Большой отряд воинов Древнего Рима находился в ночном походе. Надвигалась гроза. И вдруг над отрядом показались сотни голубоватых огоньков. Это засветились острия копий воинов. Казалось, железные копья солдат горят не сгорая!
Природы удивительного явления в те времена никто не знал, и солдаты решили, что такое сияние на копьях предвещает им победу. Тогда это явление называли огнями Кастора и Поллукса - по имени мифологических героев-близнецов. А позднее переименовали в огни Эльма - по названию церкви святого Эльма в Италии, где они появлялись.
Особенно часто такие огни наблюдали на мачтах кораблей. Римский философ и писатель Луций Сенека говорил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Среди многочисленных рассказов об этом интересно свидетельство капитана одного английского парусника.
Случилось это в 1695 году, в Средиземном море, у Балеарских островов, во время грозы. Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут моряки увидели в разных местах корабля больше тридцати огней Эльма. На флюгере большой мачты огонь достиг более полуметра в высоту. Капитан послал матроса с приказом снять его. Поднявшись наверх, тот крикнул, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. Ему приказали снять его вместе с флюгером и принести вниз. Но как только матрос снял флюгер, огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно.
Еще более впечатляющую картину увидели в 1902 году моряки парохода «Моравия». Находясь у островов Зеленого Мыса, капитан Симпсон записал в судовом журнале: «Целый час в море полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, нокреи, ноки грузовых стрел - все светилось. Казалось, что на шканцах через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на концах мачт и нокрей засветили яркие огни». Свечение сопровождалось необычным шумом:
«Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава...»
Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что их бросаются тушить.
Американский метеоролог Хэмфри, наблюдавший огни Эльма на своем ранчо, свидетельствует: это явление природы, «превращая каждого быка в чудище с огненными рогами, производит впечатление чего-то сверхъестественного». Это говорит человек, который по самому своему положению не способен, казалось бы, удивляться подобным вещам, а должен принимать их без лишних эмоций, опираясь только на здравый смысл.
Можно смело утверждать, что и ныне, несмотря на господство, - далеко, правда, не повсеместное, - естественнонаучного мировоззрения, найдутся люди, которые, окажись они в положении Хэмфри, увидели бы в огненных бычьих рогах нечто неподвластное разуму. О средневековье и говорить нечего: тогда в тех же рогах усмотрели бы, скорее всего, происки сатаны.
Коронный разряд, электрическая корона , разновидность тлеющего разряда, который возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). При Коронном разряде эти электроды окружены характерным свечением, также получившим название короны, или коронирующего слоя.
Примыкающая к короне несветящаяся («тёмная») область межэлектродного пространства называется внешней зоной. Корона часто появляется на высоких остроконечных предметах (святого Эльма огни), вокруг проводов линий электропередач и т. д Коронный разряд может иметь место при различных давлениях газа в разрядном промежутке, но наиболее отчётливо он проявляется при давлениях не ниже атмосферного.
Появление коронного разряда объясняется ионной лавиной. В газе всегда есть некоторое число ионов и электронов, возникающих от случайных причин. Однако, число их настолько мало, что газ практически не проводит электричества.
При достаточно большой напряженности поля кинетическая энергия, накопленная ионом в промежутке между двумя соударениями, может сделаться достаточной, чтобы ионизировать нейтральную молекулу при соударении. В результате образуется новый отрицательный электрон и положительно заряженный остаток - ион.
Свободный электрон при соударении с нейтральной молекулой расщепляет ее на электрон и свободный положительный ион. Электроны при дальнейшем соударении с нейтральными молекулами снова расщепляет их на электроны и свободные положительные ионы и т.д.
Такой процесс ионизации называют ударной ионизацией, а ту работу, которую нужно затратить, чтобы произвести отрывание электрона от атома - работой ионизации. Работа ионизации зависит от строения атома и поэтому различна для разных газов.
