Корабль русского мореплавателя Алексея Ильича Чирикова поздней осенью плыл по северным водам Тихого океана. Моряки возвращались домой после замечательного плавания - они открыли берега Аляски.
Обратный путь был очень тяжел. Наступила осень с частыми бурями и штормами. Корабли в те времена, примерно двести лет назад, были парусные, хрупкие - не то что нынешние громадины, океанские теплоходы, - и ветры носили парусники по волнам, бросали, крутили как хотели!
И вот разыгралась такая буря, какой не запомнили даже бывалые, старые моряки. Гибель казалась неизбежной. Силы моряков истощились, они уже не в состоянии были сопротивляться бешеному напору разбушевавшейся стихии.
И вдруг на мачтах вспыхнули длинные языки пламени! Увидев их, измученные люди упали на колени, благодаря судьбу за счастливое избавление от смерти. Потому что эти огни - добрые вестники, и они означали, что непогода стихает!
Моряки всех стран и всех времен видали эти языки пламени на мачтах. О них вспоминают мореплаватели Древней Греции, о них говорят моряки Христофора Колумба, открывшего Америку, и спутники знаменитого Фернанда Магеллана, которые совершили первое кругосветное плавание и доказали, что Земля наша - шар.
«Перед тем как исчезнуть, - рассказывает один из товарищей Магеллана, - свечение вспыхнуло так ярко, что мы, можно сказать, были ослеплены. Мы подумали, что теперь погибнем, но ветер стих в то же самое мгновение».
Случалось, огоньки вспыхивали на всех мачтах, потом скатывались.вниз, бегали по палубе, прыгали, скакали, при этом хотя и устраивали отчаянный беспорядок, но никого не обижали. Они просто вели себя на корабле, как расшалившиеся дети.
Эти огни - тоже разряды атмосферного электричества, но только тихие, безобидные. Они и в самом деле предвещали конец бури, так что моряки недаром радовались их появлению.
Загораются огоньки не только в море, но и на суше, во время бурь и снежных метелей. Вспыхивают они всегда на высоких предметах - на шпилях зданий, на верхушках деревьев. Их называют огнями святого Эльма. Это название пошло из средневековой Италии, где огоньки часто вспыхивали на высоких шпилях церкви святого Эльма, покровителя моряков.
Моряки во все времена рассказывали о том, как порой во время шторма возникало удивительное явление: верхушки мачт начинали светиться яркими огнями, которые через некоторое время исчезали.
Эти огни древние греки и римляне списывали на счет своих богов и объясняли либо покровительством, либо, наоборот, недовольством жителей Олимпа. Во времена христианства моряки приписывали удивительные огни святому Эльму (он же – святой Эразмус), который покровительствовал мореходам.Описаны огни святого Эльма Колумбом и Магелланом, Дарвином и Юлием Цезарем, их упоминали в своих произведениях Шекспир и Мелвилл. Интересно, что в большинстве случаев они внушали не страх перед неизведанным, а радость и надежду. Это тем более удивительно, что люди всегда страшились необъяснимого. Появление огней св. Эльма на мачтах и канатах корабля считалось добрым знаком. Особой патетики ситуации добавляло и то, что огни появляются только перед грозой или во время шторма. Поэтому вмешательство доброго святого обязательно должно было спасти людей от гибели в мутных пучинах.
Статистики о том, сколько моряков, наблюдавших огни святого Эльма, все-таки сгинули в море, нет. А вот объяснение этому удивительному явлению ученые все-таки нашли. Оно может возникать не только на море, но и на любых высоких заостренных объектах перед грозой – на шпилях и антеннах, на крестах церквей и на молниеотводах.
По различным описаниям, огонь святого Эльма может выглядеть очень по-разному: в виде мерцающего свечения, как вокруг свечки, либо как фейерверк, разбрасывающий снопы разноцветных искр, либо ярким шаром, либо танцующим пламенем. Чаще всего описывали бело-голубые огни, но встречались и алые «вариации».
Причина возникновения этого интересного явления кроется в особенностях атмосферного электричества. В нормальной ситуации, при ясной погоде значение потенциала электрического поля составляет 1 вольт на сантиметр пространства, а вот в грозу, в тот момент, когда готова ударить молния, оно достигает 5 000 вольт на сантиметр. Именно в этот момент по разным причинам молния «передумывает» - и появляется огонь святого Эльма. Связан он с тем, что в воздухе накапливаются положительно (ионы) и отрицательно (электроны) заряженные частицы, которые, ударяясь о «целые» молекулы, выбивают из них электроны. Результат – лавинообразное образование заряженных частиц, которые концентрируются вокруг высоких заостренных объектов и начинают отдавать энергию в виде света в атмосферу. Атмосферный газ начинает светиться.
