Все слышали об огнях святого Эльма. Но все ли мы знаем, что это за явление и как его объяснить?

Огни святого Эльма названы так в честь католического святого Эльма, покровителя моряков. Именно моряки впервые заметили необычайно красивое и странное свечение острых мачт корабля перед грозой или во время её. Они верили, что спустился святой Эльм, дабы защитить корабль от невзгод и неприятностей в бушующем и непокорном море.

Огни святого Эльма могут появляться не только на мачтах кораблей, но и на поверхности Земли. Подобное свечение можно встретить в горах или в пустынях во время песчаной бури.

Сегодня прочитала в интернете, что огни святого Эльма "окутывают человека и животных, растения и самолеты". Как это понимать?

Хроникер кругосветного путешествия Магеллана писал: "Во время тех штормов нам много раз являлся сам Святой Эльм в виде света... чрезвычайно темными ночами на грот-мачте, где оставался в течение двух и более часов, избавляя нас от уныния."

Чарльз Дарвин писал в своем письме Хенслоу, что однажды ночью, когда "Бигль" стоял на якоре в эстуарии Рио-Плата "все было словно объято пламенем, небо исчерчено молниями, вода светилась множеством огней, и даже на верхушках мачт было голубое пламя".

А вот то, что они могут появляться на людях, так это скорее уже из области сказок-рассказок :magic:

Интересно, что же это за диво такое под названием "Огни Эльма"? Может кто-нибудь объяснит популярно.

lisa написано:


Огни святого Эльма, по сути дела одно из проявлений электричества в воздухе. Первым, кто разгадал тайну воздушного электричества был Бенжамин Франклин, учёный, ставший позднее президентом США. Это он в 1749 году придумал молниеотвод, который почему-то называют громоотводом, хотя отводит он не гром, а именно молнию.

Объяснить популярно довольно сложно, если человек не знаком с основными понятими физики, такими, как ион, электрон, напряжённость. Но всё же попробую.

В физике явление возникновения видимого электричества в воздухе называют "коронным разрядом" или "точечным разрядом". Для его возникновения потенциал электрического поля должен быть 1000 вольт на сантиметр и более. В ясную погоду значение потенциала электрического поля атмосферы равно приблизительно 1 вольт на сантиметр. Этого явно недостаточно для возникновения молнии. На начальной стадии образования кучевых и грозовых облаков поле увеличивается до 5 вольт на сантиметр, что тоже не очень велико. Зато непосредственно перед ударом молнии напряжённость поля достигает значения более 10 тысяч (!) вольт на сантиметр. Поэтому огни святого Эльма появляются именно в грозовую погоду. Бело-голубое свечение может появиться даже на листьях, траве и рогах животных. Свечение возникает на заострённых концах предметов.

Почему это происходит? В обычных условиях в газе есть некоторое количество ионов и электронов, но их число насколько мало, что газ электричество не проводит. В грозовую погоду напряжённость поля достигает такого уровня, что кинетическая энергия, накопленная ионом в промежутке между двумя соударениями, способна при соударении с нейтральными молекулами ионизировать их. Проще говоря ион ударяет в молекулу и молекула распадается на отрицательный электрон и положительный ион. В свою очередь новые ионы и электроны при соударении с нейтральными молекулами снова и снова расщепляют их на электроны и свободные положительные ионы. Этот процесс называют ударной ионизацией. Работа ионизации зависит от строения атома и поэтому различна для разных газов. Но суть процесса одинакова: высвободившиеся электроны и ионы, при соударении с молекулами создают новые электроны и ионы, а те новые и т.д. Таким образом, процесс усиливает сам себя, и ионизация в газе быстро достигает большой величины. Явление аналогично снежной лавине, поэтому этот процесс был назван "ионной лавиной".

Когда количество столкновений достигает определённого уровня, высвобождается уже столько энергии, что возникает свечение. Величина потенциала электрического поля зависит от геометрии объекта - чем острее вершина, тем сильнее окружающее поле. Именно на этом принципе основана работа громоотвода, который собирает вокруг себя заряды и не даёт молнии ударить туда, куда ей не положено.

Надо сказать, что на большой высоте, например мачте корабля, достигающей высоты 30-40 метров, коронные разряды могут возникать и в электрическом поле порядка 200 вольт на сантиметр.
Вот и получается, что в грозовую погоду, при повышении потенциала электрического поля воздуха, вершины мачт расцветают огнями Святого Эльма.

cedar написано:


Рассматриваемый процесс называют не "ударной ионизацией", а, более корректно, ионизацией электронным ударом. Это один из видов ионизации в газах (при Н.У. газы не являются проводниками, но можно создать такие условия, при которых они проводят ток).

На острие (мачты и т.п.) поле более ионизировано, вследствие чего может возникать корона. Поэтому разряд и называют коронным. :king:

Но почему свечение возникает именно голубое?

maria написано:

Свечение голубое, потому что холодное :winter: . Это когда настоящий огонь, тогда красно-жёлтые краски появляются :evrika: . А это ведь не тот огонь, о котором мы привыкли говорить, а свечение воздуха. Кстати говоря, небо ясное ведь тоже голубого цвета, хотя, как мы знаем, что воздух совершенно прозрачен. Просто преломление света в воздухе так идёт, что голубой цвет получается :cat: , а на закате красный.