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 .
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 . По физической природе представляют собой особую форму коронного разряда .
Название явление получило от имени святого Эльма (Эразма) - покровителя моряков в католицизме . Морякам их появление сулило надежду на успех, а во время опасности - и на спасение.
Может возникать на обшивке самолёта, попавшего в облако вулканического пепла.
В настоящее время разработаны методы, позволяющие получать подобный разряд искусственным путём. Некоторые из них доступны в домашних условиях - например, снять с себя синтетическую майку (или свитер) и направить на неё иголку. С определённого расстояния на кончике иголки возникает разряд, хорошо видимый в темноте, при этом слышно потрескивающее шипение. Возможно также вызвать разряд на кончике иголки, приблизив её к экрану цветного телевизора с кинескопом , или же рядом с аппаратом, подобным трансформатору Теслы , на расстоянии, большем, чем необходимо для дугового разряда.
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
Подробнее об электрическом заряде
Урок 310. Виды газового разряда
Электрическое поле. Опыт 2
Обзор крупным планом коронного разряда и электродуги от самодельного высоковольтного преобразователя
Физика молнии
Субтитры
Здравствуйте. В этом выпуске канала TranslatorsCafe.com мы поговорим об электрическом заряде. Мы рассмотрим примеры статического электричества и историю его изучения. Мы поговорим о том, как образуется молния. Мы также обсудим использование статического электричества в технике и медицине и завершим наш рассказ описанием принципов измерения электрического заряда и напряжения и приборов, которые для этого используются. Как ни удивительно, но мы сталкиваемся со статическим электричеством ежедневно - когда гладим любимую кошку, расчесываем волосы или натягиваем свитер из синтетики. Так мы сами поневоле становимся генераторами статического электричества. Мы буквально купаемся в нём, ведь мы живем в сильном электростатическом поле Земли. Это поле возникает из-за того, что её окружает ионосфера, верхний слой атмосферы, слой, который является проводящим. Ионосфера образовалась под действием космического излучения, главным образом Солнца, и имеет свой заряд. Занимаясь обыденными делами вроде разогрева пищи, мы совершенно не задумываемся о том, что пользуемся статическим электричеством, повернув кран подачи газа на горелке с автоподжигом или поднеся к ней электрозажигалку. Электрический заряд - это скалярная величина, определяющая способность тела быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения заряда в системе СИ - кулон (Кл). 1 кулон представляет собой электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. 1 кулон эквивалентен приблизительно 6,242×10^18 e (e - заряд протона). Заряд электрона составляет 1,6021892(46) 10^–19 Кл. Такой заряд называется элементарным электрическим зарядом, то есть, минимальным зарядом, которым обладают заряженные элементарные частицы. Мы с детства инстинктивно боимся грома, хотя сам по себе он абсолютно безопасен - это просто акустическое следствие грозного удара молнии, которая вызвана атмосферным статическим электричеством. Моряки времён парусного флота впадали в священный трепет, наблюдая огоньки святого Эльма на своих мачтах, которые тоже являются проявлением атмосферного статического электричества. Люди наделяли верховных богов древних религий неотъемлемым атрибутом в виде молний, будь то греческий Зевс, римский Юпитер, скандинавский Тор или Перун русичей. С тех пор, как люди впервые начали интересоваться электричеством, прошли века, и мы даже порой не подозреваем, что учёные, сделав из изучения статического электричества глубокомысленные выводы, спасают нас от ужасов пожаров и взрывов. Мы укротили электростатику, нацелив в небо пики громоотводов и снабдив бензовозы заземляющими устройствами, позволяющими электростатическим зарядам безопасно уходить в землю. И, тем не менее, статическое электричество продолжает хулиганить, создавая помехи приёму радиосигналов - ведь на Земле одновременно бушует до 2000 гроз, которые ежесекундно генерируют до 50 разрядов молний. Исследованием статического электричества люди занимались с незапамятных времён. Даже термину «электрон» мы обязаны древним грекам, хотя они подразумевали под этим несколько иное - так они называли янтарь, который прекрасно электризовался при трении. К сожалению, наука о статическом электричестве не обошлась без жертв - российский учёный немецкого происхождения Георг Вильгельм Рихман во время проведения эксперимента был убит разрядом молнии, которая является наиболее грозным проявлением атмосферного статического электричества. В первом приближении, механизм образования зарядов грозового облака во многом сходен с механизмом электризации