Коронные разряды или огни святого эльма

Огни святого Э́льма или Огни святого Э́лмо — 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. 

Коронные разряды или огни святого Эльма

Огни святого Эльма на мачтах корабля

Коронные разряды или огни святого Эльма

Может возникать на обшивке самолёта, попавшего в облако вулканического пепла.

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.

Коронные разряды или огни святого Эльма

Коро́нный разряд — это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях.

Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода).

Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка.

Коронные разряды или огни святого Эльма

Коронный разряд на защитном кольце (экране) высоковольтной воздушной линии электропередачи напряжением 500 кВ

Коронные разряды или огни святого Эльма

Коронный разряд на зубцах металлической шестерни

Коронные разряды или огни святого Эльма

Коронный разряд на обмотке высоковольтной катушки

Возникает при сравнительно высоких давлениях (порядка атмосферного) в сильно неоднородном электрическом поле. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности  (острия, тонкие провода). Когда напряжённость поля достигает предельного значения для воздуха (около 30 кВ/см), вокруг электрода возникает свечение, имеющее вид оболочки или короны (отсюда название).

На линиях электропередачи возникновение коронного разряда нежелательно, так как вызывает значительные потери передаваемой энергии.

С целью сокращения потерь на общую корону применяется расщепление проводов ЛЭП на 2, 3, 5 или 8 составляющих, в зависимости от номинального напряжения линии.

Составляющие располагаются в углах правильного многоугольника (или на диаметре окружности, в случае расщепления на 2 составляющих), образуемого специальной распоркой.

В естественных условиях коронный разряд может возникать на верхушках деревьев, мачтах — т. н. огни святого Эльма.

Коронные разряды или огни святого Эльма

Название, «огни святого Эльма», 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.

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.

Трансформатор Те́сла, также катушка Тесла — устройство, изобретённое Николой Тесла и носящее его имя. Является резонансным трансформатором, производящим высокое напряжение высокой частоты. Прибор был запатентован 22 сентября 1896 года как «Аппарат для производства электрических токов высокой частоты и потенциала».

Коронные разряды или огни святого Эльма

Разряды с провода на терминале

Коронные разряды или огни святого Эльма

Разряд трансформатора Тесла

Коронные разряды или огни святого Эльма

  • Разряд с конца провода
  • Святой Эразм

Эразм Антиохийский, или Эразм Формийский, также Эльм и Эрмо — христианский святой, почитается как мученик. Родился в Антиохии, жил в Формии. Умер около 303 года. В Католической церкви входит в число четырнадцати святых помощников, память совершается 2 июня.

  1. Эразм покровитель средиземноморских мореплавателей. 

Согласно легенде палачи вынули его внутренности, намотав их на лебёдку. Эразм имел своим атрибутом подъёмный ворот (лебёдку), и это было, согласно некоторым авторам, источником легенды о его мученической смерти.

  • После разорения Формии сарацинами мощи и культ святого переместились в соседнюю Гаэту, где поныне находится кафедральный собор в честь святого.
  • Святой Эразм Формийский
  • История

С самых юных лет Эразм посвятил свою жизнь служению Богу, и в зрелые годы он был возведен в сан епископа города Формии (Италия).

Во время гонений на христиан императоров Диоклетиана и Максимиана он оставил свою кафедру и удалился в Ливанские горы, где скрывался семь лет.

Однажды явился ему Ангел и сказал: «Эразм! Никто не победит врагов, если будет спать. Иди же в город свой, мужественно подвизайся и победишь врагов».

Внимая голосу, святой вышел из своего уединения. На пути ему встретились воины, которые спросили о вере его. После того как Эразм объявил себя христианином, он был схвачен и приведен в Антиохию на суд к императору Диоклетиану.

Несмотря на жестокие пытки, епископ провозглашал Слово Божье и обличал нечестивость римского правителя. После истязаний святой был окован железными цепями и брошен в темницу, откуда его чудесным образом вывел Ангел, сказав: «Иди за мною, я отведу тебя в Италию.

Много людей и там ты приведешь ко спасению».