Образовавшиеся под влиянием ударной ионизации электроны и ионы увеличивает число зарядов в газе, причем в свою очередь они приходят в движение под действием электрического поля и могут произвести ударную ионизацию новых атомов. Таким образом, процесс усиливает сам себя, и ионизация в газе быстро достигает очень большой величины. Явление аналогично снежной лавине, поэтому этот процесс был назван ионной лавиной.
Натянем на двух высоких изолирующих подставках металлическую проволоку ab, имеющую диаметр несколько десятых миллиметра, и соединим ее с отрицательным полюсом генератора, дающего напряжение несколько тысяч вольт. Второй полюс генератора отведем к Земле. Получится своеобразный конденсатор, обкладками которого являются проволока и стены комнаты, которые, конечно, сообщаются с Землей.
Поле в этом конденсаторе весьма неоднородно, и напряженность его вблизи тонкой проволоки очень велика. Повышая постепенно напряжение и наблюдая за проволокой в темноте, можно заметить, что при известном напряжении возле проволоки появляется слабое свечение (корона), охватывающее со всех сторон проволоку; оно сопровождается шипящим звуком и легким потрескиванием.
Если между проволокой и источником включен чувствительный гальванометр, то с появлением свечения гальванометр показывает заметный ток, идущий от генератора по проводам к проволоке и от нее по воздуху комнаты к стенам, между проволокой и стенами переносится ионами, образованными в комнате благодаря ударной ионизации.
Таким образом, свечение воздуха и появление тока указывает на сильную ионизацию воздуха под действием электрического поля. Коронный разряд может возникнуть не только вблизи проволоки, но и у острия и вообще вблизи любых электродов, возле которых образуется очень сильное неоднородное поле.
Применение коронного разряда
Электрическая очистка газов (электрофильтры). Сосуд, наполненный дымом, внезапно делается совершенно прозрачным, если внести в него острые металлические электроды, соединенные с электрической машиной, а все твердые и жидкие частицы будут осаждаться на электродах. Объяснение опыта заключается в следующем: как только и проволоки зажигается корона, воздух внутри трубки сильно ионизируется. Газовые ионы прилипают к частицам пыли и заряжают их. Так как внутри трубки действует сильное электрическое поле, заряженные частицы пыли движутся под действием поля к электродам, где и оседают.
Счетчики элементарных частиц
Счетчик элементарных частиц Гейгера - Мюллера состоит из небольшого металлического цилиндра, снабженного окошком, закрытым фольгой, и тонкой металлической проволоки, натянутой по оси цилиндра и изолированной от него. Счетчик включают в цепь, содержащую источник тока, напряжение которого равно нескольким тысячам вольт. Напряжение выбирают необходимым для появления коронного разряда внутри счетчика.
При попадании в счетчик быстро движущегося электрона последний ионизирует молекулы газа внутри счетчика, отчего напряжение, необходимое для зажигания короны, несколько понижается. В счетчике возникает разряд, а в цепи появляется слабый кратковременный ток. Чтобы обнаружить его, в цепь вводят очень большое сопротивление (несколько мегаом) и подключают параллельно с ним чувствительный электрометр. При каждом попадании быстрого электрона внутрь счетчика листка электрометра будут откланяться.
Подобные счетчики позволяют регистрировать не только быстрые электроны, но и вообще любые заряженные, быстро движущиеся частицы, способные производить ионизацию путем соударений. Современные счетчики легко обнаруживают попадание в них даже одной частицы и позволяют поэтому с полной достоверностью и очень большой наглядностью убедиться, что в природе действительно существуют элементарные заряженные частицы.
Громоотвод
Подсчитано, что в атмосфере всего земного шара происходит одновременно около 1800 гроз, которые дают в среднем около 100 молний в секунду. И хотя вероятность поражения молнией какого-либо отдельного человека ничтожно мала, тем не менее молнии причиняют немало вреда. Достаточно указать, что в настоящее время около половины всех аварий в крупных линиях электропередачи вызывается молниями. Поэтому, защита от молнии представляет собой важную задачу.