расчёски - в нём точно так же происходит электризация трением. Льдинки, образуясь из мелких капелек воды, охлаждённой из-за переноса восходящими потоками воздуха в верхнюю, более холодную, часть облака, сталкиваются между собой. Более крупные льдинки заряжаются при этом отрицательно, а меньшие - положительно. Из-за разницы в весе происходит перераспределение льдинок в облаке: крупные, более тяжёлые, опускаются в нижнюю часть облака, а более лёгкие льдинки меньшего размера собираются в верхней части грозового облака. Хотя всё облако в целом остаётся нейтральным, нижняя часть облака получает отрицательный заряд, а верхняя - положительный. Подобно наэлектризованной расческе, притягивающей воздушный шарик из-за индуцирования на его ближней к расческе стороне противоположного заряда, грозовое облако индуцирует на поверхности Земли положительный заряд. По мере развития грозового облака, заряды увеличиваются, при этом растёт напряжённость поля между ними, и, когда напряжённость поля превысит критическое значение для данных погодных условий, происходит электрический пробой воздуха - разряд молнии. Человечество обязано Бенджамину Франклину за изобретение громоотвода (точнее было бы назвать его молниеотводом), навсегда избавившего население Земли от пожаров, вызываемых попаданием молний в здания. Кстати, Франклин не стал патентовать своё изобретение, сделав его доступным для всего человечества. Не всегда молнии несли только разрушения - уральские рудознатцы определяли расположение железных и медных руд именно по частоте ударов молний в определённые точки местности. В числе учёных, посвятивших своё время исследованию явлений электростатики, необходимо упомянуть англичанина Майкла Фарадея, впоследствии одного из основателей электродинамики, и голландца Питера ван Мушенбрука, изобретателя прототипа электрического конденсатора - знаменитой лейденской банки. Наблюдая за гонками DTM, IndyCar или Formula 1, мы даже не подозреваем, что механики зазывают пилотов для смены резины на дождевую, опираясь на данные метеорологических РЛС. А эти данные, в свою очередь, основаны именно на электрических характеристиках подступающих грозовых облаков. Электростатическое электричество - наш друг и враг одновременно: его недолюбливают радиоинженеры, натягивая заземляющие браслеты при ремонте сгоревших плат в результате удара поблизости молнии. При этом, как правило, из строя выходят входные каскады оборудования. При неисправном заземляющем оборудовании оно может стать причиной тяжёлых техногенных катастроф с трагическими последствиями - пожаров и взрывов целых заводов. Тем не менее, статическое электричество приходит на помощь людям с острой сердечной недостаточностью, вызванной хаотическими судорожными сокращениями сердца больного. Его нормальная работа восстанавливается пропусканием небольшого электростатического разряда при помощи прибора, называемого дефибриллятором. Такие приборы можно увидеть в местах, где бывает много людей. Сцена возвращения пациента с того света с помощью дефибриллятора является своего рода классикой для кино определённого жанра. При этом следует отметить, что в кино традиционно показывают монитор с отсутствующим сигналом сердцебиения и зловещей прямой линией, хотя на самом деле применение дефибриллятора, как правило, не помогает, если сердце пациента полностью остановилось. Нелишне будет вспомнить о необходимости металлизации самолетов для защиты от статического электричества, то есть, соединения всех металлических частей самолета, включая двигатель, в одну электрически целостную конструкцию. На законцовках всего оперения самолета устанавливают статические разрядники для стекания статического электричества, накапливающегося во время полета вследствие трения воздуха о корпус самолета. Эти меры необходимы для защиты от помех, возникающих при разряде статического электричества, и обеспечения надежной работы бортового электронного оборудования. И самое главное, учёные пришли к выводу, что статическому электричеству, точнее его разрядам в виде молний, мы, вероятно, обязаны появлению жизни на Земле. В ходе экспериментов в середине прошлого века, с пропусканием электрических разрядов через смесь газов, близкую по составу газов к первичному составу атмосферы Земли, была получена одна из аминокислот, которая является «кирпичиком» нашей жизни. Для укрощения электростатики очень важно знать разность потенциалов или электрическое напряжение, для измерения которого придуманы приборы, называемые вольтметрами. Ввел понятие электрического напряжения итальянский учёный 19-го века Алессандро Вольта, по имени которого и названа эта единица. В своё время для измерения электростатического напряжения использовались гальванометры, названные по имени соотечественника Вольта Луиджи Гальвани. К сожалению, эти приборы электродинамического