科學首度證實：雷雨期間植物葉尖會產生電暈放電現象

科學界最近取得了突破性的進展，首度在野外環境中直接證實了一種微弱的電力現象——「電暈放電」（corona discharge），這種現象會在雷雨活動期間從植物葉片的尖端釋放。這項物理過程在過去數十年間一直僅限於理論推測與受控的實驗室觀察，直到 2024 年夏季，研究人員才終於在自然大氣條件下成功記錄到這一關鍵證據。

這項研究由賓夕法尼亞州立大學（Pennsylvania State University）的氣象學家派翠克·麥克法蘭（Patrick McFarland）所領導，為理解大氣電力與生物圈之間的複雜互動邁出了重要一步。研究團隊最初在北卡羅來納州的彭布羅克（Pembroke）展開監測，隨後透過追蹤從佛羅里達州向北移動至賓夕法尼亞州的風暴系統，獲得了更多證實數據。由於這種放電現象過於微弱，肉眼無法觀測，團隊特別使用了一座配備電力場感測器與高靈敏度紫外線（UV）相機的行動實驗室，並將相機安裝在潛望鏡上進行精密捕捉。

該現象的物理機制源於強烈的大氣電能產生了巨大的電荷，進而在地面感應出相反的電荷。這些電荷會向地表最高點聚集，在森林環境中即為葉片的尖端。研究的成功關鍵在於使用了能感測 255 至 273 奈米波段的紫外線相機。透過分析雷雨期間的錄影紀錄，研究團隊發現紫外線閃光的出現與樹枝的擺動頻率高度同步。在一次為期 90 分鐘的單一風暴觀測中，團隊共記錄到 41 次獨立的葉尖電暈放電，其中部分放電過程甚至持續長達三秒之久。

這項研究成果於 2026 年初正式發表在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）期刊上，解決了長期以來關於森林上方電場異常數據的科學爭議。派翠克·麥克法蘭在談到這項突破時表示：「這些現象確實正在發生；我們親眼目睹了它們，現在我們確信它們的存在。」事實上，自 20 世紀中葉以來的實驗室模擬就曾指出，此類放電可能導致葉尖灼傷，進而損害植物的細胞膜與葉綠體，對光合作用產生潛在的負面衝擊。

從生態學的角度來看，這種反覆發生的電力作用對森林冠層及整體生態系統的長期影響仍是一個開放性的研究課題。科學家推測，長期的電力暴露可能會破壞葉片表面的保護性角質層。此外，賓州州立大學先前的研究亦顯示，電暈放電會產生氫氧自由基（OH）與氫過氧自由基（HO2），這些化學物質雖然能中和部分溫室氣體，但也可能促進臭氧的生成，進而改變空氣品質。考慮到全球雷雨高發區生長著約兩兆棵樹木，且地球上隨時有約 1800 場雷雨正在進行，這種現象的普遍性凸顯了其在大氣化學領域中不可忽視的潛在重要性。