Момент начала свечения называется коронным разрядом. Такой разряд возникает в условиях очень резкой неоднородности электрического поля. А заостренные объекты выполняют роль электродов. Чем выше кривизна поверхности электрода, тем больше вероятности, что на нем «повиснет» огонь святого Эльма. На высоте 30 – 40 метров коронный разряд возникает при потенциале поля порядка 200 вольт на сантиметр.
Сегодня, когда причина возникновения огня святого Эльма раскрыта, он все равно вызывает повышенный интерес у исследователей. А когда его видят простые обыватели – это часто связывается с детским восторгом, ведь мачта корабля, увенчанная загадочным сиянием – поистине волшебное зрелище.
Издревле жители побережий и моряки могли наблюдать таинственные огни, которые появлялись во время непогоды. Чаще такие огни появлялись в конце бури или шторма и предрекали окончание опасной погоды. Возникали эти огни непосредственно на мачтах кораблей, поэтому и видели их именно моряки. Так же их могли заметить на пришвартованных кораблях, а ещё на крестах церквей, расположенных неподалёку от побережья. Моряки считали это явление спасительным знаком и всегда были ему рады. Таким образом, благодаря таинственным силам, которые оберегают моряков во время шторма, сильной грозы или бури, и появилась эта легенда.
Мачта корабля напоминает по форме крест и так же как шпиль или крест церкви, возвышается над уровнем моря. Поэтому свечение огней хорошо видно издалека, толковалось оно не как иначе, как расположение божественного начала к святому. В честь этого святого и строилась церковь или же корабль. Ведь в те времена было принято называть корабли именами тех или иных святых.
Покровитель мореплавателей
В Средиземноморье данное явление приобрело название «Огни святого Эльма». Названы они так в честь Эльма (Эрасмуса), который был замучен во времена гонений на христиан ещё в 303 году. Мореплаватели считали его своим покровителем.
Огни, названные в честь святого Эльма легко перепутать с шаровой молнией. Возможно, это связано с тем, что они так же имеют электрическое происхождение. По крайней мере, так считалось учёными в XVIII веке. Позднее в XIX веке появилась гипотеза о том, что это не что иное, как «осевшие вязкие испарения моря». Конечно, обе эти версии имеют право на существование, но ни одна из них до сих пор не была доказана. В XX веке появилась новая гипотеза, сопутствующая теории о тлеющих, коронных и дуговых разрядах. Не так давно завершила своё существование версия о том, что эти самые огни являются видимой частью таких разрядов.
Намного позже учёными экспериментальным путём было выявлено, что любой предмет, помещённый в облако капель, способен светиться. Но вся загвоздка в том, что огни святого Эльма появлялись так же и в средней Азии, где не было ни одной капли. Как такое могло быть? Получается, учёные снова ошиблись и эти огни так и остались загадкой для человечества.
Те, кто видел эти таинственные огни, говорят, что на ветру они не подвижны, в отличие от пламени свечи или костра. Кроме того, от них нельзя обжечься или воспламениться. И от воды они так же не гаснут. Но при этом их нельзя увидеть отдельно от какого-либо предмета, окрашены они в бело-голубой цвет и от них нет ни звука, ни запаха. Но при этом размер пламени таких огней явно виден и равен он приблизительно от десяти до пятнадцати сантиметров.
Таинственные огни, горящие на мачтах кораблей, по мнению тех, кто их видел, являются вестниками потустороннего мира, они так же непонятны и загадочны. Поэтому их и причисляют к именам, о которых говорится в легендах, или которые обросли легендами и историями не только мифологического происхождения.
Подобным явлениям часто даются имена мучеников, а это обширная тема для исследования. Стоит лишь упомянуть, что большинство из них умирало от необычных казней, смысл которых кроется очень глубоко. Так, например, до сих пор не известно, для чего убивали посредством бычьей кости, когда можно было прибегнуть к более простому способу. Или такой способ казни — распятие на воротах вниз головой. Говорили, что это добровольный вид казни, то есть приговорённый к смерти сам выбирал такой способ. Конечно, здесь можно найти множество подтекстов и объяснений, но неизвестно правдивы ли они или это всего лишь домыслы людей. Про самого же святого Эльма известно немного и по одной из версий его убили зверской пыткой. Эта версия говорит о том, что ему с помощью лебёдки вытянули все внутренности, пока тот не умер от мук и страданий. Эзотерики могут здесь увидеть свою связь с внутренним и внешним миром, но не известно, насколько они правы в своих высказываниях.
Один из известных миру древнеримских философов Сенека подразделял огни на два вида — земные и небесные. По его утверждению, загадочные огни на мачтах кораблей не что иное, как звёзды, которые нисходят во время грозы или шторма. Ранее, ещё до появления христианства, эти огни были связаны с именем Тиндарея, чья семья оставила неизгладимый отпечаток в истории всего мира.