Ломоносов и Франклин не только объяснили электрическую природу молнии, но и указали, как можно построить громоотвод, защищающий от удара молнии. Громоотвод представляет собой длинную проволоку, верхний конец которой заостряется и укрепляется выше самой высокой точки защищаемого здания. Нижний конец проволоки соединяют с металлическим листом, а лист закапывают в Землю на уровне почвенных вод.
Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды и у поверхности Земли появляется большое электрическое поле. Напряженность его очень велика около острых проводников, и поэтому на конце громоотвода зажигается коронный разряд. Вследствие этого индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и молнии не происходит. В тех же случаях, когда молния все же возникает (а такие случаи очень редки), она ударяет в громоотвод и заряды уходят в Землю, не причиняя вреда зданию.
В некоторых случаях коронный разряд с громоотвода бывает настолько сильным, что у острия возникает явно видимое свечение. Такое свечение иногда появляется и возле других заостренных предметов, например, на концах корабельных мачт, острых верхушек деревьев, и т.д. Это явление было замечено еще несколько веков тому назад и вызывало суеверный ужас мореплавателей, не понимавших истинной его сущности.
Здравствуйте, дорогие читатели сайта Спринт-Ответ. Сегодня в эфире Первого канала идёт телеигра под названием "Кто хочет стать миллионером?". В этой статье мы рассмотрим очень интересный вопрос об огнях святого Эльма. Игроки очень долго размышляли, точнее потратили на ответ времени. Больше игроки разговаривали на отвлечённые темы, например о месте рождения и учебы Яны Кошкиной, которая играла сегодня вместе с Андреем Козловым.
Где часто появляются огни святого Эльма?
Правильный ответ традиционно выделен синим цветом и полужирным шрифтом.
Огни святого Эльма или Огни святого Элмо (англ. Saint Elmo"s fire, Saint Elmo"s light) - разряд в форме светящихся пучков или кисточек (или коронный разряд), возникающий на острых концах высоких предметов (башни, мачты, одиноко стоящие деревья, острые вершины скал и т. п.) при большой напряжённости электрического поля в атмосфере. Они образуются в моменты, когда напряжённость электрического поля в атмосфере у острия достигает величины порядка 500 В/м и выше, что чаще всего бывает во время грозы или при её приближении, и зимой во время метелей.
- на сталактитах пещер
- на мачтах судов
- на дне Марианской впадины
- на поверхности Луны
Верхние ветви деревьев, шпили башен, на море – верхушки мачт и другие подобные места иногда озаряются мерцающим голубоватым сиянием. Выглядеть оно может по-разному: как ровное мерцающее свечение в виде короны или ореола, как танцующие язычки пламени, как рассыпающий искры фейерверк.
Хорошо, что Андрей знал правильный ответ на вопрос, поэтому ответ оказался верным: на мачтах судов .
На королевский я попал корабль. Повсюду там от носа до кормы. На палубе и в трюме, и в каютах Я сеял ужас; пламенем взвивался На мачте, на бушприте и на реях.
Эти строки, взятые эпиграфом, не поэтический вымысел. Имеется немало свидетельств очевидцев, которые наблюдали на мачтах, стеньгах, реях светящиеся султаны. Древние мореплаватели называли их «огнями святого Эльма».
Две тысячи лет назад римский философ Сенека говорил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Он имел в виду разряды в виде пламени, которые возникают не только на рангоуте кораблей, но и на куполах церквей, верхушках башен, шпилях и высоко в горах. Однако чаще всего «святые огни» наблюдаются в океане. Иногда, когда грозовые облака проходят над судном, на мачтах видно свечение, обычно сопровождаемое легким потрескиванием. При дневном свете огни не видны, но ночью представляют эффектную, иногда жуткую картину.
