Püha Elmo tulekahju on püsiv sinine kuma, mis tormi ajal ilmub aeg-ajalt teravate objektide lähedusse. Nimi on midagi valesti tõlgendatavat, kuna elektrinähtusel on välgu või virmalistega rohkem ühist kui leegiga.
Mere- ja taevakaptenid tunnevad Püha Elmo tulekahju kõige paremini, kuna eetervalgus on juba ammu näha olnud laevamastide ja viimasel ajal lennukite tiibade külge klammerdunud. Meremehed on vaatemängu märganud tuhandeid aastaid, kuid alles viimase poolteise sajandi jooksul on teadlased õppinud piisavalt mateeria struktuuri, et mõista, miks nähtus aset leiab. Mõistatuslikku tuld ei süüta mitte jumalad ega pühakud, vaid üks viiest mateeria olekust: plasma.
Teated laevalaevadelt tuhmilt tuhmide sinise tule kohta pärinevad juba antiikajast, kui kreeklased ja roomlased tõlgendasid seda vaatamisväärsust pooljumalate kaksikute Castori ja Polluxi külaskäikudena. Ohtlike päästjateks peetud kaksikute ilmumine oleks tulnud tormise ilmaga purjetajatele lootustandvaks märgiks.
Nähtus sai hiljem oma tänapäevase nime pühast Erasmusest ehk lühidalt Püha Elmost, kes elasid kolmandal sajandil. Püha Elmo sai kuulsuse meremeeste kaitsepühaku ja sooltevaevuste tagajärjel pärast seda, kui ta väidetavalt tapeti reietõmbega. Meremehed palvetasid hädaolukorras tema poole ja jätkasid püha Elmo tulestantsu sära ja nende paatide otsa vihiseva hõõguvuse tõlgendamist soodsana.
Mis põhjustab Püha Elmo tulekahju?
Püha Elmo tulekahju teaduslik mõistmine sai võimalikuks alles pärast seda, kui Briti keemik ja füüsik William Crookes valmistas 1879. aastal vaakumtorudega töötades nn kiirgavat ainet. Elektroni avastas kaks aastakümmet hiljem, paljastades, et maailm oli mis on valmistatud rohkem kui neutraalsetest aatomitest. Leides, et aatomid sisaldavad väiksemaid, laetud osakesi, osutus hädavajalikuks mõistmaks, miks Crookesi aine säras, käivitades kogu uue plasmafüüsika välja.
Plasma tekib siis, kui liigne energia lõhub aatomid neutraalses gaasis, et tekiks laetud gaas. Üks viis plasma loomiseks on soojus. Näiteks tahke jää kuumutamine purustab molekulaarsed kristallid vedelaks veeks ja keeva vedela veega vabanevad veemolekulid tõusevad gaasilise auruna. Jätkake energia auruga aurutamist (kuumutades seda näiteks temperatuuril 21 000 kraadi Fahrenheiti või näiteks 12 000 kraadi) ja veemolekulide aatomid karestuvad, kaotades oma elektronid ja muutudes laetud ioonideks. See punkt tähistab üleminekut gaasilt, neutraalsete osakeste pilvelt plasmale, pilve, mis sisaldab palju laetud osakesi.
Elekter võib gaasimolekule rebeneda ja plasma kergemini teha kui kuumus võib - see on Püha Elmo tulekahju võti. Tormi ajal koguneb hõõrdumine teatud pilveosadesse lisaelektrone, tekitades maapinnale jõudvaid võimsaid elektrivälju. Piisavalt tugev väli võib õhu teoreetiliselt jaotada plasmaks ükskõik kus, kuid praktikas kipuvad teravad punktid (näiteks laeva mast) välja kontsentreerima, eemaldades aatomitest elektronid, jättes laetud ioonid eriti suurel hulgal teravate lähedale. kohad.
Kui masti ümber olev õhk on osaliselt plasmaks muutunud, paistab Püha Elmo tulekahju protsessi kaudu, mida nimetatakse koroonalahenduseks. Kui elektriväli nihutab elektrone ümber, koputavad nad neutraalsetesse osakestesse ja loksutavad need neutraalsed osakesed energilisemasse olekusse.
Kujutage ette, "kui mõni koolikooli tagant kiusaja kiusab kõiki lapsi," ütles New Hampshire'is asuva Dartmouthi kolledži plasmafüüsik Kristina Lynch. "Nad on kõik elevil ja siis peavad nad lõõgastuma." Jahtumiseks eraldavad ergastatud osakesed teatud energia ja värviga valguse footonit. Maa atmosfääris domineeriva lämmastiku ja hapniku puhul põleb valguse purunemine vastavalt sinist ja violetset.
Püha Elmo tulekahju pole välk
Kuigi Püha Elmo tulekahju kipub toimuma tormistes tingimustes, on see välgust eraldiseisev nähtus. Pikselöögi hõõglamp sisaldab sinist ja lillat samal põhjusel, kuid see särab ka valge - paljude värvide segu -, kuna see soojendab selle ümber õhku.
Aurora värvilised tuled saavad sära ka lõõgastavatest osakestest, ehkki elektronid, mis neid osakesi erutavad, saavad oma energia lõpuks päikesetuulest, mitte elektriliselt laetud pilvedest. Paljud segavad Püha Elmo tulekahju ka kuuli välguga - veel ühe aastatuhandeid tuntud hõõguva nähtusega. Ehkki need hõljuvad valgussfäärid on halvasti arusaadavad, on neist kahest sündmusest koos teatatud, nagu ka selle mägironija 1977. aasta aruandes, teatatud ajakirjas Journal of Scientific Exploration:
"Vahetult minu kohal oli lagunenud hoone. Ma nägin varemetest väljaulatuva terasraami igas punktis endiselt helesinise leegi keeli. Leek oli erineva suurusega. Mida kõrgem oli punkt, seda suurem oli leegikeel sellel. Veel madalamal, 4000 - 4100 m kõrgusel vilkus välk. Jalgpallipalli suurused oranžid pallid lendasid tuule käes mustade pilvede taustal. "
Kas Püha Elmo tulekahju on ohtlik?
Matkajate ja meremeeste õnneks ei põle Püha Elmo tulekahju ega kujuta endast otsest ohtu peale potentsiaalselt tormise ilma.
Insenerid peavad siiski elektriseadmete, eriti elektriliinide kavandamisel arvestama koroonalahendusega, kuna Püha Elmo tulekahju soovimatud juhud võivad väärtuslikku elektrienergiat maha tõmmata. Selle efekti minimeerimiseks on paljudel pikamaa elektriliinidel rõngakujulised "koroonarõngad" teravate piirkondade, näiteks tornide ja postide otsade ümber. Need rõngad takistavad elektrivälja kontsentreerumist piisavalt plasma tootmiseks.
Muudel juhtudel on insenerid leidnud võimalusi, kuidas kasutada koroonalahendust oma eeliseks. Protsess on seotud tööstusliku desinfektsioonivahendi osooni tootmisega. Corona tühjendus mängib rolli ka koopiamasinas vajalike laetud pindade loomisel.
Ehkki teadlased on nähtust demüstifitseerinud ja pannud selle tööle kaasaegses tehnoloogias, on Püha Elmo tulekahju kahjutul, kuid kütkestaval helgil siiski võimalik kõrvalseisjaid hämmastada, just nagu aastatuhandete vältel.