типа, вносили искажения в измерения. К систематическому изучению природы электростатики учёные приступили со времён работ французского учёного 18-го века Шарля Огюстена де Кулона. В частности, он ввёл понятие электрического заряда и открыл закон взаимодействия зарядов. По его имени названа единица измерения количества электричества - кулон. Правда, ради исторической справедливости, надо заметить, что годами ранее этим занимался английский учёный лорд Генри Кавендиш; к сожалению, он писал в стол и его работы были опубликованы наследниками лишь спустя 100 лет. Работы предшественников, посвященные законам электрических взаимодействий, дали возможность физикам Джорджу Грину, Карлу Фридриху Гауссу и Симеону Дени Пуассону создать изящную в математическом отношении теорию, которой мы пользуемся до сих пор. Главным принципом в электростатике является постулат об электроне - элементарной частице, входящей в состав любого атома и легко отделяющегося от него под воздействием внешних сил. Помимо этого, действуют постулаты об отталкивании одноимённых зарядов и притягивании разноимённых. Первым измерительным прибором явился простейший электроскоп, изобретённый Кулоном - два листочка электропроводной фольги, помещённые в стеклянную ёмкость. С тех пор измерительные приборы значительно эволюционировали - и теперь они могут измерять разницу в единицы нанокулон. С помощью особо точных физических приборов, российский учёный Абрам Иоффе и американский физик Роберт Эндрюс Милликен независимо друг от друга и почти в одно и то же время сумели измерить электрический заряд электрона. Ныне, с развитием цифровых технологий, появились сверхчувствительные и высокоточные приборы с уникальными характеристиками, которые из-за высокого входного сопротивления почти не вносят искажений в измерения. Помимо измерения напряжения, такие приборы позволяют измерять и другие важные характеристики электрический цепей, таких, как омическое сопротивление и протекающий ток в широком диапазоне измерений. Самые продвинутые приборы, называемые из-за их многофункциональности мультиметрами, или, на профессиональном жаргоне, тестерами, позволяют измерять также и частоту переменного тока, емкость конденсаторов и осуществлять проверку транзисторов и даже измерять температуру. Как правило, современные приборы имеют встроенную защиту, не позволяющую вывести прибор из строя при неправильном применении. Они компактны, просты в обращении и безопасны в работе - каждый из них проходит через ряд испытаний на точность, проверяется в тяжёлых режимах работы и заслужено получает сертификат безопасности. Спасибо за внимание! Если вам понравилась это видео, пожалуйста, не забудьте подписаться на наш канал!
Древнеримский философ Сенека, подразделяя огонь на два вида — земной и небесный, утверждал, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Но главное отличие небесного огня от земного состоит в том, что он не жжет, не воспламеняет предметы и его нельзя погасить водой.
Когорты римских легионеров, устраивая ночной бивак, втыкали в землю свои копья, окружая лагерь своеобразным забором. Когда погода предвещала ночную грозу, часто на остриях копий зажигались синие кисточки «небесного огня». Это был хороший знак от небес: с античных времен такое свечение называлось огнями Диоскуров, которые считались небесными покровителями воинов и мореходов.
Спустя 2000 лет, в более просвещенные XVII- XVIII века это явление приспособили для предупреждения о грозе. Во многих европейских замках на возвышении устанавливалось копье. Поскольку огонь Диоскуров днем не виден, стражник регулярно подносил к острию копья алебарду: если между ними проскакивали искры, следовало тут же звонить в колокол, предупреждая о близкой грозе. Естественно, в это время явление уже не называлось языческим именем, а поскольку чаще всего такое свечение возникало на шпилях и крестах церквей, то появилось множество местных названий: огни святых Николая, Клавдии, Елены и, наконец, святого Эльма.
В зависимости от того, на чем возникает «небесный огонь», он может принимать разные формы: равномерного свечения, отдельных мерцающих огоньков, кисточек или факелов. Иногда он настолько напоминает земное пламя, что его пытались тушить. Бывали и другие курьезы.
В 1695 году в Средиземном море гроза застала парусное судно. Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут же на разных частях рангоута корабля появилось свыше 30 огней святого Эльма. На флюгере грот-мачты огонь достигал полуметра в высоту. Капитан, по-видимому, принявший до этого пинту рома, послал матроса на мачту снять огонь. Поднявшись наверх, тот крикнул, что огонь шипит, как рассерженный кот, и сниматься не хочет. Тогда капитан приказал снять его вместе с флюгером. Но как только матрос коснулся флюгера, огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно.
