Elmo's oheň je trvalá modrá žiara, ktorá sa občas objaví pri špičkových objektoch počas búrok. Názov je niečo nesprávne, pretože elektrický fenomén má viac spoločného s bleskom alebo so severnými svetlami ako s plameňom.
Kapitáni morí a neba vedia najlepšie oheň sv. Elmo, pretože éterické svetlo bolo dlho videné, ako sa držia stožiarov lodí a nedávno krídla lietadiel. Námorníci si túto podívanú všimli tisíce rokov, ale až v poslednom storočí a pol sa vedci naučili dosť o štruktúre hmoty, aby pochopili, prečo k tomuto javu dochádza. Enigmatický oheň zapaľujú bohovia alebo svätí, ale jeden z piatich stavov hmoty: plazma.
Správy o modrých svetlách, ktoré z vrtule lodí pomaly blikajú, siahajú až do staroveku, keď Gréci a Rimania interpretovali pohľad ako návštevy dvojčiat polobohov Castora a Polluxa. Vzhľadom na záchrancov tých, ktorí sú v nebezpečenstve, by zjavenie dvojčiat prišlo ako nádejný znak pre námorníkov, ktorí zvetrávajú búrku.
Tento fenomén neskôr dostal svoje moderné meno od sv. Erasma alebo St. Elmo, ktorý žil v treťom storočí. Svätý Elmo sa preslávil ako svätý patrón námorníkov a zažívacích ťažkostí po tom, čo ho údajne zabili odtrhnutím. Námorníci sa k nemu v modlitbách modlili a naďalej interpretovali žiaru ohňového tanca sv. Elmo a syčali na špičkách svojich lodí ako priaznivé znamenie.
Čo spôsobuje požiar St. Elmo?
Vedecké pochopenie požiaru sv. Elmo sa stalo možným až potom, ako britský chemik a fyzik William Crookes prostredníctvom práce s vákuovými trubicami v roku 1879 produkoval to, čo nazval „žiariacou hmotou“. vyrobené z viac ako neutrálnych atómov. Zistenie, že atómy obsahovali menšie nabité častice, sa ukázalo ako nevyhnutné na pochopenie toho, prečo Crookesova hmota žiarila, čím sa otvára celé nové pole fyziky plazmy.
Plazma sa vyskytuje, keď prebytočná energia rozdeľuje atómy v neutrálnom plyne, aby sa vytvoril nabitý plyn. Jedným zo spôsobov, ako vytvoriť plazmu, je teplo. Napríklad zahrievanie tuhého ľadu rozdeľuje molekulárne kryštály na tekutú vodu a vriaca kvapalná voda uvoľňuje molekuly vody, aby stúpali ako plynná para. Pokračujte v ukladaní energie do pary (zahrievaním okolo 21 000 stupňov Fahrenheita alebo napríklad 12 000 stupňov Celzia) a atómy v molekulách vody sa zhlukujú, strácajú elektróny a stávajú sa nabitými iónmi. Tento bod predstavuje prechod z plynu, oblaku neutrálnych častíc, na plazmu, oblak obsahujúci veľa nabitých častíc.
Elektrina dokáže roztrhať molekuly plynu a vytvoriť plazmu ľahšie ako teplo, čo je kľúčom k požiaru sv. Počas búrky vytvára trenie v niektorých častiach mrakov ďalšie elektróny a vytvára silné elektrické polia, ktoré sa dostanú na zem. Dostatočne silné pole môže teoreticky rozložiť vzduch na plazmu kdekoľvek, ale v praxi ostré body (ako napríklad stožiar lode) majú tendenciu sústrediť pole, strhávať elektróny z atómov, aby zanechali nabité ióny vo zvlášť vysokých číslach blízko ostrých Miesta.
Akonáhle sa vzduch okolo stožiaru čiastočne zmenil na plazmu, oheň sv. Elmo žiari procesom nazývaným korónový výboj. Keď sa elektrické pole viaže okolo elektrónov, klepajú na neutrálne častice a agitujú tieto neutrálne častice do energetickejšieho stavu.
Predstavte si, že „nejaký šikanujúci prechádza školským dvorom kopajúcim všetky deti“, povedala Kristina Lynch, plazmová fyzička na Dartmouth College v New Hampshire. "Všetci sú nadšení a potom sa musia uvoľniť." Na ochladenie excitované častice emitujú fotón svetla so zvláštnou energiou a farbou. Pre dusík a kyslík, ktoré dominujú v zemskej atmosfére, výbuch svetla horí modrou a fialovou.
Elmo oheň nie je blesk
Zatiaľ čo oheň sv. Elmo má tendenciu prebiehať v búrlivých podmienkach, je to jasný jav ako blesk. Žiar blesku obsahuje modrú a fialovú farbu z toho istého dôvodu, ale tiež svieti bielo - zmes mnohých farieb - pretože ohrieva vzduch okolo neho.
Farebné svetlá polárnej žiaru dostávajú svoju žiaru aj z relaxačných častíc, hoci elektróny, ktoré tieto častice excitujú, nakoniec získajú svoju energiu zo slnečného vetra, a nie z elektricky nabitých mrakov. Mnohí si tiež zamieňajú oheň sv. Elmo s guľovým bleskom, ktorý je ďalším tisícročím známym fenoménom. Zatiaľ čo tie vznášajúce sa oblasti svetla zostávajú zle pochopené, tieto dve udalosti boli hlásené spoločne, ako je to v správe tohto horolezca z roku 1977, ktorá bola hlásená v Journal of Scientific Exploration:
„Hneď podo mnou bola rozpadajúca sa budova. V každom bode oceľovej konštrukcie, ktorá vyčnievala z trosiek, som stále videl jazyky svetlo modrého plameňa. Plameň mal rôzne veľkosti. Čím vyšší bol bod, tým väčší bol jazyk plameňa. Stále nižšie, vo výške 4 000 až 4 100 m, blesky blikali. Oranžové gule veľkosti futbalového lopty lietali vetrom na pozadí čiernych mrakov. ““
Je požiar sv. Elmo nebezpečný?
Našťastie pre turistov a námorníkov oheň sv. Elmo nespáli a nepredstavuje žiadne bezprostredné nebezpečenstvo okrem samotného potenciálne búrlivého počasia.
Inžinieri však musia pri navrhovaní elektrického zariadenia, najmä elektrického vedenia, brať do úvahy korónový výboj, pretože nechcené prípady požiaru sv. Aby sa tento účinok minimalizoval, mnohé elektrické vedenia na dlhé vzdialenosti majú okolo kornatých oblastí, ako sú špičky veží a stĺpov, háčikovité „korónové prstene“. Tieto krúžky bránia elektrickému poľu v dostatočnej koncentrácii na produkciu veľkého množstva plazmy.
V iných prípadoch inžinieri našli spôsoby, ako využiť korónový výboj vo svoj prospech. Tento proces sa podieľa na výrobe ozónu, priemyselného dezinfekčného prostriedku. Korónový výboj tiež hrá úlohu pri vytváraní nabitých povrchov potrebných vo vnútri kopírovacieho stroja.
Zatiaľ čo vedci demystifikovali tento fenomén a uviedli ho do činnosti v moderných technológiách, neškodná, ale podmanivá žiara ohňa sv. Elmo má stále moc ohromiť okolostojacich divákov, rovnako ako v prípade milénie.