Оказавшись в городе Ликий Эразм продолжил проповедовать и учить вере в Иисуса Христа. Там же он совершил чудо и воскресил сына одного знатного человека, после чего к христианству обратилось десять тысяч человек.

Узнав об этом, император Западной части Римской империи Максимиан приказал схватить святого и привести его на суд. И перед этим императором святой смело исповедал веру свою.

Его били и угрожали распятием на кресте, если он не отречется от Христа и не поклонится языческим богам. Когда Эразм спросил, где же находятся те боги, которым он должен принести жертву, его отвели в храм Юпитера.

Здесь святой помолился, и все идолы попадали, из храма вышел огонь и опалил многих язычников, а император вынужден был бежать из города.

Оставшись на свободе, Эразм окрестил множество людей, и затем ушел в город Сирмий, где был снова схвачен и подвергнут мучениям (на святого надели медную броню и посадили на раскаленное ложе, прибив ноги к земле гвоздями; вокруг все обложили дровами, пропитанными смолою и маслом).

Однако пытка не принесла ему никакого вреда, это чудо настолько потрясло присутствовавших, что около 400 тысяч человек уверовали во Христа, некоторые из них сразу же приняли мученическую смерть, а император, боясь народного возмущения, удалился в свой дворец.

Архангел Михаил освободил Эразма от оков и привел его в епископию, где святой продолжал проповедовать Евангелие. Там святой и скончался в 303 году.

Житие святого

Житие святого было написано на латинском и греческом языках в VII – начале IX в. «Мученичество» святого Эразма представляет собой типичную для италийской агиографии византийского и поствизантийского периода легенду в восточном стиле, содержащую большое количество недостоверных сведений.

Вероятно, она даже является смешением более ранних агиографий нескольких святых: например, в Мартирологе Узуарда (IX в.

) под 25 ноября содержится память мученика Эразма из Антиохии; возможно, также, что Эразм был сирмийским исповедником, который скончался в Формиях (при этом не исключено, что мощи мученика были перенесены в Формии после того, как в конце IV в. Сирмий был захвачен готами).

Латинская версия жизнеописания святого была известна в IX в. святому Адону, архиепископу Вьеннскому. Между 1078 и 1088 гг. «Мученичество» было переработано монахом Иоанном Каэтаном (впоследствии папа Римский Геласий II).

В этой версии упоминается ряд вымышленных подробностей, например о посещении Эразмом Лихнида (отождествляемого с Охридом) и Смирны, а также о Формийском епископе Пробе, который якобы похоронил тело мученика после смерти. Геласий II известен также тем, что освятил в базилике святого Петра в Риме алтарь во имя Эразма.

Существует также стихотворная обработка жития святого в «Золотой легенде» Иакова Ворагинского.

Память святому Эразму под 2 июня значится в мраморном Неаполитанском календаре (первая половина IX в.), а также в Синаксаре Константинопольской церкви (архетип конца X в.).

Культ святого Эразма в Западной Европе

Имя святого Эразма (латинское написание – Erasmus, греческое – Ερασμος; в русской традиции – Еразм, в западной – Эльм) впервые упоминается в италийской редакции Мартиролога блаженного Иеронима (первая половина V в.). В 590 г.

 папа Римский святой Григорий I Великий в послании к епископу Багауду писал о мощах святого, хранящихся в Формиях, а также о монастыре архангела Михаила, святых Максима, Эразма и Юлианы в Неаполе и о монастыре святого близ горы Соракт (ныне Соратте).

Интересно, что во время археологических раскопок под церковью святого Эразма в Формии были обнаружены остатки мартирия – прямоугольного здания с апсидой, воздвигнутого во второй половине IV в. на территории римского загородного некрополя, где находилась гробница святого с граффити (ER[ASMVS]).

Из источников также известно, что в Риме на Целийском холме находился монастырь во имя Эразма, где подвизался святой Адеодат I (615 – 618 гг.), который став Римским папой, расширил и перестроил обитель.

В конце VIII или первой половине IX в. крипта под церковью святого Эразма, служившая усыпальницей Формийских епископов, была перестроена и расширена. Однако к этому времени сам город пришел в упадок, и его население сосредоточилось в замках Мола и Кастеллоне, а сама епископская кафедра постепенно была перенесена в близлежащую крепость Гаэта.

