Огньовете на свети Елмо

Мегавселена стартира поредица от статии, в които ще обясни природата на най-различни явления и процеси.

Започваме с „призрачните“ огньове на свети Елмо. Избрахме ги заради атрактивното наименование, с което да привлечем вашето внимание към този интересен феномен. Огньовете на свети Елмо са част от бурните процеси и нарушенията на атмосферния баланс. Първата част от статиите  ще бъде посветена именно на тези процеси и ще се нарича „Игрите на атмосферата“.

Очаквайте в следващите дни увлекателна информация за видовете мълнии, какви са опасностите от тях, правилата за безопасност и дори красотата и преимуществата на мълниите.

След това ще продължим с други природни и физични явления и процеси. И още, и още… Ще се опитаме да обясним на достъпен език природата на нашия свят. Така всички ще си припомним или ще научим същината на явления, с които се сблъскваме във всекидневието, но рядко си задаваме въпроса, какво стои зад тях. Останете с нас. Ще бъде интересно!

Нарушения на атмосферния баланс

Огньовете на свети Елмо

Огньовете на свети Елмо са ярки светлини, които се предизвикват от натрупан електрически заряд по време на бури.

Това явление може да се наблюдава на мачти на кораби, на пилони, около самолети, които летят през бури, понякога на върховете на планини.

Първоначалното мнение за огньовете на свети Елмо е доста плашещо, тъй като изглеждало, че предметите са обхванати от мистичен огън, който разпространява страховити звуци.

Легендата гласи, че огньовете на св. Елмо се появявали, след като в морето по време на силна буря починал св. Елмо (покровител на средиземноморските моряци). Преди смъртта си той дал обещание, че ще даде сигнал на моряците дали им е съдено да бъдат спасени.

Малко по-късно на мачтата се появила необичайна светлина, моряците я приели като изпълнение на даденото от свети Елмо обещание.

Древните гърци и римляни свързвали появата на тези огньове с появата на божествените близнаци Кастор и Полукс. Но във всички времена появата на ярките мистични огньове са били добър знак сред моряците, тъй като това означавало, че покровителят им е наблизо и няма да позволи да изпаднат в беда. Ако моряците видели само един огън, това било лоша вест и ги чакало корабокрушение.

Wikimedia Commons

Появата на огньовете на св. Елмо било щастлив знак, тъй като те се появявали в края на бурята. Според някои данни Христофор Колумб ободрил по този начин своя екипаж, уморен от пътешествието, като им показал появили се на върха на мачтата огньове на свети Елмо.

Но невинаги появата на огньовете на свети Елмо са добро предзнаменование. За лош знак се смятало, ако огньовете се спуснат от мачтата на палубата. Някои вярвали, че това е душата на покоен техен другар, върнал се да ги предупреди за надвиснала беда. Ако светлината се появяла над човек, това вещаело скорошната му гибел.

Физика на явлението

Колкото и митологични обоснования да има за огньовете на свети Елмо, тяхната поява може да се обясни от научна гледна точка. Първият, който споменава, че огньовете на свети Елмо са атмосферно електричество, бил Бенджамин Франклин още през 1749 г.

Независимо от названието и външния вид, в това явление няма нито огън, нито процес на горене. Светенето също така не се явява мълния, която представлява искров разряд, възникващ в резултат на бързото движение на заредените частици в атмосферата.

Огньовете на свети Елмо са специфично електрическо явление – неутихваща искра, която се нарича коронен разряд. За разлика от мълниите коронният разряд не се движи, а стои на едно място.

Какво предизвиква това наистина свръхестествено синьо светене? Според определението йоните се явяват електрически неуравновесени частици, тъй като при тях има увеличено или намалено в сравнение с обичайното количество електрони.

Под въздействието на този нарушен електричен баланс молекулите на съставящите въздуха газове (например молекулите на кислорода, O²) се разкъсват, понякога този процес се съпровожда с тих свистящ звук. В резултат на този интензивен процес се отделя електромагнитна енергия, която ние възприемаме като светене.

bergratz.at

Огньовете на свети Елмо светят в продължение на няколко минути, а след това угасват. Цветът на всяка плазма се определя от изходния газ – за молекулите на неона той е оранжев, за молекулите на азота и кислорода – основни газове на атмосферата, той е син.

Принципно огньовете на свети Елмо се появяват на върховете на високи обекти, където най-малка площ от повърхността изисква най-малкото напрежение за привличане на противоположно заредените частици една към друга.

Коронният разряд се появява от т.нар. йонна лавина. Във въздуха винаги присъстват йони и електрони, но тяхното количество е достатъчно малко, за да не провежда газът електричество.

Когато напрегнатостта на полето е достатъчно висока, кинетичната енергия, натрупваща се в йоните между два разряда, може да достигне такава величана, че да йонизира неутрална молекула.

Резултат от това се явява нов отрицателен електрон и положително зареден йон. След това всичко протича по верига – електронът взаимодейства с неутралната молекула и я разцепва на нов електрон и йон.

© Vintage Galéria Budapest

Този процес на йонизация носи названието ударна йонизация. Електроните и йоните се повишават в резултат на ударната йонизация, увеличават броя на разрядите в газа, като те се задвижват благодарение на електричеството и могат да произведат нова вълна йонизация на атомите.

Тоест може да се каже, че този процес се усилва сам и йонизацията в газа за кратък период от време достига голяма стойност. Този процес е получил названието йонна лавина поради подобието му със снежната лавина.

Когато електроните, йоните и молекулите на въздуха често се сблъскват помежду си, се освобождава достатъчно количество енергия за възникване на светене. Светенето става видимо (лек син оттенък), ако областта на сблъсък е съсредоточена около заострен обект.

Коронният разряд възниква тогава, когато рязко е изразена нееднородността на електричното поле редом с един или два обекта-електроди.

Колкото по-остър е върхът, толкова по-силно е електричното поле, което го заобикаля. Именно затова (повишен потенциал на електричното поле) при буря върховете на мачтите, пилоните и т.н. се озаряват от огньове на свети Елмо.

А сега да си припомним как се раждат бурите.