A Szent Elmó-tűz egy állandó kék fény, amely viharok során esetenként hegyes tárgyak közelében jelentkezik. A név tévesen jelenik meg, mivel az elektromos jelenség inkább hasonlít a villámláshoz vagy az északi fényhez, mint a lánghoz.
A tengerek és az égbolt kapitányai a legjobban tudják a Szent Elmó tüzet, mivel az északi fény már régóta látásra ragaszkodik a hajók árbocaihoz és az utóbbi időben a repülőgépek szárnyaihoz. A tengerészek több ezer éven keresztül figyelték meg a látványt, de csak a múlt másfél évszázadban tudósítottak elegendő anyagot az anyag felépítéséről, hogy megértsék, miért történik a jelenség. A rejtélyes tűz nem isteneket vagy szenteket gyújt, hanem az anyag öt állapotának egyike: a plazma.
A hajók szerelvényeiről halványan villogó kék fényről az ókorban nyúlnak vissza, amikor a görögök és a rómaiak a látványt Castor és Pollux félistene ikrek látogatásaként értelmezték. Az veszélyeztetett mentõknek tekintve az ikrek jelentése reményes jel lett volna a viharral járó tengerészek számára.
A jelenség később modern nevét Szent Erasmusról, vagy röviden Szent Elmótól kapta, aki a harmadik században élt. St. Elmo vitorlázók védőszentjeként és bélfájdalomként szerepelt hírnevet, miután állítólag megölték a szétfutás. A tengerészek szorongás pillanatában imádkoztak vele, és továbbra is kedvező ómenként értelmezték Szent Elmo tűz táncolását és csónakjaik hegyén siklózó izzást.
Mi okozza St. Elmo tüzet?
A Szent Elmo-tűz tudományos megértése csak akkor vált lehetővé, amikor a brit vegyész és fizikus William Crookes 1879-ben vákuumcsövekkel végzett munkája során „sugárzó anyagként” előállította. Az elektron két évtizeddel később fedezte fel, feltárva, hogy a világ több, mint semleges atomokból készül. Az a megállapítás, hogy az atomok kisebb, töltött részecskéket tartalmaznak, elengedhetetlennek bizonyult annak megértésében, hogy miért ragyog Crookes anyagának, elindítva a plazmafizika teljesen új területét.
Plazma akkor fordul elő, amikor a felesleges energia egy semleges gázban atomokat bont fel, hogy egy töltött gázt hozzon létre. A plazma előállításának egyik módja a hő. Például a szilárd jég melegítése a molekuláris kristályokat folyékony vízbe szakítja, és forrásban lévő folyékony víz felszabadítja a vízmolekulákat, hogy gáznemű gőzként növekedjenek. Folytassa az energia bevezetését a gőzbe (például 21 000 fok Fahrenheit vagy 12 000 Celsius fok fölé történő hevítéssel), és a vízmolekulák atomjai megsemmisülnek, elveszítik elektronjaikat és töltött ionokká válnak. Ez a pont egy gázból, semleges részecskék felhőéből plazmába, sok töltött részecskét tartalmazó felhőbe való áttérést képviseli.
Az elektromosság megszakíthatja a gázmolekulákat, és a plazmát könnyebben előállíthatja, mint a hő, ami kulcsfontosságú St. Elmo tűzének. Vihar során a súrlódás extra elektronokat épít fel a felhők egyes részein, és erőteljes elektromos mezőket generál, amelyek a talajhoz eljutnak. A elég erős mező elméletileg bárhol lebonthatja a levegőt plazmává, ám a gyakorlatban az éles pontok (például egy hajó árboca) általában koncentrálják a mezőt, és az atomoktól megszakítják az elektronokat, hogy a töltött ionokat különösen nagy számban hagyják hátra az éles közelében. helyen.
Amint az árboc körüli levegő részben plazmá alakul át, a Szent Elmó tüze egy koronaszívásnak nevezett folyamat révén világít. Ahogy az elektromos mező az elektronokat körvonalazza, semleges részecskékbe kopognak, és ezeket a semleges részecskéket energiább energiájú helyzetbe keverik.
Képzelje el, hogy "néhány zsarnok megy keresztül az iskola udvarán, és az összes gyereket rúgja" - mondta Kristina Lynch, a New Hampshire-i Dartmouth Főiskola plazmafizikusa. "Mindannyian izgatottak, és akkor pihenni kell." A lehűlés érdekében a gerjesztett részecskék fényt bocsátanak ki egy adott energiával és színtel. A nitrogén és az oxigén esetében, amelyek a Föld légkörében dominálnak, a fénykitörés kék és ibolya ég.
A Szent Elmo tűzje nem villám
Míg St. Elmo tűzjei viharos körülmények között fordulnak elő, ez különálló jelenség a villámlástól. A villámcsapda ugyanazon okból tartalmaz kék és lila színű fényt, de fehérre is fényes - sok szín keveréke -, mivel melegíti a levegőt körülötte.
Az aurora színes fényei is ellazulnak a pihentető részecskékből, bár ezeket az elektronokat, amelyek ezeket a részecskéket gerjesztik, végső soron a napenergia szélből nyerik, nem pedig az elektromosan töltött felhők. Sokan összekeverik a Szent Elmó tüzet a golyóvillanással is, amely egy másik izzó jelenség, amely évezredek óta ismert. Miközben ezeket a fénygömböket továbbra is rosszul megértik, a két eseményről együtt számoltak be, mint a hegymászó 1977-es beszámolójában, amelyet a Journal of Science Exploration közöl:
"Egyem alatt egy romlott épület volt. A romokból kinyúló acélszerkezetek minden pontján még mindig halványkék lángnyelveket láttam. A láng különböző méretű volt. Minél magasabb volt a pont, annál nagyobb volt a láng nyelve rajta. Még alacsonyabban, 4000–400 m magasságban villám villogott. A futball-labda méretű narancssárga golyók a szél alatt repültek a fekete felhők háttérben. "
Veszélyes a Szent Elmo tűz?
A túrázók és a matrózok szerencséjeként a Szent Elmo tűz nem ég és nem jelent közvetlen veszélyt a potenciálisan viharos időn túl.
A mérnököknek azonban figyelembe kell venniük a koronakismerést az elektromos berendezések, különösen az elektromos vezetékek tervezésekor, mivel a St. Elmo tűz nem kívánt eseményei értékes energiát fogyaszthatnak el. Ennek a hatásnak a minimalizálása érdekében számos hosszú távú távvezeték karikaszerű "koronás gyűrűkkel" rendelkezik hegyes területeken, például torony és oszlop hegyén. Ezek a gyűrűk megakadályozzák, hogy az elektromos mező eléggé koncentrálódjon ahhoz, hogy sok plazma képződjön.
Más esetekben a mérnökök megtalálták a koronakisülés előnyeinek felhasználására szolgáló módszereket. A folyamat részt vesz az ózon, ipari fertőtlenítőszer előállításában. A Corona kisülés szerepet játszik a fénymásolóban szükséges töltött felületek kialakításában is.
Miközben a kutatók a jelenséget lebontották és a modern technológiába építették, addig a Szent Elmo-tűz ártalmatlan, de magával ragadó fénye még mindig képes megdöbbentni a járókelőket, akárcsak az évezredek óta.