Появление «огней Эльма» воспринималось моряками как знак, возвещающий об окончании шторма и тяжелой работы на корабле. Одно из преданий о плавании Христофора Колумба в Америку гласит: «Казалось, что буря никогда не утихнет. Измученные тяжелой работой, напуганные сверкающими молниями и свирепым океаном матросы начали роптать. Во всем винили Колумба, затеявшего это опасное плавание, которому, казалось, не будет конца. Тогда Великий мореплаватель приказал всем подняться на палубу и посмотреть на мачты. На их верхушках красовались огоньки синеватого цвета. Матросы обрадовались, посчитав рассыпавшиеся на мачтах огни вестником милости к ним святого Эльма».
С изумлением наблюдали в Атлантическом океане появление огней спутники Магеллана. Один из них, рыцарь Пигафетта, сделал в своем дневнике такую запись: «Во время бурь мы часто видели свечение, которое называют огнями святого Эльма. Как-то в темную ночь оно явилось нам подобием доброго светоча. Огни оставались на верхушке грот-мачты в течение двух часов. В разгар свирепой бури это было для нас большим утешением. Перед тем как исчезнуть, свечение вспыхнуло так ярко, что мы, можно сказать, были ошеломлены. Все считали, что теперь наступит гибель. Однако в то же мгновение ветер стих...»
Действительно, сильный ветер и высокие волны предшествуют грозе. Но когда гроза над головой и зажигаются огни Эльма, самое худшее уже позади.
Бывает, что свечение султанов продолжается длительное время. Зафиксированы случаи, когда огненный шар, спустившись к основанию мачты, катится затем по палубе. Иногда огни бегают по волнам. О подобных явлениях писали еще Гомер и Гораций. Тогда люди также считали эти огни счастливым предзнаменованием и обожествляли их, называя именами Кастора и Поллукса - полубогов, покровительствующих морякам. Английские моряки называли «огни святого Эльма» телом святого.
«Святые огни» нередко появлялись в больших количествах. В 1622 году после непогоды все галеры острова Мальта вдруг осветились этими огнями. Они как бы перепрыгивали с мачты на мачту, приветствуемые троекратным свистом и возгласами матросов.
11 июня 1686 года французский военный корабль, находясь на траверзе Мадагаскара, подвергся настоящей атаке «святого огня». Находящийся на борту корабля аббат Шаузи записал: «Дул страшный ветер, лил дождь сверкали молнии, все море было в огне. Вдруг я увидел на всех наших мачтах огни «святого Эльма», которые спускались на палубу. Они были величиной с кулак, сверкали, прыгали и вовсе не обжигали. Все почувствовали запах серы, но грома не было. Блуждающие огоньки вели себя на корабле, как у себя дома. Это продолжалось до рассвета».
30 декабря 1902 года пароход «Моравия» находился вблизи островов Зеленого мыса. Вся команда стала тогда свидетелем удивительного зрелища. Вот запись в судовом журнале, сделанная капитаном А. Симпсоном: «В течение целого часа в небе полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, ноки рей и грузовых стрел - все светилось. Казалось, на всех штагах через каждые четыре фута повесили зажженные фонари...». Говоря далее о сопровождающем свечение странном шуме, капитан писал: «Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава».
Нередко наблюдают это интересное явление и современные мореплаватели.
«В июле I960 года я участвовал в перегоне теплохода «Двина» из порта Провидение в порт Находка,- сообщает В. Алексеев из Приморского края, - и между мысом Олюторским и Командорскими островами стал свидетелем странного, таинственного явления природы. Когда в два часа ночи я заступил на вахту, небо было покрыто черно фиолетовыми облаками. Мы шли на буксире у парохода « Пугачев». Минут через 30 я вдруг увидел, что контуры его мачт, вант и надстройки стали как-то необычно четко видны. Еще через несколько минут на всех выступающих частях судна появилось свечение, а на клотиках мачт возникли как бы светящиеся кисточки. Вскоре, казалось, вся поверхность судна покрылась светящейся голубоватой бахромой. Особых звуков и запахов я не заметил. «Пугачев» наблюдался как сплошное светящееся пятно. Все это длилось часа два с половиной».
