雷雨時の葉先におけるコロナ放電の存在を初確認：大気電気学の新たな進展

科学界は、雷雨の際に植物の葉先から発生する「コロナ放電」と呼ばれる微弱な電気現象について、初となる直接的なフィールド観測に成功しました。この現象は数十年にわたり理論的な推測や実験室での観察にとどまっていましたが、2024年の夏、ついに自然環境下での実態が記録されました。

ペンシルベニア州立大学の気象学者パトリック・マクファーランド氏が率いる研究チームは、大気中の電気と生物圏の相互作用を解明する上で重要な一歩を踏み出しました。主な観測はノースカロライナ州ペンブロークで行われ、その後フロリダ州からペンシルベニア州にかけて移動する嵐を追跡することで、さらなる裏付けが得られました。チームは、肉眼では捉えられないほど微弱な放電を観測するため、電界センサーと潜望鏡に取り付けた紫外線（UV）カメラを備えた特殊な移動式研究室を駆使しました。

この現象のメカニズムは、強力な大気電気エネルギーが地面に逆の電荷を誘発し、それが葉先などの最も高い地点へと集中することで発生します。今回の発見では、255ナノメートルから273ナノメートルの波長範囲に反応するUVカメラが決定的な役割を果たしました。激しい雷雨の中での映像解析により、枝の揺れと同期して発生するUVフラッシュの群れが特定されました。ある嵐の際に行われた90分間の観測では、葉先から41件の独立したコロナ放電が記録され、中には3秒間も持続するものもありました。

この研究成果は、2026年初頭に学術誌『Geophysical Research Letters』に掲載され、森林付近で見られる電界の異常という長年の科学的謎を解明しました。パトリック・マクファーランド氏は「これらの現象は現実に起きており、私たちはそれを目撃しました。今やその存在は確かなものです」と、この突破口の重要性を強調しています。20世紀半ばから行われてきた室内実験では、こうした放電が葉先に火傷のような損傷を与え、細胞膜や葉緑体を破壊して光合成に悪影響を及ぼす可能性がすでに指摘されていました。

生態学的な観点からは、この繰り返される電気的影響が樹冠や森林生態系全体に及ぼす長期的な影響が今後の課題となります。研究者らは、度重なる放電が葉の保護層であるクチクラを損傷させる可能性を示唆しています。さらに、ペンシルベニア州立大学の先行研究では、コロナ放電がヒドロキシルラジカル（OH）やヒドロペロキシルラジカル（HO2）を生成することが分かっており、これらが温室効果ガスを中和する一方でオゾン生成を促進するなど、大気の質に影響を与える可能性があります。世界には雷雨が発生しやすい地域に約2兆本の樹木が存在し、常に約1800の嵐が発生していることを考慮すると、この現象は大気化学において無視できない重要性を持っています。