Η φωτιά του St. Elmo είναι μια επίμονη μπλε λάμψη που εμφανίζεται περιστασιακά κοντά σε έντονα αντικείμενα κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Το όνομα είναι κάτι άσχημο, καθώς το ηλεκτρικό φαινόμενο έχει περισσότερα κοινά με την αστραπή ή τα βόρεια φώτα από ό, τι με τη φλόγα.
Οι καπετάνιοι των θαλασσών και των ουρανών γνωρίζουν καλύτερα τη φωτιά του Αγίου Ελμού, καθώς το αιθέριο φως έχει παρατηρηθεί εδώ και πολύ καιρό στους στύλους των πλοίων και πιο πρόσφατα στα φτερά των αεροπλάνων. Οι ναυτικοί έχουν σημειώσει το θέαμα για χιλιάδες χρόνια, αλλά μόνο τον περασμένο αιώνα και μισό οι επιστήμονες έχουν μάθει αρκετά για τη δομή της ύλης για να καταλάβουν γιατί συμβαίνει το φαινόμενο. Δεν είναι θεοί ή άγιοι που αναφλέγουν την αινιγματική φωτιά, αλλά μία από τις πέντε καταστάσεις της ύλης: το πλάσμα.
Οι αναφορές των μπλε φώτων που τρεμοπαίζουν από τις εξέδρες των πλοίων χρονολογούνται από την αρχαιότητα, όταν οι Έλληνες και οι Ρωμαίοι ερμήνευσαν το θέαμα ως επίσκεψη από τα δίλημνα δίδυμα Castor και Pollux. Θεωρούμενοι σωτήρες των απειλούμενων, η εμφάνιση των δίδυμων θα έρθει ως ένα ελπιδοφόρο σημάδι για τους ναυτικούς που κακοποιούν μια καταιγίδα.
Το φαινόμενο αργότερα πήρε το σύγχρονο του όνομα από το St. Erasmus, ή το St. Elmo για συντομία, που έζησε τον τρίτο αιώνα. Ο Άγιος Έλμο κέρδισε τη φήμη του πολιούχου των ναυτικών και της εντερικής δυσφορίας, αφού φέρεται ότι σκοτώθηκε από την αποτυχία. Οι ναυτικοί προσεύχονταν σε αυτόν σε στιγμές δυσφορίας και συνέχισαν να ερμηνεύουν τη λάμψη του φωτιού και του ύμνου του Αγίου Ελμού στις άκρες των σκαφών τους ως ευνοϊκό όρο.
Τι προκαλεί τη φωτιά του Αγίου Ελμού;
Μια επιστημονική κατανόηση της πυρκαγιάς του Αγίου Ελμού έγινε δυνατή μόνο αφού ο Βρετανός χημικός και φυσικός William Crookes παρήγαγε αυτό που αποκαλούσε "ακτινοβόλο ύλη" μέσα από το έργο του με σωλήνες κενού το 1879. Η ανακάλυψη του ηλεκτρονίου ήρθε δύο δεκαετίες αργότερα, αποκαλύπτοντας ότι ο κόσμος από περισσότερα από ουδέτερα άτομα. Η ανακάλυψη ότι τα άτομα που περιείχαν μικρότερα, φορτισμένα σωματίδια αποδείχθηκαν απαραίτητα για την κατανόηση του γιατί η ύλη του Crookes έλαμψε, ξεκινώντας όλο το νέο πεδίο της φυσικής του πλάσματος.
Το πλάσμα εμφανίζεται όταν η πλεονάζουσα ενέργεια διασπά τα άτομα σε ουδέτερο αέριο για να δημιουργήσει ένα φορτισμένο αέριο. Ένας τρόπος για να δημιουργήσετε πλάσμα είναι με θερμότητα. Για παράδειγμα, η θέρμανση του συμπαγούς πάγου διασπά τους μοριακούς κρυστάλλους σε υγρό νερό και το βραστό υγρό νερό απελευθερώνει μόρια νερού για να ανέβουν ως αέρια ατμοί. Συνεχίστε να απορρίπτετε την ενέργεια στον ατμό (με θέρμανση σε θερμοκρασία 21.000 βαθμούς Κελσίου ή 12.000 βαθμούς Κελσίου, για παράδειγμα), και τα άτομα στα μόρια του νερού γκρεμίζονται, χάνουν τα ηλεκτρόνια τους και γίνονται φορτισμένα ιόντα. Αυτό το σημείο αντιπροσωπεύει τη μετάβαση από ένα αέριο, ένα σύννεφο ουδέτερων σωματιδίων, σε ένα πλάσμα, ένα νέφος που περιέχει πολλά φορτισμένα σωματίδια.
Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να διαλύσει τα μόρια του αερίου και να κάνει ένα πλάσμα πιο εύκολα από τη θερμότητα, το οποίο είναι το κλειδί για τη φωτιά του Αγίου Ελμού. Κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, η τριβή συσσωρεύει επιπλέον ηλεκτρόνια σε ορισμένα μέρη σύννεφων, δημιουργώντας ισχυρά ηλεκτρικά πεδία που φτάνουν στο έδαφος. Ένα ισχυρό πεδίο μπορεί θεωρητικά να σπάσει τον αέρα κάτω σε πλάσμα οπουδήποτε, αλλά στην πράξη, αιχμηρά σημεία (όπως ο ιστός ενός πλοίου) τείνουν να συγκεντρώνουν το πεδίο, απογυμνώνοντας τα ηλεκτρόνια από τα άτομα για να αφήσουν πίσω τα φορτισμένα ιόντα σε ιδιαίτερα μεγάλους αριθμούς, θέσεις.