Читайте также:  Как безопасно сделать освещение в подвале гаража и жилого дома

В середине IX в. Формии подверглись нападению арабов, которые уничтожили город. После этого мощи святого были перенесены в Гаэту и положены в церковь Богоматери. Позже в этом городе при участии правителя Доцибила II (933 – 954 гг.) началось строительство нового кафедрального собора во имя Богоматери и Эразма. Храм был освящен в 1106 г.

папой Римским Пасхалием II. Впоследствии этот собор неоднократно перестраивался, в 1148 –1279 гг. там была сооружена колокольня, ставшая символом города. До настоящего времени в крипте храма под алтарем покоятся мощи святых Эразма, Маркиана Сиракузского и других святых. В 1587 г. глава святого Эразма была перенесена из Гаэты в г.

Эвора (Португалия).

Частицы мощей святого находились во многих городах Европы, в том числе в двух церквах Кельне, с начала XV в. в одном из соборов Праги, хранились под главным алтарем церкви святого Иакова (Сан-Джакомо Маджоре) в Болонье.

В XIV в. на прирейнских землях святой Эразм стал почитаться в числе 14 святых помощников. К нему обращались, ища помощи при заболеваниях кишечника, коликах, судорогах (интересно, что одним из символов его мученичества стал ошибочно считаться судовой подъемный ворот, лебедка, на который палач якобы накрутил внутренности святого).

Святой Эразм считался покровителем токарей и ткачей. В Испании, Италии, Португалии также рассматривался как патрон корабелов и мореплавателей.

В его честь, например, названы электрические разряды, возникающие на верхушке корабельной мачты во время грозы как знак, символизирующий помощь и поддержку святого («Огни святого Эльма», в одном из эпизодов «Мученичества» святого описан случай, когда в Эразма ударила молния, но несмотря на это он продолжил свою проповедь перед язычниками).

Почитание святого у южных славян и на Руси

Святой Эразм почитался также и славянскими народами, считалось, что именно этого святого следует рассматривать как покровителя Охрида (из-за отожествления города с античным Лихнидом) и как основоположника местной церковной иерархии. Судя по наличию русских списков службы XII – XIV вв.

в эпоху Первого Болгарского царства, культ святого был распространен на всей территории страны. В Размо, например, находятся посвященные Эразму раннехристианская 3-нефная базилика и пещерная церковь с фресками.

Однако позднее почитание святого приобрело узкий региональный характер (в границах Охридской архиепископии и даже только в Охриде).

Пространное «Мученичество» святого Эразма было переведено на славянский язык не позднее XII в. Язык перевода лишен ярких регионально-диалектных примет, но, исходя из мест позднейшего почитания святого, гипотетически его можно связывать с Охридом.

Текст жития сохранился в ряде списков исключительно восточнославянского происхождения, старшие из которых находятся в пергаменном Успенском сборнике, датируемом не позднее рубежа XII и XIII вв., и в чрезвычайно близком к нему по составу житийной части (но не последовательности текстов) сборнике сер. XV в.

Во второй четверти XVI в. «Мученичество» было включено в состав Великих Четьи-Минеи. Краткое Житие Эразма, составленное на основе текста «Мученичества», было включено в пространную редакцию древнерусского Пролога в третьей четверти XII в. под 4 мая.

Эта дата празднования утвердилась в современном календаре Русской православной церкви (в новом стиле – 16 мая), хотя в русских месяцесловах до XV в. память святому не встречается.

homofestivus.ru

Огни святого эльма

Редкое явление природы наблюдается при конкретных природных условиях рядом с вершинами острых предметов. Рождаются они под действием сил естественного электричества, когда увеличивается напряженность электрического поля в местах с острыми предметами.

Это случается во время грозы, а зимой среди больших метелей. Возникающее рядом с острием свечение и называются огнем Эльма. Впервые версии их связи с атмосферным электричеством появились в XVIII столетии по результатам опытов Бенджамина Франклина.

