Содержание
Что такое огни святого Эльма
Редкое явление природы наблюдается при конкретных природных условиях рядом с вершинами острых предметов. Рождаются они под действием сил естественного электричества, когда увеличивается напряженность электрического поля в местах с острыми предметами.
Это случается во время грозы, а зимой среди больших метелей. Возникающее рядом с острием свечение и называются огнем Эльма. Впервые версии их связи с атмосферным электричеством появились в XVIII столетии по результатам опытов Бенджамина Франклина.
Исторические сведения
Огни святого Эльма — природное явление с мистическим пламенем, от которого не возникали ожоги, были известны в древности. Они назывались огни «Кастора и Поллукса» (именем мифологических близнецов) во времена античности. В древних письменных источниках о путешествии Колумба, Магеллана, Дарвина рассказывается о появлении загадочных свечений. Информация средних веков подтверждает возникновение их на шпиле Святого Эльма в Германии, что стало одной из версий появления названия. Огни видели высоко в горах, на вершинах деревьев, в пустынях среди песчаных бурь, в период извержения вулканов, на морских просторах.
Светятся многие предметы:
- скалы;
- мачта;
- верхушки деревьев;
- рога животных, обычные волосы;
- летящие самолеты;
- обычные удочки.
Предполагается, что несгорающий библейский куст на Синайской горе — это те же огни Эльма.
Происхождение названия
Основной легендой, объясняющей название огней, считается, что Святой Эльма был католическим покровителем моряков. Умирая во время грозы на палубе корабля, он пообещал морякам, что будет и на том свете молиться за их судьбу и предупреждать о любой опасности в море. В качестве предупреждения он будет посылать танцующие огоньки. С той поры они стали добрым знаком для моряков. Их появление говорило о скором окончании грозы. Огоньки нельзя было потушить, они не опускались на палубу, поднимаясь с любого обломка мачты. В случае, когда огни возникали на палубе или туловище человека, надо было ожидать неприятностей.
Внешний вид
Огни святого Эльма имеют разную форму и оттенки свечения. С научной точки зрения они называются коронным разрядом. Название произошло от вида свечения на электродах сложной формы. Оно напоминает корону. Если из острия электрода вылетает много искр, то создается впечатление танцующих язычков света. Огни Эльма могут быть в виде равномерного свечения, небольших огоньков и факелов, похожих на пожар. Их цвет определяется составом ионизированного газа. Кислород и азот являются веществами, максимально содержащимися в атмосфере. Они создают свечение светлого, голубого оттенка.
Где и кому встречается явление
Редкое природное явление возникает на острых концах предметов, находящихся на большой высоте. Это происходит в момент образования электрического поля напряженности около 500 В /м. Часто такая ситуация случается во время грозы, зимних метелей, песчаных бурь, извержений вулканов.
Морякам
В судовых журналах многих кораблей есть описание огней. Знаменитые путешественники Магеллан, Колумб, Чарльз Дарвин, служивший на корабле «Бигль», описывают пляску «танцующего пламени».
Огонь потушить из-за боязни возникновения пожара нельзя.
Во время кратковременного танца раздается шипящий или свистящий звук. У моряков Колумба вид огней вызвал улучшение настроения, надежду на счастливый исход путешествия.
Пилотам
Чаще всего огни Эльма наблюдают люди, летящие в самолетах. Они могут появиться на крыльях, пропеллере, лобовом стекле во время пролета через грозовые тучи. Это не просто красивое зрелище, но и очень опасное явление. Возникающие разряды могут быть очень сильными, создавать помехи используемому оборудованию.
Интересным примером является случай с британским лайнером, попавшим в облако вулканического пепла над островом Ява. Огни окружили все двигатели самолета и вывели их из строя.
Приборы не показали приближение грозы, не зафиксировали нарушений в работе систем самолета.
Опыт, усилия пилотов помогли избежать аварии и посадить лайнер в аэропорту Джакарты.
Альпинистам
Покоряя горные вершины, альпинисты встречаются со многими трудностями и загадками природы. Часто случается, что ледорубы, пальцы, рога животных, деревья начинают зажигаться необычными факелами пламени. Это не радуга, гало или сполохи северного сияния, а огни Эльма. О них ходит много слухов, легенд.
А жители поселений в Швейцарских Альпах использовали огни для определения погоды на ближайшее время. Для этого они крепили копье с деревянной ручкой на стене дома. Стражник древних замков периодически подносил к нему алебарду. Если возникали искры, он звонил в колокол, предупреждая о приближении грозы.