Древнегреческие огни Диоскуров
Если в Средиземноморье покровителем моряков был святой Эльм, то в древней Греции это были близнецы Диоскуры. Согласно древнегреческой мифологии Зевс дал бессмертие этим братьям-близнецам, но превратил их в две ярчайшие звезды на небосводе и поместил в созвездие близнецов. И согласно легенде, появление «Звёзд Диоскуров» на мачтах кораблей говорит о том, что братья встретились со своей сестрой Еленой. Легенда говорит, что эти огни устраивает сама Елена в честь этой встречи. Древняя мифология говорит о том, что бессмертным был только один брат, а другой получил часть его бессмертия, погибнув в бою, но взамен за продолжение жизни они теперь должны попеременно жить то на небе, то в Аиде (подземное царство мёртвых).
В место свечения «Звёзд Диоскуров» иногда ударяла молния, отсюда и сложилась эта легенда о встрече Елены с братьями. Людьми были сделаны свои выводы, которые говорят о встрече прошлого с будущим, что показано таким природным явлением и энергетическим обменом. Причём прошлое здесь показано как холодное свечение на мачте, а будущее как шаровая молния соответственно.
Если обратиться к физике, то можно выяснить, что огни Диоскуров — это вполне объяснимое явление, ведь световая материя обладает своими свойствами, которые могут быть схожи со свойствами частиц и волн, которые появляются при передаче энергии на расстоянии. Светозвуковой поток постепенно меняется, а вместе с ним и структура поля, именно поэтому в этот период не могут работать радиопередатчики. Всё это так же объясняет и то, почему эти огни издают тихий потрескивающий звук больше похожий на шипение.
Таким образом, согласно легендам и мифам, таинственные огни Диоскуров являются маяками не только живущим на земле (предрекая скорое окончание бури или шторма), но и умершим, которые в этот момент могут покинуть мир мёртвых и перейти в мир живых. Но это, скорее всего мистические предположения, которые на деле не более чем миф.
Огни святого Эльма - это небольшие огоньки бледно-голубого цвета на концах рей и мачт кораблей, на вершинах гор, на самолетах, которые пролетают через грозовой фронт, изредка на рогах животных, траве, листьях.Данное явление получило широкую известность благодаря классической литературе и морским рассказам, в которых говорится, что моряки считают огни святого Эльма добрым знаком, а также то, что они возникают накануне сильной грозы. Когда на мачтах загораются еле заметные бледные огоньки, моряки понимают, что их покровитель - святой Эльм присматривает за ними и не позволит недобрым силам моря увлечь их судно в пучину.
Святой Эльм
У этого святого имеется несколько альтернативных имён: Эрмо, Эразмус, Эразм, Расмус - в зависимости от национальности моряка, которые его почитал. Расмусом его называли в северных и балтийских государствах, а Эльмом - на Средиземноморье.История Эльма весьма трагична, впрочем, как почти все истории христианских святых. Согласно легенде, палачи намотали его внутренние органы на лебёдку таким образом достав их из живота. Лебёдка олицетворяла атрибутику этого святого. Согласно Википедии этот человек родился в Антиохии, а всю жизнь прожил в Формии. Скончался примерно в 303 году. После того, как город Формия подвергся набегу сарацин и был полностью разграблен, мощи святого были перенесены в соседний город Гаэта (сейчас это один из районов Неаполя), где впоследствии был построен красивый собор в его честь, который и ныне находится там.
Святые покровители моряков
Ниволай Чудотворец (Мирликийский). Ему были понятны все печали и желания моряков, он хотел от них только одного, чтобы они помнили о бессмертии своей души. Когда на юго-западе Турции в городе Ликия в котором он читал свои проповеди, случился голод, он спас множество жизней, начав приводить в порт суда с продовольствием.Антоний Падуанский . Оказывает помощь путешественникам и бедным.
Гертруда . Существует легенда в которой она защитила некое судно от морского монстра.
Клеменс . Сарацины привязали его к якорю, который затем был сброшен в море.
Колумбан . Обладал способностью вызывать попутный ветер.
Брандан . Его почитают все моряки северных государств. В бытность свою он являлся миссионерам и нёс дикарям имя Господа нашего.
Огни святого Эльма - как природное явление
Фактически это явление является коронным электрическим разрядом. Огни святого Эльма возникают в тот момент, когда потенциал на каком либо предмете превышает тысячу вольт на квадратный сантиметр. Во время ясной безоблачной погоды этот потенциал равняется примерно 1 вольту на кв. сантиметр. Однако перед смой грозой потенциал стремительно увеличивается и перед разрядом молнии его значение может быть больше десяти тысяч вольт на кв. сантиметр. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что небольшие светившиеся бледно-голубые огоньки на концах мачт, свечение топов реев происходят лишь перед самой грозой, но не каждой, а очень сильной.
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.