Чуть раньше, 11 июня 1686 года, «святой Эльм» снизошел на французский военный корабль. Находившийся на его борту аббат Шаузи оставил потомкам личные впечатления от встречи с ним. «Дул страшный ветер, — писал аббат, — 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, ярко светились, прыгали и вовсе не обжигали. Все ощутили запах серы. Блуждающие огни чувствовали себя на корабле как дома. Это продолжалось до рассвета».
30 декабря 1902 года пароход «Моравия» находился вблизи островов Зеленого мыса. Капитан Симпсон, заступив на вахту, собственноручно сделал запись в судовом журнале: «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. Свечение сопровождалось странным шумом: словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава».
Возникают огни святого Эльма и на воздушных судах. Штурман А. Г. Зайцев оставил о своем наблюдении следующую запись: «Это было летом 1952 года над Украиной. Мы со снижением проходили грозовую облачность. За бортом потемнело, как будто наступили сумерки. Вдруг мы увидели, как по передней кромке крыла заплясали светло-синие языки пламени высотой сантиметров двадцать. Их было так много, что крыло, казалось, горело по всему ребру. Минуты через три огни исчезли так же неожиданно, как и появились».
Наблюдают «небесный огонь» и специалисты, которым это положено по роду работы. В июне 1975 года сотрудники Астраханской гидрометеорологической обсерватории возвращались с работы на севере Каспия. «В полной темноте мы выбрались из зарослей тростника и пошли по мелководью к моторной лодке, оставленной в двух километрах от берега, — записал позже кандидат геолого-минералогических наук Н. Д. Герштанский. — Где-то на севере вспыхивали зарницы. Неожиданно волосы у всех нас засветились фосфоресцирующим светом. Язычки холодного пламени появились и возле пальцев поднятых рук. Когда мы подняли мерный шест, его вершина осветилась так ярко, что можно было прочесть бирку завода-изготовителя. Все это продолжалось минут десять. Интересно, что ниже метра над поверхностью воды свечение не возникало».
Но огни святого Эльма появляются не только перед грозой. Летом 1958 года сотрудники Института географии проводили метеоизмерения по программе Международного геофизического года на леднике в Заилийском Алатау на высоте 4000 метров. 23 июня началась метель, похолодало. В ночь на 26 июня метеорологи, выйдя из домика, увидели удивительную картину: на метеоприборах, антеннах, сосульках на крыше домика появились голубые языки холодного пламени. Появилось оно и на пальцах поднятых рук. На осадкомере высота пламени достигала 10 сантиметров. Одна из сотрудниц решила дотронуться карандашом до пламени на крючке градиентной штанги. В то же мгновение в штангу ударила молния. Людей ослепило и сбило с ног. Когда они поднялись, огонь исчез, но через четверть часа возник на прежних местах.
На юге Тверской области находится курган Родня. Вершина его поросла хвойным лесом, и туда местные жители стараются не заходить, поскольку курган пользуется недоброй славой. Летом 1991 года группа туристов, расположившаяся неподалеку на ночевку, наблюдала странное явление: в предгрозовую погоду над деревьями на вершине кургана стали один за другим зажигаться голубые огоньки. Когда на следующий день туристы поднялись на холм, то случайно обнаружили, что некоторые деревья снабжены «молниеотводами» в виде обвивающейся вокруг стволов медной проволоки. По-видимому, нашлись шутники, пожелавшие как-то использовать дурную славу холма.
Природа огней святого Эльма несомненно связана с электрическими процессами в атмосфере. В хорошую погоду напряженность электрического поля у земли составляет 100-120 В/м, то есть между пальцами поднятой руки и землей она будет достигать примерно 220 вольт. К сожалению, при весьма мизерном токе. Перед грозой эта напряженность поля возрастает до нескольких тысяч В/м, а этого уже достаточно для возникновения коронного разряда. Тот же эффект может наблюдаться в снежных и песчаных бурях и вулканических облаках.
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.