Исторические сведения

Огни святого Эльма — природное явление с мистическим пламенем, от которого не возникали ожоги, были известны в древности. Они назывались огни «Кастора и Поллукса» (именем мифологических близнецов) во времена античности.

В древних письменных источниках о путешествии Колумба, Магеллана, Дарвина рассказывается о появлении загадочных свечений. Информация средних веков подтверждает возникновение их на шпиле Святого Эльма в Германии, что стало одной из версий появления названия.

Огни видели высоко в горах, на вершинах деревьев, в пустынях среди песчаных бурь, в период извержения вулканов, на морских просторах.

Светятся многие предметы:

  • скалы;
  • мачта;
  • верхушки деревьев;
  • рога животных, обычные волосы;
  • летящие самолеты;
  • обычные удочки.

Предполагается, что несгорающий библейский куст на Синайской горе — это те же огни Эльма.

Происхождение названия

Основной легендой, объясняющей название огней, считается, что Святой Эльма был католическим покровителем моряков. Умирая во время грозы на палубе корабля, он пообещал морякам, что будет и на том свете молиться за их судьбу и предупреждать о любой опасности в море.

В качестве предупреждения он будет посылать танцующие огоньки. С той поры они стали добрым знаком для моряков. Их появление говорило о скором окончании грозы. Огоньки нельзя было потушить, они не опускались на палубу, поднимаясь с любого обломка мачты.

В случае, когда огни возникали на палубе или туловище человека, надо было ожидать неприятностей.

Внешний вид

Огни святого Эльма имеют разную форму и оттенки свечения. С научной точки зрения они называются коронным разрядом. Название произошло от вида свечения на электродах сложной формы. Оно напоминает корону.

Если из острия электрода вылетает много искр, то создается впечатление танцующих язычков света. Огни Эльма могут быть в виде равномерного свечения, небольших огоньков и факелов, похожих на пожар. Их цвет определяется составом ионизированного газа.

Кислород и азот являются веществами, максимально содержащимися в атмосфере. Они создают свечение светлого, голубого оттенка.

Где и кому встречается явление

Редкое природное явление возникает на острых концах предметов, находящихся на большой высоте. Это происходит в момент образования электрического поля напряженности около 500 В /м. Часто такая ситуация случается во время грозы, зимних метелей, песчаных бурь, извержений вулканов.

Морякам

В судовых журналах многих кораблей есть описание огней. Знаменитые путешественники Магеллан, Колумб, Чарльз Дарвин, служивший на корабле «Бигль», описывают пляску «танцующего пламени».

Огонь потушить из-за боязни возникновения пожара нельзя.

Во время кратковременного танца раздается шипящий или свистящий звук. У моряков Колумба вид огней вызвал улучшение настроения, надежду на счастливый исход путешествия.

Пилотам

Чаще всего огни Эльма наблюдают люди, летящие в самолетах. Они могут появиться на крыльях, пропеллере, лобовом стекле во время пролета через грозовые тучи. Это не просто красивое зрелище, но и очень опасное явление. Возникающие разряды могут быть очень сильными, создавать помехи используемому оборудованию.

Интересным примером является случай с британским лайнером, попавшим в облако вулканического пепла над островом Ява. Огни окружили все двигатели самолета и вывели их из строя.

Приборы не показали приближение грозы, не зафиксировали нарушений в работе систем самолета.

Опыт, усилия пилотов помогли избежать аварии и посадить лайнер в аэропорту Джакарты.

Альпинистам

Покоряя горные вершины, альпинисты встречаются со многими трудностями и загадками природы. Часто случается, что ледорубы, пальцы, рога животных, деревья начинают зажигаться необычными факелами пламени. Это не радуга, гало или сполохи северного сияния, а огни Эльма. О них ходит много слухов, легенд.

А жители поселений в Швейцарских Альпах использовали огни для определения погоды на ближайшее время. Для этого они крепили копье с деревянной ручкой на стене дома. Стражник древних замков периодически подносил к нему алебарду. Если возникали искры, он звонил в колокол, предупреждая о приближении грозы.

