罗来纳州的一场雷暴中，科学家们在叶尖发现了一种称为冠状体的微弱电放电。基于这一发现，雷暴可能会将整棵树冠染上一种人眼难以察觉的空灵蓝色光芒。冠状体还可能烧毁叶尖。鉴于叶尖燃烧的频率之高，风暴可能正在损害树冠，甚至可能影响了树木的演化以限制损害。这些发现详尽发表在最近发表在《地球物理研究快报》期刊上的一项研究。
宾夕法尼亚州立大学气象学家、研究合著者帕特里克·麦克法兰在一份声明中解释道：“这些事情确实会发生;我们见过它们;我们现在知道它们确实存在，”宾夕法尼亚州立大学气象学家、共同作者帕特里克·麦克法兰在一份声明中解释道。“终于有了具体的证据......我觉得最有趣的。”
寻找那蓝色的光芒
近100年来，科学家们一直推测雷暴产生的微弱电放电会传到植物身上，但他们从未在真实风暴中观测或测量过这些放电。相反，他们只能根据森林中电场中的异常进行猜测。
过去50年的实验室实验也展示了它们如何在野外形成。理论上，雷暴上方的电荷会在下方地面感应出相反的电荷。该地面电荷随后被上方的电荷吸引，并向其能达到的最高点移动。在森林中，最高点是树叶的尖端。在那里，电流通过树梢释放，形成“日冕”。
“在实验室里，如果你关掉所有灯，关上门，挡住窗户，你几乎能看到“日冕”。它们看起来像蓝色光芒，“麦克法兰说，回忆起他的团队曾在室内通过将接地的树叶放在带电金属板下，重现这种现象。
使用盆栽树木进行的类似实验也显示出植物与电放电之间显著的关系。“日冕”的紫外线（UV）辐射与树木中测得的电流同步增加。这也就有可能通过这些紫外线辐射来判断电流及其造成的损害。据麦克法兰介绍，早在20世纪60年代的研究显示，树木中的电流会破坏细胞膜，破坏树木用于光合作用——即从太阳中获取食物——的叶绿体。
火辣轮
在真正的雷暴中捕捉冠状花，需要一种看过电影《龙卷风》的人都很熟悉的方法。团队对2013款丰田Sienna小型面包车进行了升级，配备了气象站、电场探测器、激光测距仪和车顶潜望镜，能够将光线直接导入紫外线摄像头。这台潜望镜和相机使团队能够仅凭紫外线发射在野外探测到“日冕”。暴风雨天空下的低光和隐形环境光通常会盖过我们肉眼可见光段中“日冕”发出的光，因此它们的相机和潜望镜系统使得这些低光更为明显。
“我们不得不拆掉一个座椅，装上减震垫，这样我们的仪表在行驶时不会上下弹跳，”麦克法兰说。“最有趣的部分是拿拼图在屋顶上切一个十二英寸的洞。完全压低了转售价值，但没关系。”
团队使用的改装丰田Sienna在野外雷暴下观察树上的“日冕”。车顶安装的潜望镜将光线引导到紫外线敏感摄像头，以检测户外的“日冕”，而户外环境光使“日冕”对人眼隐形。图片：uux.cn/Patrick McFarland。
气象车准备好后，风暴追逐开始了。团队安全地在车内观看视频，并将摄像机对准北卡罗来纳州彭布罗克一棵甜胶树的三根树枝。
“我们坐在那里盯着这段视频看，雷暴在头顶肆虐，”麦克法兰说。“你在寻找一个虚无的视频信号......实时很难判断你是否看到了什么。”
一阵大兴奋
他们分析视频时，在90分钟内看到叶尖上有41个冠状花。这一现象的线索是紫外线信号群随着树枝在风中摇曳而移动。这些光芒持续长达三秒钟，常常从一片叶子移动到另一片。尽管树种和风暴强度不同，这些冠状病毒在附近的一棵长叶松和树木上出现并表现出类似行为，这四场风暴在佛罗里达和宾夕法尼亚之间被团队追逐。
团队认为，这可能意味着冠状花会大量出现，在一次雷暴期间，每棵树顶会辐射出数十到数百片叶子。麦克法兰说，拥有超人视力的人可以“在雷暴下看到每棵树顶端那道光芒。这大概会像一场很酷的灯光秀，就像成千上万只紫外线闪烁的萤火虫降落在树梢上一样。”
如果是这样，冠状花可能在几秒钟内让叶尖明显烧焦，甚至损伤表皮——保护叶片免受紫外线损伤和脱水的蜡质覆盖层。虽然单次冠状突发似乎对叶片伤害不大，但团队推测多次风暴导致的冠状突发可能损坏叶片。未来，团队希望与森林生态学家和植物学家合作，进一步调查这些令人震惊的现象。
“这正是我接下来想探讨的地方，弄清楚这对树本身以及整个森林有什么影响，”他说。