Что же такое огни Эльма? Какова причина столь загадочного на первый взгляд явления природы?
Они похожи на языки пламени, но в действительности не имеют ничего общего с огнем. Это так называемые тихие разряды атмосферного электричества, которые чаще всего наблюдаются во время гроз, снежных бурь, шквалов.
Фейерверки атмосферного электричества не всегда сопровождаются грозовыми явлениями. Во время грозы, иногда еще задолго до ее развития, напряженность электрического поля в атмосфере возрастает во много сот и даже тысяч раз. Вот тогда-то нередко и появляются особого рода светящиеся разряды на остриях и острых углах предметов, возвышающихся над земной поверхностью. Потенциал электрического поля на них может достигнуть такого критического значения, которое оказывается достаточным для электрического пробоя воздуха. Это явление сопровождается стеканием электрических зарядов, вызывающих образование светящейся «короны». Подобное свечение можно наблюдать в лампах дневного света.
«Огни Эльма» впервые были воспроизведены в лаборатории члена-корреспондента АН СССР Б. В. Войцеховского. В отношении этого явления Богдан Вячеславович высказал тогда свою, отличную от общепринятой, точку зрения: «Как и большинство явлений, связанных с атмосферным электричеством, «огни Эльма» протекают в облаках - в массе заряженных частиц, которые обычно несут отрицательный заряд. В ненастье облака могут очень низко опускаться и своей нижней частью касаться земных предметов: шпилей, башен, деревьев, корабельных мачт. Капли воды с отрицательным зарядом встречаются с этими заряженными положительно предметами, и возникают нескончаемые разряды, своего рода микромолнии. Они-то и заставляют светиться шпили и мачты».
«Святые огни» создают помехи и затрудняют радиосвязь. И хотя они безопасны, их все же следует избегать, так как они указывают на места возможной концентрации больших зарядов атмосферного электричества.
Иногда в грозовую погоду можно наблюдать интереснейшее природное явление: на вершинах шпилей, башен и даже стволов отдельных деревьев появляется яркое свечение. Этот интересный феномен давным давно известен морякам. Древние римляне называли его огнями Поллукса и Кастора (мифологические близнецы). Когда на море гроза, такие огни обычно появляются не вершинах мачт. Историк Древнего Рима Луций Сенека писал по данному поводу: "Создаётся впечатление, что звёзды сходят с неба и садятся на мачты кораблей".
В Средневековой Европе огни на мачтах стали связывать с именем святого Эльма. В христианской традиции он считался покровителем моряков. Вот что писали в XVII веке о загадочных огнях моряки: "Началась гроза и на флюгере большой мачты появился огонь, достигающий в высоту 1,5 метра. Капитан приказал матросу загасить его. Тот забрался наверх и крикнул, что огонь шипит, как сырой порох. Матросу крикнули, чтобы он снял его вместе с флюгером и принёс вниз. Но огонь перескочил на конец мачты, и добраться до него стало невозможно".
Огни святого Эльма можно увидеть не только в море. Американские фермеры не раз рассказывали, как во время грозы светились рога коров на ранчо. Неподготовленный человек такое явление может ассоциировать с чем-то сверхъестественным.
Как возникают огни святого Эльма
Современная физика знает об огнях святого Эльма практически всё. Это электрические коронные разряды, а суть данного феномена объясняется совсем просто: любой газ имеет некоторое количество заряженных частиц или ионов. Возникают они по причине отрыва электронов от атомов. Число таких ионов в обычных условиях ничтожно, поэтому газ не проводит электричество. А вот во время грозы напряжённость электромагнитного поля резко возрастает.