Научное объяснение огней

Физики давно доказали, что создателем огней Эльма является атмосферное электричество. Первым это предположения высказал Бенджамин Франклин в XVIII столетии при проведении опытов с электрическими разрядами.

Перед грозой в атмосфере появляется много ионизированных элементов, создающих электромагнитное поле. Его напряжение быстро растет и создает условия для зарождения энергетического потока частиц в виде снежной лавины.

Их максимальная концентрация появляется рядом с острыми предметами в виде светящейся ионизированной плазмы. Она не двигается как молния, а зажигается на конкретном месте.

Причины возникновения

Во время грозы у оснований облаков скапливаются заряженные частиц (положительные или отрицательные). У земли появляются элементы противоположного заряда. Образующиеся потоки создают условия для рождения молнии. Громоотвод создает канал для прохождения лишнего заряда из атмосферы. Эту же функцию выполняют острые предметы для «стекания» атмосферного электричества, формируя вспышки.

Коронный разряд

Тлеющий, или коронный, разряд в атмосфере возникает при наличии электрического поля с большим неоднородным потенциалом.

Самое высокое значение неоднородности находится рядом с острыми предметами, расположенными на определенной высоте. Во время грозы (движения торнадо) образуются условия для образования ионной лавины, рождающей голубое свечение.

Причиной образования потока ионов является песчаная пыль, пепел вулканов, любые явления, ионизирующие воздух.

Главным условием зарождения разряда рядом с острым концом электрода считается наличие электрического поля с более высокой напряженностью, чем на пути между электродами, формирующем разность потенциалов.

Читайте также:  Как отремонтировать микроволновую печь своими руками

Огни в массовой культуре

Ушли в прошлое необъяснимые мифы, легенды, связанные с необычным явлением природы. Человек научился использовать, управлять ими для своих целей.

Искусственно созданный коронный разряд применяется в неоновых, галогенных, лампах дневного света. Его используют для уничтожения вредных частиц пыли в качестве электростатического фильтра на ксероксах, лазерных принтерах.

По значениям интенсивности коронного разряда определяется давление в лампе накаливания, эффективность ее свечения.

Специалисты нашли способы борьбы с вредным действием коронного разряда на проводах ЛЭП. Для этого провода расщепляются на несколько отдельных линий. В зависимости от климатических параметров (температуры, влажности) напряжение на линии уменьшается на конкретную величину, допускающую образования короны свечения с минимальными размерами.

Интересные факты

Несколько интересных фактов об удивительном природном явлении:

  1. Не стоит сожалеть об отсутствии красивых огней святого Эльма. Они повреждают бытовую технику, мобильные телефоны, компьютеры. Ремонт обойдется человеку дорого.
  2. Физическая природа холодного огня была раскрыта в прошлом столетии.
  3. Появление свечения вокруг головы человека связывали с его скорой кончиной.
  4. Причина редкого появления огней над равнинной территорией России связана с минимальной высотой грозовой тучи над поверхностью земли. У нас она составляет около 500 м, что недостаточно для образования потока ионизированного пучка. В горах расстояние значительно ниже.

Как образуются огни святого Эльма?

Гипотеза о том, что огни святого Эльма связаны с атмосферным электричеством, появилась еще в восемнадцатом столетии: ее высказал знаменитый исследователь Бенджамин Франклин, который одним из первых начал ставить опыты для изучения электрических разрядов. Однако полностью описать физическую природу явления ученые смогли только в двадцатом веке.

Коронные разряды или огни святого Эльма

На определенном этапе столкновения частиц приводят к образованию свечения в местах, где поле имеет особенно высокую напряженность.

Как правило, это происходит вокруг острых выступающих предметов, которыми чаще всего оказываются мачты кораблей, шпили башен или верхушки высоких деревьев. Эти места служат своеобразными громоотводами, по которым атмосферное электричество «стекает» в землю, сопровождая процесс характерным потрескиванием и запахом озона.

Летчики видят огни святого Эльма наиболее часто: они образуются на концах крыльев или лопастях пропеллеров, если самолету приходится пересекать фронт грозовых туч. Электрические разряды достигают нередко такой силы, что создают помехи для радиосвязи.