Μόλις ο αέρας γύρω από έναν ιστό έχει μερικώς μετατραπεί σε πλάσμα, η φωτιά του Αγίου Ελμού λάμπει μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται εκκένωση κορώνας. Καθώς το ηλεκτρικό πεδίο συνδέει ηλεκτρόνια γύρω, χτυπάει σε ουδέτερα σωματίδια και αναδεύει αυτά τα ουδέτερα σωματίδια σε μια πιο ενεργητική κατάσταση.
Φανταστείτε ότι "κάποιοι φοιτητές περνάνε από το σχολείο να κλωτσούν όλα τα παιδιά", δήλωσε η Kristina Lynch, φυσικός του πλάσματος στο Dartmouth College στο Νιου Χάμσαϊρ. "Παίρνουν όλοι ενθουσιασμένοι, και στη συνέχεια πρέπει να χαλαρώσουν." Για να κρυώσουν, τα διεγερμένα σωματίδια εκπέμπουν ένα φωτόνιο φωτός με μια συγκεκριμένη ενέργεια και χρώμα. Για το άζωτο και το οξυγόνο, που κυριαρχούν στην ατμόσφαιρα της Γης, η έκρηξη του φωτός καίει μπλε και ιώδη, αντίστοιχα.
Η φωτιά του Αγίου Ελμού δεν είναι αστραπή
Ενώ η φωτιά του Αγίου Ελμού τείνει να λάβει χώρα σε θυελλώδεις συνθήκες, είναι ένα ξεχωριστό φαινόμενο από την αστραπή. Η λάμψη της αστραπής περιέχει μπλε και μοβ για τον ίδιο λόγο, αλλά επίσης λάμπει λευκό - ένα μείγμα από πολλά χρώματα - καθώς θερμαίνει τον αέρα γύρω από αυτό.
Τα πολύχρωμα φώτα του aurora παίρνουν τη λάμψη τους από τα χαλαρωτικά σωματίδια επίσης, αν και τα ηλεκτρόνια που διεγείρουν αυτά τα σωματίδια παίρνουν τελικά την ενέργεια τους από τον ηλιακό άνεμο, αντί ηλεκτρικά φορτισμένα σύννεφα. Πολλοί μπερδεύουν επίσης τη φωτιά του Αγίου Ελμού με αστραπές, ένα άλλο φαινόμενο πυρακτώσεως γνωστό για χιλιετίες. Ενώ αυτές οι σφαίρες που αιωρούνται παραμένουν ελάχιστα κατανοητές, τα δύο γεγονότα έχουν αναφερθεί μαζί, όπως και σε αυτόν τον ορειβατικό λογαριασμό από το 1977, που αναφέρθηκε στην Εφημερίδα της Επιστημονικής Εξερεύνησης:
"Ακριβώς κάτω από εμένα, υπήρχε ένα ερειπωμένο κτίριο.Μπορούσα να δω τις γλωσσοειδείς φλόγες σε κάθε σημείο του χαλύβδινου σκελετού που προεξέχει από τα ερείπια.Η φλόγα ήταν διαφόρων μεγεθών.Όσο υψηλότερο ήταν το σημείο, τόσο μεγαλύτερο ήταν τη γλώσσα της φλόγας σε αυτό, ακόμα χαμηλότερα, σε ύψος 4.000 έως 4.100 μ., αναβοσβήνουν οι αστραπές, πορτοκαλί μπάλες μεγέθους μπάλας ποδοσφαίρου πετούσαν από τον άνεμο στο φόντο των μαύρων σύννεφων.
Είναι επικίνδυνη η φωτιά του St. Elmo;
Ευτυχώς για τους πεζοπόρους και τους ναυτικούς, η φωτιά του Αγίου Ελμού δεν καίγεται ούτε παρουσιάζει άμεσο κίνδυνο πέρα από τον ενδεχομένως θυελλώδη καιρό.
Οι μηχανικοί, ωστόσο, πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την εκκένωση της κορώνας κατά τον σχεδιασμό του ηλεκτρικού εξοπλισμού, ιδιαίτερα των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικού ρεύματος, καθώς οι ανεπιθύμητες ενδείξεις της πυρκαγιάς του St. Elmo μπορούν να αποδώσουν πολύτιμο ηλεκτρισμό. Για να ελαχιστοποιηθεί το φαινόμενο αυτό, πολλές γραμμές μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων διαθέτουν δακτυλιοειδή δακτυλίους "corona ring" γύρω από αιχμηρές περιοχές όπως οι άκρες των πύργων και των πόλων. Αυτά τα δαχτυλίδια κρατούν το ηλεκτρικό πεδίο από το να συγκεντρωθεί αρκετά ώστε να παράγει πολύ πλάσμα.
Σε άλλες περιπτώσεις, οι μηχανικοί έχουν βρει τρόπους να χρησιμοποιήσουν την εκκένωση κορόνα προς όφελός τους. Η διαδικασία εμπλέκεται στην παραγωγή όζοντος, ενός βιομηχανικού απολυμαντικού. Η εκκένωση Corona παίζει επίσης ρόλο στη δημιουργία των φορτισμένων επιφανειών που χρειάζονται μέσα σε ένα φωτοτυπικό μηχάνημα.
Ενώ οι ερευνητές απομυθοποίησαν το φαινόμενο και το έκαναν να λειτουργούν με τη σύγχρονη τεχνολογία, η ακίνδυνη αλλά μαγευτική λάμψη της φωτιάς του Αγίου Ελμού εξακολουθεί να έχει τη δύναμη να εκπλήσσει τους παρευρισκόμενους, όπως έχει για χιλιετίες.