Научное объяснение огней
Физики давно доказали, что создателем огней Эльма является атмосферное электричество. Первым это предположения высказал Бенджамин Франклин в XVIII столетии при проведении опытов с электрическими разрядами. Перед грозой в атмосфере появляется много ионизированных элементов, создающих электромагнитное поле. Его напряжение быстро растет и создает условия для зарождения энергетического потока частиц в виде снежной лавины. Их максимальная концентрация появляется рядом с острыми предметами в виде светящейся ионизированной плазмы. Она не двигается как молния, а зажигается на конкретном месте.
Причины возникновения
Во время грозы у оснований облаков скапливаются заряженные частиц (положительные или отрицательные). У земли появляются элементы противоположного заряда. Образующиеся потоки создают условия для рождения молнии. Громоотвод создает канал для прохождения лишнего заряда из атмосферы. Эту же функцию выполняют острые предметы для «стекания» атмосферного электричества, формируя вспышки.
Коронный разряд
Тлеющий, или коронный, разряд в атмосфере возникает при наличии электрического поля с большим неоднородным потенциалом. Самое высокое значение неоднородности находится рядом с острыми предметами, расположенными на определенной высоте. Во время грозы (движения торнадо) образуются условия для образования ионной лавины, рождающей голубое свечение. Причиной образования потока ионов является песчаная пыль, пепел вулканов, любые явления, ионизирующие воздух.
Главным условием зарождения разряда рядом с острым концом электрода считается наличие электрического поля с более высокой напряженностью, чем на пути между электродами, формирующем разность потенциалов.
Огни в массовой культуре
Ушли в прошлое необъяснимые мифы, легенды, связанные с необычным явлением природы. Человек научился использовать, управлять ими для своих целей. Искусственно созданный коронный разряд применяется в неоновых, галогенных, лампах дневного света. Его используют для уничтожения вредных частиц пыли в качестве электростатического фильтра на ксероксах, лазерных принтерах. По значениям интенсивности коронного разряда определяется давление в лампе накаливания, эффективность ее свечения.
Специалисты нашли способы борьбы с вредным действием коронного разряда на проводах ЛЭП. Для этого провода расщепляются на несколько отдельных линий. В зависимости от климатических параметров (температуры, влажности) напряжение на линии уменьшается на конкретную величину, допускающую образования короны свечения с минимальными размерами.
Интересные факты
Несколько интересных фактов об удивительном природном явлении:
- Не стоит сожалеть об отсутствии красивых огней святого Эльма. Они повреждают бытовую технику, мобильные телефоны, компьютеры. Ремонт обойдется человеку дорого.
- Физическая природа холодного огня была раскрыта в прошлом столетии.
- Появление свечения вокруг головы человека связывали с его скорой кончиной.
- Причина редкого появления огней над равнинной территорией России связана с минимальной высотой грозовой тучи над поверхностью земли. У нас она составляет около 500 м, что недостаточно для образования потока ионизированного пучка. В горах расстояние значительно ниже.
Как образуются огни святого Эльма?
Гипотеза о том, что огни святого Эльма связаны с атмосферным электричеством, появилась еще в восемнадцатом столетии: ее высказал знаменитый исследователь Бенджамин Франклин, который одним из первых начал ставить опыты для изучения электрических разрядов. Однако полностью описать физическую природу явления ученые смогли только в двадцатом веке.
Появление свечения связано с наличием в воздухе большого количества ионизированных частиц. Обычно их присутствие в воздушной массе крайне незначительно, однако во время грозы их число резко возрастает – до такой степени, что они могут генерировать довольно сильное электромагнитное поле.
Столкновение иона с обычной молекулой газа приводит к появлению заряда и у той частицы, которая до этого была нейтральной. Напряжение поля стремительно растет, и процесс ионизации в этом случае напоминает сход снежной лавины. Это явление названо ударной ионизацией и подробно описано Н.Теслой.
На определенном этапе столкновения частиц приводят к образованию свечения в местах, где поле имеет особенно высокую напряженность.
Как правило, это происходит вокруг острых выступающих предметов, которыми чаще всего оказываются мачты кораблей, шпили башен или верхушки высоких деревьев. Эти места служат своеобразными громоотводами, по которым атмосферное электричество «стекает» в землю, сопровождая процесс характерным потрескиванием и запахом озона.
Летчики видят огни святого Эльма наиболее часто: они образуются на концах крыльев или лопастях пропеллеров, если самолету приходится пересекать фронт грозовых туч. Электрические разряды достигают нередко такой силы, что создают помехи для радиосвязи.
До сих пор возможны случаи гибели самолетов из-за потери управляемости, хотя сегодня каждый летательный аппарат обязательно оборудуется устройствами для нейтрализации атмосферных разрядов.