До сих пор возможны случаи гибели самолетов из-за потери управляемости, хотя сегодня каждый летательный аппарат обязательно оборудуется устройствами для нейтрализации атмосферных разрядов.

Интересная физика природы. Огни святого Эльма

Интересная физика природы. Огни святого Эльма.

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».

Огни святого Э́льма или Огни святого Э́лмо (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. 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.

Научное объяснение явления

Не смотря на множество мифологических трактовок данного природного явления, оно имеет вполне реальное научное объяснение.

Бенджамин Франклин был первым, кто поставил знак равенства между Огнем и атмосферным электричеством в 1749 году в своем описании молниеотвода, который, как он считал, может притягивать электрический огонь «из облака еще до того, как оно сможет подойти на достаточное для удара расстояние; и свет будет выглядеть вточь как «Огонь Святого Эльма».

В науке данный феномен известен как коронный или точечный разряд. Он возникает на объектах, особенно одиночных, когда потенциал электрического поля достигает значений более 1000 вольт на сантиметр. В ясную погоду значение потенциала электрического поля атмосферы равно приблизительно 1 вольт на сантиметр.

На начальной стадии образования кучево-дождевых (грозовых) облаков поле увеличивается до 5 вольт на сантиметр, и только непосредственно перед ударом молнии достигает значения более 10 тысяч (!) вольт на сантиметр. Таким образом, потенциал электрического поле атмосферы достигает высоких значений, достаточных для возникновения Огней Святого Эльма, только в грозовую погоду.

В особо сильные грозы могут светиться даже листья, трава и рога у животных. Свечение Огней Святого Эльма очень часто наблюдается на заостренных объектах в непосредственной близости от торнадо. 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 расщепляют 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. При частых столкновениях свободных электронов, ионизированных молекул (ионов) и молекул воздуха высвобождается достаточно энергии для возникновения свечения.

Если область столкновения сосредоточена в небольшом объеме, например, вокруг заостренного объекта, свечение при тусклом рассеянном свете становится видимым как голубое или бело-голубое. Коронный разряд возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих объектов-электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (заостренные объекты). Величина потенциала электрического поля зависит от геометрии объекта — чем острее вершина, тем сильнее окружающее поле. (Именно на этом принципе основана работа молниеотвода.) Таким образом, ионизация может произойти вокруг острых вершин при атмосферных условиях, которые при обычных условиях не ионизировались бы. Когда отдельная точка находится на высоте 30 — 40 метров, например мачта большого судна, коронные разряды могут возникать в электрическом поле порядка 200 вольт за сантиметр.

Экология СПРАВОЧНИК

ОГНИ СВЯТОГО ЭЛЬМА. Тихие коронные разряды в виде светящихся пучков на остриях при очень большой напряженности электрического поля атмосферы (порядка 100 тыс. В/м над гладкой поверхностью). Наблюдаются при грозах, метелях, пыльных бурях, особенно в горах. Иногда сопровождаются треском. См. тихий разряд, коронный разряд.[ …]

Читайте также:  Пример использования металлоискателя для поиска скрытой электропроводки

Огни святого Эльма представляют собой коронирую-щий слой вблизи предмета, но, как показывают современные исследования [90, 91], столь интенсивное свечение трудно объяснить классическим коронным разрядом.

Принципиальную роль здесь играют заряженные водяные капли, которые попадают в коронирующий слой с поверхности проводника и существенно усиливают разряд, увеличивая зону свечения. При этом капли выбиваются с поверхности проводника за счет самого разряда.

Хотя эта концепция огней святого Эльма недостаточно проверена, она свидетельствует о том, что реальная физическая картина данного явления сложна и требует внимательного исследования.[ …]

Как видно из этих описаний, огни святого Эльма — загадочное явление природы, его появление непредсказуемо. По своему проявлению — характеру и времени свечения— огни святого Эльма часто напоминают шаровую молнию.

Поэтому нередко огни святого Эльма принимают за шаровую молнию. Однако имеется принципиальное отличие во внешнем проявлении этих явлений.

