Ogenj svetega Elma je obstojen modri sijaj, ki se ob nevihtah občasno pojavi v bližini točkovnih predmetov. Ime je nekaj napačnega, saj ima električni pojav več skupnega s strelo ali severnimi lučmi kot s plamenom.
Kapitani morja in neba najbolje poznajo ogenj svetega Elma, saj je eterična svetloba že dolgo opažala, da se oprijemajo ladij in v zadnjem času tudi kril letal. Marinci opažajo spektakel že tisoč let, šele v zadnjem stoletju in pol pa so znanstveniki dovolj izvedeli o strukturi snovi, da so razumeli, zakaj se pojavlja. Niso bogovi ali svetniki vžgajo enigmatičnega ognja, ampak eno od petih stanj materije: plazma.
Poročila o modrih lučeh, ki utripajo s ploščadi ladij, segajo v antiko, ko so Grki in Rimljani razlagali pogled kot obiske polbogov dvojčkov Castor in Pollux. Glede na reševalce ogroženih, bi prikazovanje dvojčkov postalo upanje za jadralce, ki jih napovem vihar.
Pojav je pozneje dobil moderno ime po Svetem Erazmu ali na kratko sv. Elmu, ki je živel v tretjem stoletju. Sveti Elmo je dobil slavo kot zavetnik mornarjev in črevesne stiske, potem ko naj bi bil ubit z razbijanjem. Mornarji so mu v stiski molili in še naprej razlagali sijaj ognjenega plesa svetega Elma in sikanje na konicah svojih čolnov kot ugoden znak.
Kaj povzroča požar St. Elmo?
Znanstveno razumevanje požara v St. Elmu je postalo možno šele potem, ko je britanski kemik in fizik William Crookes s svojim delom z vakuumskimi cevmi leta 1879 ustvaril tisto, kar je imenoval "sevalna snov". Odkritje elektrona je prišlo dve desetletji pozneje in razkrilo, da je svet izdelana iz več kot nevtralnih atomov. Ugotovitev, da atomi vsebujejo manjše nabito delce, se je izkazalo za bistvenega pomena za razumevanje, zakaj je Crooksova materija sijala, sprožilo je povsem novo polje fizike plazme.
Plazma nastane, ko odvečna energija razbije atome v nevtralnem plinu, da ustvari napolnjen plin. Eden od načinov za ustvarjanje plazme je s toploto. Na primer, segrevanje trdnega ledu razbije molekularne kristale v tekočo vodo, vrela tekoča voda pa sprosti molekule vode, da se dvignejo kot plinaste pare. Nadaljujte s spuščanjem energije v hlape (na primer s segrevanjem preteklih 21.000 stopinj Farenhejta ali 12.000 stopinj Celzija), atomi v vodnih molekulah pa se razletijo, izgubijo elektrone in postanejo nabiti ioni. Ta točka predstavlja prehod iz plina, oblaka nevtralnih delcev, v plazmo, oblak, ki vsebuje veliko nabitih delcev.
Električna energija lahko raztrga molekule plina in naredi plazmo lažje kot toplota, kar je ključ do požara v St. Elmu. Med nevihto trenje v določenih delih oblakov nabere dodatne elektrone in ustvari močna električna polja, ki segajo do tal. Dovolj močno polje lahko teoretično razbije zrak v plazmo kjer koli, v praksi pa ostre točke (kot je jambor ladje) težijo k koncentraciji polja in odstranjujejo elektrone iz atomov, da v zelo visokih številkah zapustijo nabito ione krajih.
Ko se zrak okoli jambora delno pretvori v plazmo, požar St. Elmo zasije s postopkom, imenovanim koronski izpust. Ko električno polje vrže elektrone okoli sebe, se udarijo v nevtralne delce in jih nevtralni delci premešajo v bolj energijsko stanje.
Predstavljajte si, da "kakšen nasilnež skozi šolsko dvorišče brca vse otroke," je dejala Kristina Lynch, plazemski fizik na kolidžu Dartmouth v New Hampshireu. "Vsi se navdušijo, nato pa se morajo sprostiti." Da se ohladijo, razburjeni delci oddajajo foton svetlobe z določeno energijo in barvo. Za dušik in kisik, ki prevladujeta v Zemljini atmosferi, svetloba gori modro in vijolično.
Ogenj svetega Elma ni strela
Medtem ko požar svetega Elma ponavadi poteka v nevihtnih razmerah, je to ločen pojav od strele. Žar strele iz istega razloga vsebuje modro in vijolično, hkrati pa sveti belo - mešanica številnih barv - saj segreva zrak okoli njega.
Barvite luči aurore dobijo svoj žarek tudi od sprostitvenih delcev, čeprav elektroni, ki te delce vzbudijo, na koncu dobijo svojo energijo iz sončnega vetra, ne pa iz električno nabitih oblakov. Mnogi tudi ogenj svetega Elma zamenjujejo s krogelnimi strelami, še en pojav, ki ga poznajo že tisočletja. Medtem ko tiste lebdeče krogle svetlobe ostajajo slabo razumljene, sta bila o obeh dogodkih poročena skupaj, kot v poročilu tega planinca iz leta 1977, o katerem poročajo v Journal of Scientific Exploration:
"Tik pod menoj je bila propadajoča stavba. Na vsaki točki jeklenega ogrodja, ki je štrlel iz ruševin, sem lahko videl jezike svetlo modrega ognja. Plamen je bil različnih velikosti. Višji kot je bil točka, večji je bil jezik plamena na njem. Še vedno nižje, na višini od 4.000 do 4.100 m, so strele strele. Oranžne žogice v velikosti nogometne žoge so letele od vetra na ozadju črnih oblakov. "
Je požar svetega Elma nevaren?
Na srečo pohodnikov in mornarjev požar St. Elmo ne gori in ne predstavlja nobene takojšnje nevarnosti, razen potencialno nevihtnega vremena.
Inženirji pa morajo pri načrtovanju električne opreme, zlasti daljnovodov, upoštevati izpust korone, saj lahko neželeni primeri požara v St. Da bi čim bolj zmanjšali ta učinek, imajo številni daljnovodni daljnovodi v obliki koronskih obročkov okoli koničastih območij, kot so konice stolpov in drogov. Ti obroči preprečujejo, da bi se električno polje dovolj koncentriralo, da bi ustvarilo veliko plazme.
V drugih primerih so inženirji našli načine, kako uporabiti koronski izpust v svojo korist. Proces je vključen v proizvodnjo ozona, industrijskega razkužila. Koronski izpust ima tudi vlogo pri ustvarjanju nabitih površin, potrebnih znotraj fotokopirnega stroja.
Medtem ko so raziskovalci fenomen demistificirali in ga začeli uporabljati v sodobni tehnologiji, ima neškodljiv, a očarljiv sijaj ognja svetega Elma še vedno moč začuditi mimoidoče, tako kot že tisočletja.
