雷暴期间，树木尖端的电场会产生电晕，一种微弱发光的等离子体。
在电影《阿凡达》中，树木散发着迷人的蓝色光芒。半个世纪以来，研究人员一直怀疑地球上的树梢也会发光，不过这是由于雷暴，而非潘多拉星球的生物发光。这种名为“电晕”的电爆发现象，此前只在实验室里被发现过。如今，科学家首次在自然界中观测到微弱发光的树木。相关成果近日发表于《地球物理研究快报》。
雷暴期间，风暴云带有大量负电荷，导致地面产生相反的正电荷。由于异性电荷相互吸引，地面的电荷试图缩短与云层的间隙。在森林地区，这意味着电荷会通过导电的树干和树枝攀升至叶尖。研究人员认为，电荷会在那里聚集，形成强大的局部电场。它会激发并电离附近的空气分子，产生等离子体。当这些分子弛豫或重新结合时，它们便会发光—— 一种短暂而闪烁的电晕。
由于环境光的影响，相机和人眼无法在可见光波段捕捉这种现象。因此，美国宾夕法尼亚州立大学的Patrick McFarland和William Brune决定在紫外线中进行观测，并建造了一台仪器。他们将望远镜、潜望镜和高速紫外相机组合在一起，安装在一辆车上。2024年夏天，科学家从佛罗里达州一路追逐风暴到宾夕法尼亚州。
在北卡罗来纳州，研究人员遇到了一场持续90分钟的雷暴。其间，他们观察了一棵枫香树和一棵松树。通过将普通相机拍摄的树枝摇曳的视频与紫外相机拍摄的画面进行比较，二人发现闪烁的紫外光点与树枝尖端位置吻合。
整个夏季的5次观测不仅证实了电晕的存在，还表明它们可以出现在不同树木的多个位置。此外，电晕似乎还能在不同树枝的叶尖之间快速跳跃，表明“跳跃”是电晕的基本特征，可能由电场变化或电荷沿不同路径移动所造成。
“在雷雨中，你可能会看到一场非常酷的光影秀，这些闪烁或波光会不断涌现。”McFarland说。
研究人员探索了电晕的潜在影响。它们会产生羟基自由基，这种分子有时被称为大气的“清洁剂”，会分解甲烷和一氧化碳。但电晕也可能与树木释放的挥发性有机化合物发生反应，产生烟霾，污染大气。McFarland说，虽然雷暴期间产生的羟基数量太少，不足以影响全球气候，但它可能会影响森林冠层周围区域的空气质量。
此前的实验室研究表明，在类似电晕的电压作用下，叶尖在几秒钟内就会明显烧焦。但美国卡里生态系统研究所的Evan Gora表示：“树木具有惊人的适应能力。我推测，如果电晕能够损害树木，那么树木也很可能进化出了一些适应机制。”
McFarland表示，目前的仪器只能探测到最强的电晕，研究人员将努力提高仪器灵敏度。“这些电晕的分布范围可能比我们报道的更广泛。”（王铄）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1029/2025GL119591
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