Огни святого Эльма представляют собой свечение, которое возникает около предмета, тогда как шаровая молния — движущееся светящееся образование в воздухе.[ …]

Интересным электрическим явлением в атмосфере являются огни святого Эльма. По сути дела они представляют собой коронный разряд в окрестности отдельных проводников в грозовую погоду при высокой напряженности поля в атмосфере.

При этом вблизи проводников возникают электрические поля высокой напряженности, способные приводить к ионизации окружающего газа.

В окрестности этих проводников, так называемом коро-нирующем слое, развиваются процессы ионизации газа, ответственные за воспроизведение электронов, которые далее гибнут на электроде или уходят в область с малой напряженностью поля, где и гибнут, прилипая к молекулам кислорода.

Наряду с процессами ионизации в ко-ронирующем слое протекают также и процессы возбуждения газа, так что такой слой светит. Если смотреть на коронный разряд в темноте или при малом свете, то будет виден только светящийся коронирующий слой, который окружает проводник.[ …]

Остановимся на электрических явлениях в атмосфере, сопровождающихся излучением. Среди них мы выделим молнию и огни святого Эльма. Молния (см., например, [85, 89]) представляет собой мощный кратковременный разряд между облаком и Землей, между двумя облаками или внутри облака. Длина канала этого разряда составляет километры.[ …]

Самостоятельная проводимость возникает в атмосфере под воздействием очень больших объемных зарядов и реализуется в виде искровых (молнии), кистевых (огни святого Эльма) и коронных разрядов.[ …]

Сравнивая состояние проблемы шаровой молнии и уровень исследования других явлений в атмосфере Земли, находим, что для некоторых из этих явлений (возникновение атмосферного электричества, огни святого Эльма, смерчи), как и в случае шаровой молнии, мы не можем дать детального описания их природы. Имеется в виду такое описание, которое бы надежно выделяло совокупность процессов, составляющих основу явления. Проверенные представления о других рассмотренных явлениях появились в последние десятилетия. Все это дает нам возможность сделать вывод о том, что атмосферные явления, в основе которых лежит совокупность процессов разной природы, могут быть поняты только с использованием современного арсенала науки, и позволяет надеяться, что узловые элементы проблемы шаровой молнии, как и в случае других явлений атмосферы, будут разрешены в самое ближайшее время.[ …]

Интерес к этим явлениям вызван следующими причинами. Во-первых, эти явления по некоторым своим проявлениям напоминают шаровую молнию. Например, полярное сияние, как и шаровая молния, сопровождается свечением, а огни святого Эльма нередко принимают за шаровую молнию.

Во-вторых, часть этих явлений нередко сопровождается появлением шаровой молнии. Так, при вулканических извержениях и при распространении смерчей иногда наблюдаются шаровые молнии. И, в-третьих, имеется и чисто методический интерес к этим явлениям, которые характеризуются стихийным характером возникновения.

В каждом случае рассматриваемое явление природы представляет собой совокупность естественных процессов и в каждом случае возможность его описания, а следовательно, и предсказания, зависит от степени его экспериментального исследования.

Осмысление результатов измерений позволяет строить теоретические модели, описывающие рассматриваемые явления, причем детализация такого описания зависит от возможностей самого эксперимента.[ …]

Несмотря на сказанное выше в большой совокупности наблюдений шаровой молнии, видимо, всегда присутствует некоторая доля случаев, когда за шаровую молнию принимали другое явление, совершенно отличное по природе, например огни святого Эльма или коронные разряды на проводниках. Это вместе с неизбежными ошибками наблюдений и в передаче информации приводит к значительному увеличению ширины распределения наблюдаемых параметров шаровой молнии и затрудняет объяснение явления.[ …]

В-третьих, свечение короны не имеет обычно четких границ и определенной формы; сильные конвективные потоки, возникающие в ней из-за отталкивания одноименных (чаще отрицательных) зарядов, стекающих с проводника, делают ее более похожей на обычное пламя (отсюда и название «огни святого Эльма»), чем на сферическое образование, упорно стремящееся сохранить свой вид и форму. Шаровая молния хотя и не всегда, но имеет довольно резкую границу, отделяющую ее от окружающего воздуха, что также не характерно для короны. Вот, например, случай, свидетелем которого был Лэб — известный специалист в области газового разряда.[ …]

