在雷暴的高度,發(fā)射塔的技巧,電線(xiàn)桿,和其他高,導電結構可以自發(fā)發(fā)射藍光一閃。 這個(gè)電發(fā)光,稱(chēng)為電暈放電,產(chǎn)生短暫當導電的物體周?chē)目諝怆婋x的帶電環(huán)境。幾個(gè)世紀以來(lái)，水手們在海上暴風(fēng)雨期間觀(guān)察到船桅桿頂端的電暈放電。他們在水手的守護神之后創(chuàng )造了圣埃爾莫大火現象。
科學(xué)家發(fā)現，在大風(fēng)條件下，電暈放電可以增強風(fēng)的強度，隨著(zhù)風(fēng)進(jìn)一步使空氣帶電，其發(fā)出的光更加明亮。這種風(fēng)引起的強化主要在電氣接地的結構中觀(guān)察到，例如樹(shù)木和塔樓?，F在，麻省理工學(xué)院的航空工程師發(fā)現風(fēng)對未接地物體（例如飛機和某些風(fēng)力渦輪機葉片）的作用相反。
在麻省理工學(xué)院的萊特兄弟風(fēng)洞于2019年拆除之前進(jìn)行的最后一些實(shí)驗中，研究人員將飛機機翼的不接地電動(dòng)模型暴露在越來(lái)越強的陣風(fēng)中。他們發(fā)現風(fēng)越強，電暈放電越弱，產(chǎn)生的輝光越暗。該小組的研究結果于7月28日首次發(fā)表在《地球物理研究雜志：大氣》上。該研究的主要作者是麻省理工學(xué)院航空與航天專(zhuān)業(yè)的助理教授Carmen Guerra-Garcia。她在麻省理工學(xué)院的合著(zhù)者是資深研究科學(xué)家Ngoc Cuong Nguyen。 Theodore Mouratidis，研究生；曼努埃爾·馬丁內斯·桑切斯（Manuel Martinez-Sanchez），航空和航天系任職教授。
在暴風(fēng)云中，摩擦會(huì )累積以產(chǎn)生額外的電子，從而產(chǎn)生可以一直到達地面的電場(chǎng)。如果該場(chǎng)足夠強，它可以分解周?chē)目諝夥肿?，將中性空氣變成帶電的氣體或等離子。這個(gè)過(guò)程通常發(fā)生在尖銳的導電物體（例如細胞塔和翼尖）周?chē)?，因為這些尖銳的結構會(huì )以電子從周?chē)目諝夥肿映?zhù)尖銳的結構拉動(dòng)的方式集中電場(chǎng)，從而留下正向的面紗。帶電的等離子體立即圍繞鋒利的物體。
一旦形成了等離子體，等離子體中的分子就可以通過(guò)電暈放電過(guò)程開(kāi)始發(fā)光，在此過(guò)程中，電場(chǎng)中的多余電子朝著(zhù)該分子發(fā)出乒乓球，從而將它們敲成激發(fā)態(tài)。為了擺脫這些激發(fā)態(tài)，分子發(fā)射出能量的光子，該光子的波長(cháng)對于氧和氮而言，對應于圣艾爾摩火的特征性藍光。
在先前的實(shí)驗室實(shí)驗中，科學(xué)家發(fā)現這種發(fā)光以及電暈放電的能量在有風(fēng)的情況下會(huì )增強。強烈的陣風(fēng)可以從根本上吹走帶正電的離子，這些離子會(huì )局部屏蔽電場(chǎng)并降低其作用-使電子更容易觸發(fā)更強，更明亮的輝光。這些實(shí)驗主要是通過(guò)電氣接地的結構進(jìn)行的，麻省理工學(xué)院的團隊想知道風(fēng)是否會(huì )對在鋒利的，不接地的物體（例如飛機機翼）周?chē)a(chǎn)生的電暈放電產(chǎn)生相同的增強作用。
為了驗證這一想法，他們用木頭制作了一個(gè)簡(jiǎn)單的機翼結構，并將機翼包裹在箔中以使其具有導電性。研究小組沒(méi)有嘗試產(chǎn)生類(lèi)似于雷暴時(shí)產(chǎn)生的周?chē)妶?chǎng)，而是研究了一種替代配置，其中電暈放電是在平行于機翼長(cháng)度的金屬線(xiàn)上產(chǎn)生的，并連接了一個(gè)小的高線(xiàn)和機翼之間的高壓電源。他們將機翼固定在由絕緣材料制成的基座上，該基座由于其非導電性質(zhì)，實(shí)質(zhì)上使機翼本身處于電氣懸掛狀態(tài)或不接地。
該團隊將整個(gè)裝置放置在麻省理工學(xué)院的萊特兄弟風(fēng)洞中，使其風(fēng)速越來(lái)越高，每秒高達50米，因為他們還改變了施加到電線(xiàn)上的電壓量。在這些測試過(guò)程中，他們測量了機翼中累積的電荷量，電暈的電流，并使用紫外線(xiàn)敏感的攝像頭觀(guān)察了電線(xiàn)上電暈放電的亮度。
最終，他們發(fā)現電暈放電的強度及其產(chǎn)生的亮度隨風(fēng)的增加而降低，這與科學(xué)家觀(guān)察到的作用在接地結構上的風(fēng)產(chǎn)生了令人驚訝且相反的效果。