Mis põhjustab St Elmo tulekahju

Mis põhjustab St Elmo tulekahju

Neile, kes pole tuttavad, "Püha Elmo tule "on hõõgniidi nimi, mis näeb välja nagu sinine / violetne tule, mis ümbritseb teravate metallist esemete tippu tormi ajal.

See nähtus võib oma nime tagasi leida Itaalia saatkonna "Sant" Ermo "või" St. Erasmus "umbes 300 A D, kes on Vahemere varaste varjupaikade saatja. See hõõgkord kerkis esineda äikesetormide lendavate etappide ajal laevade mastide peal. Üldine ebausk nägi ette, et kui St. Elmo ilmunud, oli see hea mehe ja vastus meremehe palvetele, sest vägivaldsed mered hakkavad surema ja pinnaveed rahulikumaks. Kui ta (tuline hõõgus) ilmub hea ilmaga, öeldi, et Püha Elmo käsi hoiatas tormi.

Charles Darwin kirjutas isegi selle nähtuse kohta kirjas J.S. Henslow kirjutas ta umbes ühele ööle Beagle äikesetormil

Kõik oli leegis, taevas oli välk, valgustatud osakestega vesi ja isegi kõige mastid olid suunatud sinise leegiga.

Teaduslikult on see nähtus tuntud kui "korooni tühjendamine" või "punktlahendus". See võib ja tavaliselt toimub juhusliku pinna otsa äikesetormide ajal. Seda võib näha kirikukruvide tippides, valgustugevdades, lennuki propellerite ja tiibade otstes ja isegi rohu ja veiste sarvedest!

Benjamin Franklin oli esimene, kes enam-vähem korrektselt kirjeldas nähtust atmosfääri elekterina 1749. aastal. Ta arvas, et "tulekahju" oli viis, kuidas kerged vardad "tõmbavad" äikesetormide elektrit aeglaselt, enne kui nad moodustasid streigile piisavalt laengu.

Kui elektrivälja potentsiaal (antud juhul atmosfäär äikesetormil) on tugevam kui korrosioon (kui antud juhul on terav juhtivad vardad) mis tahes keskkonnas, siis elektrit (elektronid) läbib. Teaduslikult on seda tuntud kui Ohmi seadust - elektrivool võrdub pingega jagatud takistusega.

Miks siis juhtub see äikesetormide ajal ja miks see juhtub kergemini teravate metallist objektidega?

Ühesõnaga (või käesoleval juhul kaks): elektrostaatiline tasakaal. Elektrostaatiline tasakaal on looduslik tingimus, mille korral laetud juht (nagu laeva masti puhul) on kogu ülelaadimise kaugus sama. See on sellepärast, et kogu materjalis on sellel mõjul võrdsed vastandlikud jõud. Põhimõtteliselt jaotuvad kõik materjalis olevad elektronid võrdselt kõikjal, sest nad kõik üksteist tõrjuvad. See on tähtis märkida, kui tegemist on teravate juhtmetega nagu laeva masti ja nende elektriväljaga.

Elektriväljadel on alati oma jõud, mis on täielikult juhitud pingega risti. Lamedate juhtmete puhul tähendab see, et jõud rakendatakse allapoole. Selle põhjuseks on see, et teravdioodi juhil on rohkem elektroni ja seepärast on sellel otsal rohkem laeng.

Kui te võtate kaks magnetit ja asetate need tasasele pinnale, võivad nad üksteise vastu teatud kaugusele tõrjuda. Kui painad, et kolmemõõtmeline lamedat pinda, mis moodustab tipu kahe magneti vahele keskpunkti, on teil võimalik magnetid libiseda tipu suunas ja seega lähemale, kui pind on tasane. Selle põhjuseks on see, et pealetungiv jõud langeb pinnast eemale, mitte vastasmänniti. Paisunud pindade sisemus toimib mitmesuguste isolaatoritena, mis ei võimalda jõul liikuda, mõjutades magnetit teisel küljel. Tulemuseks on elektritoite tasakaalukonstruktsiooni mis tahes kõvera pinnaga rohkem laengut. Mida teravam on punkt, seda selgem on tulemus.

Ma tean, mida sa mõtled. Miks ei peaks elektrit, mis pöörlevad juhtme sisemuse aatomite ümber, põhjustada elektronide levikut edasi ja seega ei võimalda elektronide kuhjumist kõvera pinnal?

Vastus on veel üks truism, mis hõlmab elektrostaatilist tasakaalu. Hämmastav asi seoses dirigendi laenguga on see, et kogu laeng eksisteerib ainult materjali pinnal, mitte selle sees. Elektrivoolujuhtmed ulatuvad ainult pinnast välja, mitte sissepoole. Kui pinnal eksisteeris jõud, siis peaksid elektronid vastupidi sellele jõule edasi liikuma ja jääma tasakaaluni. Kuna need on juba tasakaalus, on tulemuseks kogu pinnale kuluv laeng. See on see nähtus, mis võimaldab teaduslikel geeksel kõikjal püsida kahjustamata metallkorgi sees (Faraday puur), samal ajal kui neid ümbritsevad miljoneid voldikuid heledavad poldid.