Огни святого Эльма
Огнями святого Эльма мореходы называют яркое свечение, вызываемое накоплением электрического заряда во время грозы, которое часто появляется на мачтах и реях кораблей. Это свечение можно увидеть и вокруг пробивающегося через тучу самолета, а иногда и просто в высокогорных районах, когда грозовая туча проходит над высоким пиком. Это поразительное природное явление с интригующе-романтическим названием относится к виду тихих электрических разрядов. В естественных условиях оно наблюдается исключительно в ночное время в виде светящихся кисточек, струй, шлейфов, покрывающих острия и шпили высоких строений, оснастку судов и вершины других возвышающихся предметов. Для неподготовленного человека это довольно пугающее зрелище - кажется, что окружающие предметы охвачены каким-то потусторонним пламенем, причем зачастую это сопровождается легким сухим потрескиванием, будто горит куча хвороста. «В течение целого часа в небе полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, нок-рей, концы подъемных стрел - все светилось. Казалось, на всех штагах через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на концах мачт и нок-рей засветили яркие огни. Словно мириады цикад поселились в оснастке, или с треском горел валежник и сухая трава», - писал капитан парохода «Моравия» А. Симпсон.
Легенда связывает появление чудесного свечения со святым Эльмом (Эразмом, или Эрасмусом), покровителем моряков Средиземноморья, который, как рассказывают, умер в море во время сильного шторма. Перед смертью он обещал морякам, что непременно явится им в том или ином виде, чтобы сообщить, суждено ли им спастись. Вскоре после этого на мачте появилось странное свечение, которое они и восприняли как явление либо самого святого, либо посланного им знака во исполнение своего обещания.
В некоторых других источниках происхождение термина «огни святого Эльма» связывают с названием религиозного праздника в честь святого Эльма, когда над одной из церквей верующие увидели светящиеся верхушку и крест. Быстро разнесшаяся молва, раздутая религиозным экстазом прихожан, обеспечила популярность этого «знамения». Загадочному феномену, возможно, было бы дано другое название, если бы верующие знали, что подобные «чудеса» наблюдались в другом месте и в другое время. Так, в Древней Греции это явление называлось «огнями Кастора и Поллукса» - по имени мифических братьев-близнецов, которым Зевс дал бессмертие, превратив их в две самые яркие звезды в созвездии Близнецов.
Исторические документы того времени зафиксировали появление огней святого Эльма среди греческих воинов перед решающими морскими и сухопутными сражениями, победы в которых прославили впоследствии греческое оружие. Позднее диковинные огни стали называться Еленой в честь сестры светящихся братьев-близнецов. Плиний сообщает, что в его времена путешественники считали добрым знаком появление двойных огней, ибо тогда судно явно находилось под покровительством Близнецов; если же огонь был одиночный, то это воспринималось как дурной знак и предзнаменование кораблекрушения. Греки-христиане без излишних затруднений переименовали их в огни святой Елены в честь благочестивой императрицы, совершившей поездку на Святую землю в поисках истинного Креста. В Испании и Португалии их называли «Corpus Santo», подразумевая воплощение святого Эльма. Подобные диковинные огни нашли документальное отражение и в летописях на Руси. Например, в Начальной летописи, датируемой 1618 г., можно прочесть следующее: «В день И февраля месяца в Печерском монастыре явился столп огнен от земли до небеси, а молния осветиша всю землю, и в небеси прогреме в час первый нощи, се же столп первее ста на трапезнице камяной, яко не видете бысть креста, и постояв мало, соступи на церковь и ста над гробом феодосевьевым».
Вполне закономерно, что суеверные люди принимали описываемое природное явление за небесное «знамение», особенно если видели свечение высоко расположенных над землей церковных крестов. Служители культа использовали этот феномен для усиления религиозности среди верующих. А в Швейцарских Альпах жители использовали огни святого Эльма для своеобразного прогноза грозы. На возвышенном месте (например, на стене замка) водружалось копье с деревянным древком. Стражник замка время от времени подносил к этому копью алебарду, и если появлялись искры, он звонил в колокол, предупреждая крестьян, пастухов и рыбаков о приближающейся грозе.
Но особенно благоговейно к этому явлению относились моряки. Их охватывал радостный трепет, когда в обстановке низко летящих облаков на концах мачт вдруг возникало свечение - символ того, что Святой Эрасмус принял судно под свое покровительство. И поскольку чудесные огни обычно появляются тогда, когда самый пик шторма уже позади, счастливое «знамение» обычно сбывалось, и корабль выходил победителем в битве с волнами. Так, Христофор Колумб сумел подбодрить свою упавшую духом команду, указав на священные огни на верхушке мачты как на предсказание скорого окончания их изнурительного похода. В дни парусного мореходства считалось счастливой приметой, когда волшебные огни оставались наверху среди мачт, и предвещало беду, если огни спускались на палубу. Некоторые моряки верили, что это душа погибшего капитана или другого морского товарища, возвращающаяся на корабль, чтобы предупредить о кораблекрушении или другом бедствии. Считалось опасным подходить к свечению близко или пытаться прикоснуться к нему, а если оно появлялось в виде нимба вокруг чьей-то головы, то это означало скорую смерть и переход в мир ангелов.