В результате этого ионы газа начинают более интенсивно двигаться, так как получают дополнительную энергию. Они начинают бомбардировать нейтральные молекулы газа, и те распадаются на положительно и отрицательно заряженные частицы. Данный процесс называется ударной ионизацией. Идёт он лавинообразно, и в результате этого у газа появляется способность проводить электричество.
Данный феномен первым изучил сербский изобретатель Никола Тесла. Он доказал, что в переменном электромагнитном поле напряжённость более интенсивна вокруг острых выступов зданий и предметов. Именно в таких местах и возникают области ионизированного газа. Внешне они похожи на короны. Отсюда и пошло название - коронный разряд .
Эффект ударной ионизации используется в счётчиках Гейгера, то есть с его помощью замеряют уровень радиации. А коронные разряды послушно служат людям в лазерных принтерах и ксероксах.
Огни святого Эльма напрямую связаны с попыткой сфотографировать ауру человека. Что такое аура? Это семь энергетических слоёв, окружающих человеческое тело. Первый связан с удовольствием и ощущением боли, второй с эмоциями, третий с мышлением. Четвёртый связан с энергией любви, пятый с человеческой волей, шестой с проявлением божественной любви, а седьмой с высшим разумом.
Официальная наука ауру отрицает. Однако есть люди, которые предлагают сфотографировать ауру и по снимку определить возможные неполадки со здоровьем. О возможности фотографирования ауры заговорили в результате исследования супругов Кирлиан. Они создали у себя дома подобие лаборатории, где в качестве источника высоковольтного напряжения использовали резонансный трансформатор.
Вначале речь шла лишь о фотографической фиксации коронных разрядов. Однако вскоре все заговорили об эффекте Кирлиан . Рассказывали, что светимость кончиков человеческих пальцев заметно увеличивается после прочтения молитвы. Также писали, что если от листа бумаги отрезать кончик и сфотографировать обрезанный лист, используя метод Кирлиан, то на фотографии отразится светящийся неповреждённый лист.
Что касается науки, то она к данному эффекту отнеслась равнодушно. Физики заявили, что такого эффекта в природе не существует. Мотивировали они это тем, что при повторном воздействии высокочастотного поля, скажем, на кожу человека, её электропроводность увеличивается. Происходит это за счёт выделения пота, который содержит ионы, необходимые для электропроводности. Вот и весь эффект.
Эффект Кирлиан, фото №1 (слева) и фото №2
Отсюда понятно, почему повторный снимок свечения получается ярче. Пробовали после первого фотографирования читать не молитвы, а произносить ругательные выражения. Вторая фотография получалась всё равно ярче, как будто произносились благие слова.
Если же говорить о свечении всего листа после отрезания его части, то с этим специалисты разобрались очень быстро. Выяснилось, что лист клали на ту же подложку, которая была до этого. А на ней присутствовали те вещества, которые лист успевал выделить во время первого исследования. Стоило протереть подложку спиртом или положить на неё чистый лист бумаги, как эффект пропадал.
А что же с аурой человека? Существует она или нет? Смотря что понимать под этим термином. Кожа человека выделяет самые разнообразные вещества. Электропроводность кожи здорового и больного человека заметно различаются. Практически, каждая белковая молекула, входящая в состав клеток живых организмов, несёт на своей поверхности положительные и отрицательные заряды. Следовательно, любой организм создаёт слабое электрическое поле. Такая аура вполне реальна.
Художники древности украшали головы святых на иконах нимбами. Они считались символическим образом святости. Тут трудно что либо возразить, так как человек, посвятивший себя богоугодным делам, действительно, как бы светится изнутри.
С другой стороны, каждый может увидеть нимб вокруг своей головы. Для этого надо ранним утром встать на росистой траве спиной к солнцу и посмотреть на тень от своей головы. Вокруг неё будет заметно лёгкое свечение. Это вовсе не признак святости, а лишь оптический эффект отражения солнечных лучей от капель росы .