Nüüd, kui me teame, et juhtivatel materjalidel on nende kumerad pinnad, on liiga palju, räägime sellest, miks äikest põhjustavad St Elmo tulekahju.

Nagu eespool mainitud, on elektrijuhtmetel spetsiifilised elektriväljad. Gaasidel võivad olla ka elektriväljad. Sellisel juhul on gaas õhk, mida me hingame. Kui atmosfäär on rahulik, siis hea ilmaga on selle elektrivälja tugevus umbes 1 volti sentimeetri kohta (sõltuvalt õhu täpse moodustumisest).Kui äikesetorm hakkab moodustama, hakkab elektrivälja tugevus kasvama ja jätkab seda, kuni jõuab umbes 10 tuh volti sentimeetri kohta. Umbes sellest hetkest saate kergendava streigi. Selles aknas on suurenenud välja tugevus normaalsest kõrgemal ja enne kergendustõusu, et võite näha St Elmo tulekahju.

Nii et nüüd pane see, mida me teame elektrostaatilise tasakaalu ja selle kohta, mida me teame äikesetormide suurenevate elektrivälja kohta ja räägime, miks nad põhjustavad koronaa.

Pilvedel, sel juhul kumulatiivse pilvuga, on kaldu ülemiste koguste positiivse laenguga tippudel ja negatiivse laenguga põhjas. Kuigi teadlased vaidlevad endiselt selle täpse olemuse üle, on kõige sagedamini välja arvatud teooria see, et see on kahe protsessi tulemus.

Esimene on see, et pilved sisaldavad arvukalt suspendeerunud veepiisad ja umbes 650 ° C. Kui põhjavee aurustumine jõuab pilvi, on elektronid sunnitud eemale positiivselt laetud tõusevast tilgast, jättes pilve põhjaga negatiivse laengu.

Teine mehhanism on seotud jääga. Kuna aurustuv vesi tõuseb, võib see kõrgemal kõrgusel külmuda. Jääklastrid kipuvad negatiivselt suunduma keskuse poole. Kui jää keerleb pilve ümber, suunatakse välimine ja positiivsemalt laetud osad tippu ning külmutatud osad, mis on negatiivselt laetud, heidavad põhja poole. Nende kahe protsessi tulemus jätab alt üles kasvava negatiivse laengu. See on oluline Püha Elmo tulekahju korral, kuna see kasvav negatiivne laeng mõjutab Maa pinda.

Tavaliselt on õhku pilve sisse piisavalt isolaatorit, et hoida Zeus ja tema valgustuspoldid lahuses. Pimedate pilvede korral suureneb pilve lisakoormus, aga ka tema välja tugevus suureneb. See võib ioniseerida õhku, muutes selle juhtivamaks. Kuna pilve põhjas olevad liigsed elektronid hakkavad oma ala läbi üha kasvava juhtiva õhu kitsama, surub see maa pinnale (või mis tahes maa külge kinnitatud objektile, näiteks hoonele või laevatele) eemale . Selle tulemusena kasvab positiivse laengu tõus maapinnast kõrgemate osade, näiteks kergsüdamikuga.

Eelnevalt elektrostaatilise tasakaalu kasutamisel näeme, et objektil, millel on terav ots, oleks positiivse laengu suhteliselt suurem kontsentratsioon kui objektil, millel pole terav otsa. Lõpuks reageerib positiivselt laetud otsaga kasvav negatiivselt laetud atmosfäär ja tekib elektrivool.

Tavaliselt oleks see protsess nähtamatu. Koronaatori puhul (ei, mitte õlu), kui elektrivälja potentsiaal on piisavalt tugev (näiteks laeva tõsteraami ülaosas), võib nende molekulidest elektronidest röövida. Kui see elektron võib saada piisavalt energiat, et vältida läheduses oleva molekuli hõivamist (näiteks tormimuusika ja selle ümbritseva õhu elektrivälja tugevuse suurenemise või vähenemise tugevus), on tulemuseks vabad elektronid, positiivselt laetud ioonklasterid ( laeva masti pind) ja ümbritsev õhk, mis kõik kokku puutuvad üksteisega, mis on tuntud kui plasma. Plasma fluorestseerub valgusega, mis annab elu St Elmole ja tema "tulele"!

Plasma helenduse värvus sõltub gaasi tüübist. Kuna meie õhk koosneb peamiselt lämmastikust ja hapnikust, süttib sinine / violetne.

Lõppkokkuvõttes on St Elmo ja tema hämmastav sinine / violetne tulekahju lihtsalt elektrikriba elektristaatilise tasakaalu tulemus, mida mõjutab äikeradu tekitanud elektrivälja suurenev potentsiaal. Või nagu Ben Franklin ütles "atmosfääri elektrit."

Jäta Oma Kommentaar