В настоящее время природа этого красивого и захватывающего явления разгадана наукой. Свечение огней святого Эльма возникает в наэлектризованной атмосфере, когда величина напряженности электрического поля в атмосфере у острия достигает порядка 500 В/м и выше. Этот тлеющий разряд сходен с огнями неоновых реклам и возникает вследствие стекания электрического заряда с острых концов различного рода предметов. Как известно, все тела состоят из положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы притягиваются друг к другу, и если их разъединить, то они всячески стремятся соединиться вновь. Когда у основания облака скапливаются отрицательно или положительно заряженные частицы, то они способствуют возникновению противоположного заряда на поверхности земли. Между землей и облаками образуются потоки заряженных частиц, и когда они начинают двигаться с большой скоростью, то на небе появляются яркие вспышки молний. Если заряды не имеют возможности накопиться до возникновения желаемой разрядки, так как где-то произошла их «утечка», то молнии не могут образоваться. Именно по такому принципу работают громоотводы - верхушка громоотвода способствует «утечке» электронов и предотвращает вспышки молний. Таким образом, огни святого Эльма - естественное свечение, которое сопровождает атмосферные электрические «утечки» зарядов.
Огни святого Эльма иногда можно видеть зимой во время метелей или в сухую погоду с пыльными ветрами (например, во время песчаных бурь). В этом случае необходимое условие для появления свечения - наличие в сухом воздухе твердых диэлектрических частиц песка, пыли или снега, переносимых ветром. При взаимном трении частицы «аэрозоля» электризуются, что приводит к локальному увеличению напряженности электрического поля и вызывает появление электрических разрядов. Порой эти огни, венчая коров, пасущихся в долинах предгорий, превращают их в невиданных сверхъестественных чудовищ.
Имеются свидетельства, что таинственное свечение возникает также во время извержений вулканов, когда воздух насыщен вулканических пеплом и частицами выбрасываемой породы.
Но чаще всего феномен чудесных огней наблюдают в горах, причем явление достигает максимума, когда основание облака почти касается земли. Не исключено, что горевший и несгоравший куст, в виде которого Бог беседовал с Моисеем на Синайской горе, был ни чем иным, как огнями святого Эльма. Полагают, что свечение более яркое и красноватое, когда грозовое облако на своей нижней границе имеет отрицательный заряд. А если нижняя часть облака заряжена положительно, свечение слабее и имеет голубоватый оттенок, что встречается значительно реже.
Впрочем, для корабельных радистов огни святого Эльма создают особые трудности, сильно электризуя радиоантенну. Порой этот светящийся феномен можно увидеть и на самолетах, где огнями венчаются винты и различные заостренные части корпуса. Но появление этого феномена отнюдь не радует пилотов вследствие сильных статических помех.
Для устранения негативного действия на самолетах устанавливаются специальные разрядники в виде металлических метелочек, закрепленных на некотором расстоянии друг от друга. Эти разрядники не дают накопиться на корпусе заряду большой величины, а появляющийся заряд постепенно «сцеживается» в атмосферу.
Из книги Моя летопись: 1999-2007 автора Москвина Татьяна ВладимировнаОГНИ ОТЕЧЕСТВА Мы примерно в пяти минутах от активного поиска иностранных шпионов, агентов и вредителейВ прошлой статье, написанной еще до выборов, я ляпнула следующее: «Наши простодушные предки, составлявшие летописи, давно сопрягли бы в уме фигуру правителя с
Из книги Газета Завтра 809 (21 2009) автора Завтра ГазетаАндрей Смирнов ОГНИ БАРТО Барто. Секс, насилие и хорошее настроение. ("Восход") 2009Скандальный проект из "города-героя" Люберцы уже третий год беспокоит музыкальную аудиторию. Тандем Мария Любичева - Алексей Отраднов, несмотря на мягкие руссоистские фамилии, выдаёт городу и
Из книги Газета День Литературы # 99 (2004 11) автора День Литературы ГазетаСергей Шаргунов ПЛОДЫ И ОГНИ 1 Пусть хрусты хранит толстокожий арбуз, желания женские - дыня. Когда я подкидывал царственный груз, горела ладонь, как гордыня. Холеная дыня, сегодня тебя, в живот загорелый вжимая, подумал, сырыми когтями скребя: "А вдруг ты
Из книги Измененное состояние. История экстази и рейв-культуры автора Коллин Мэттью Из книги Из боя в бой. Письма с фронта идеологической борьбы автора Жуков Юрий АлександровичДекабрь 1947. Огни Бродвея Обстоятельства сложились так, что мне довелось прожить подряд - в нынешнем и в прошлом году - по три месяца в Нью - Йорке в разгар театрального сезона. Я и мои друзья, освещавшие для советской печати сессии Генеральной Ассамблеи ООН, жили в
Из книги 100 знаменитых загадок природы автора Сядро Владимир ВладимировичЭТИ ЗАГАДОЧНЫЕ БЛУЖДАЮЩИЕ ОГНИ Отправляясь в увлекательное путешествие в мир загадок и чудес природы, нельзя обойти вниманием такую интересную проблему как блуждающие огни. Ученые многих стран, рассматривая природу этого явления, выдвигают множество удивительных
Из книги Врата в будущее. Эссе, рассказы, очерки автора Рерих Николай КонстантиновичОгни испытания «И если труба будет издавать неопределенный звук, кто станет готовиться к сражению?» (Коринф. 14:8) Про одного святого говорили, что даже при упоминании о зле, он чувствовал боль. Не следует считать такого святого белоручкой, но скорее нужно изумляться его
Из книги Литературная Газета 6446 (№ 3 2014) автора Литературная ГазетаКакие огни ярче Перед самым Новым годом интернет взорвала очередная новость: отправлен в отставку главный редактор выходящего в Новосибирске журнала "Сибирские огни" Владимир Берязев. Решение было принято с сугубой чиновничьей «грамотностью»: впереди длинные
Из книги Вторая мировая (июнь 2007) автора Русская жизнь журналОгни небольшого города Вступил в силу приговор Югорского районного суда Ханты-Мансийского автономного округа, вынесенный в отношении Ольги Зайцевой по факту растраты и мошенничества.В ходе расследования преступления установлено, что неработающая жительница Югорска
Из книги С Потомака на Миссисипи: несентиментальное путешествие по Америке автора Стуруа Мэлор Георгиевич Из книги Психоз планеты Земля автора Островский Борис ИосифовичЧасть I Огни в океане Самое удивительное в тайнах то, что они существуют. Гильберт Кит Честертон Хроника, леденящая душу Этот день не предвещал ничего дурного. И уж тем более – страшного, эхом отозвавшегося во всех концах света. Между тем даже скупая хроника того дня
Из книги Дизайн техносферы [Очерки эволюции] автора Курушин Владимир ДмитриевичОгни в океане Восемнадцать лет прошло с тех пор, как в голове Христофора Колумба зародился дерзкий и величественный замысел – достичь восточных берегов Индии, обогнув земной шар. И вот 3 августа 1492 года флотилия, состоявшая из трёх кораблей, покинула портовый город Палос,
Из книги Железный бульвар автора Лурье Самуил Аронович Из книги Бабай всея Руси автора Мурзагулов РостиславОГНИ БОЛЬШОГО ДОМА Все думаю: стоит ли разрушать Большой Дом - зловещее творение Ноя Троцкого на Литейном, - этот собор, так сказать, Пляса на крови?Разрушить до основания, вернее - вырвать с корнем, с подземными этажами - размолоть в щебень, вывезти и торжественно
Из книги Загадки звездных островов. Книга 3 автора Родиков ВалерийОгни После этого визита я понял, что ходить к Бабаю за вводными не надо, а надо ходить, если есть необходимость рассказать о чем-то, что ему стоит знать, сказать, что ты предпринимаешь и спросить, все ли ты правильно делаешь. Одним словом – нужно было задавать вопросы
Из книги автораОгни в сумеречном небе ПЕТРОЗАВОДСК, 2 °CЕНТЯБРЯ 1977 ГОДАПеред самым рассветом над горизонтом вспыхнула яркая звезда. Прорезан небосвод, она довольно медленно поднималась вверх, пульсируя искрящимся красноватым спетом. Затем плавно повернула влево, обозначив дугу, и