КОРОННЫЙ РАЗРЯД. Светящийся, иногда сопровождающийся звуком, электрический разряд с поверхности электрода в газе в случае, когда напряженность электрического поля вблизи поверхности электрода достигает порядка 1000 В/см. Часто происходит при грозах на частях летящего самолета. К этому типу разрядов относятся огни святого Эльма.[ …]

Коронный разряд, возникающий под воздействием больших напряженностей атмосферных электрических полей, можно иногда наблюдать на столбах и мачтах, верхушках деревьев, около проводов высоковольтных линий и т.д.

В давние времена, наблюдая коронный разряд на клотиках корабельных мачт, моряки дали этому явлению название огни святого Эльма. Обычно коронные разряды происходят бесшумно, но иногда сопровождаются слабым треском.

Коронные разряды относятся к тихим разрядам.[ …]

Итак, шаровая молния не всегда возникает в связи с разрядом линейной молнии, хотя, возможно, в большинстве случаев это и так. Можно предположить, что она возникает там, где накапливаются и не могут нейтрализоваться значительные электрические заряды.

Медленное растекание этих зарядов приводит к коронированию или появлению огней святого Эльма, быстрое — к возникновению шаровой молнии. Это может происходить, например, в тех местах, где внезапно прерывается канал линейной молнии и значительный заряд выбрасывается в сравнительно небольшую область воздуха мощным коронным разрядом.

Однако, вероятно, аналогичные ситуации могут возникать и без разряда линейной молнии.[ …]

Выполненный выше анализ убеждает нас, что шаровая молния является сложным явлением природы, понимание которого требует многоплановых исследований.

Комплексные исследования необходимы для изучения и других явлений природы.

Особый интерес с точки зрения шаровой молнии для нас представляют электрические и другие явления в атмосфере, в том числе молния и огни святого Эльма, смерчи, вулканические извержения, полярные сияния.[ …]

Среди атмосферных явлений, родственных шаровой молнии, следует в первую очередь выделить электрические явления в атмосфере.

Возникновение шаровой молнии обязано электрическим процессам в атмосфере и их детальное понимание способствовало бы выяснению характера рождения шаровой молнии. Электрические явления в атмосфере разнообразны.

Далее рассмотрим лишь часть из них — общую схему работы электрической машины Земли, а также грозовое электричество и огни святого Эльма.[ …]

ТИХИЙ РАЗРЯД. В атмосфере электрический разряд из острия (верхушки травы и деревьев, острые предметы) при большой напряженности электрического поля в нижних слоях атмосферы (15—20 тыс. В/м). Напряженность поля над острием растет в сравнении с окружающим воздухом до значений порядка 30 тыс.

В/м, и ионы получают скорость, достаточную для расщепления встречающихся на их пути молекул воздуха. В результате получается повышенная ионизация воздуха и начинаются невидимые Т. Р. Пр и еще большей напряженности поля из выдающихся вверх остриев начинаются видимые Т. Р. — огни святого Эльма.

Явление плоской молнии, по-видимому, относится к Т. Р. в облаках.[ …]

При анализе электрических свойств шаровой молнии важной является проблема возникновения электрического пробоя в атмосфере, вызываемого шаровой молнией.

Согласно наблюдательным данным шаровая молния приводит к воздействиям и разрушениям, которые могут быть объяснены как результат действия внешнего электрического источника.

В этих случаях шаровая молния как источник ионизации изменяет электрические свойства воздуха, находящегося в электрическом поле атмосферы, что вызывает его пробой. Описание физической картины протекающих при этом явлений требует дополнительного анализа качественных элементов этой картины.

Видимо, подобная ситуация ранее сложилась в проблеме огней святого Эльма, где недавние исследования [99, 100] изменили представление об этом явлении. Можно ожидать такого же прогресса и в развитии данной проблемы, относящейся к влиянию шаровой молнии на электрический пробой в атмосфере.[ …]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector