Wyładowania koronowe lub światła św. Elma

... Duży oddział żołnierzy starożytnego Rzymu prowadził nocną kampanię. Nadchodzi burza. I nagle nad oddziałem pojawiły się setki niebieskawych świateł. Zapalił włócznie włóczni wojowników. Wydawało się, że żelazne włócznie żołnierzy płonęły bez spalania!

W tamtych czasach nikt nie znał natury tego niezwykłego zjawiska, a żołnierze uznali, że taki blask włóczni zwiastuje ich zwycięstwo. Następnie zjawisko to nazwano światłami Castor i Pollux - od mitycznych bliźniaczych bohaterów. A później przemianowano na światła Elmy - nazwę kościoła św. Elma we Włoszech, gdzie się pojawiły.

Szczególnie często takie światła obserwowano na masztach statków. Rzymski filozof i pisarz Lucjusz Seneca powiedział, że podczas burzy „gwiazdy wydają się schodzić z nieba i lądować na masztach statków”. Wśród wielu opowieści na ten temat interesujące są dowody kapitana angielskiego żaglowca.

Stało się to w 1695 r. Na Morzu Śródziemnym, w pobliżu Balearów, podczas burzy. W obawie przed burzą kapitan nakazał opuszczenie żagli. A potem żeglarze zobaczyli w różnych miejscach statku ponad trzydzieści świateł Wiązu. Na łopatce dużego masztu ogień osiągnął ponad pół metra wysokości. Kapitan wysłał marynarza z rozkazem usunięcia go. Wchodząc na górę, krzyczał, że ogień syczał jak rakieta z surowego prochu. Rozkazano mu go usunąć wraz z wiatrowskazem i przynieść. Ale gdy tylko żeglarz zdjął wiatrowskaz, ogień przeskoczył na koniec masztu, skąd nie można go było usunąć.

W 1902 r. Żeglarze morawskiego parowca zobaczyli jeszcze bardziej imponujący obraz. Z Wysp Zielonego Przylądka kapitan Simpson napisał w dzienniku okrętowym: „Przez godzinę błyskawica błyskała w morzu. Liny stalowe, szczyty masztów, nokreje, uderzenia wysięgnika ładunkowego - wszystko świeciło. Wydawało się, że co cztery stopy każdej nocy zapalano lampy na kołkach, a jasne końce świeciły na końcach masztów i nocrei. ” Blaskowi towarzyszył niezwykły hałas:

„Jak miriada cykad osadzonych w mgnieniu oka, czy martwe drewno i sucha trawa płonęły z hukiem ...”

Światła Świętego Elma są różnorodne. Występują w postaci jednolitego blasku, w postaci oddzielnych migoczących świateł, pochodni. Czasami są tak podobne do płomieni, że spieszą się, aby zgasić.

Humphrey, amerykański meteorolog, który obserwował światła Elma na swoim ranczo, świadczy: to naturalne zjawisko, „zmieniające każdego byka w potwora z ognistymi rogami, sprawia wrażenie czegoś nadprzyrodzonego”. Mówi o tym osoba, która z samej swojej pozycji nie wydaje się być zaskoczona takimi rzeczami, ale powinna je przyjąć bez zbędnych emocji, opierając się wyłącznie na zdrowym rozsądku.

Możemy śmiało powiedzieć, że teraz, pomimo dominacji - dalekiej od prawdziwej, choć nie uniwersalnej - naturalnego naukowego światopoglądu, znajdą się ludzie, którzy, gdyby byli w pozycji Humphreya, zobaczyliby coś w ognistych rogach byka poza rozumem. Nie ma nic do powiedzenia na temat średniowiecza: wtedy, w tych samych rogach, najprawdopodobniej ujrzą machinacje Szatana.

Wyładowanie koronowe, korona elektryczna, rodzaj wyładowania jarzeniowego, które występuje, gdy występuje wyraźna niejednorodność pola elektrycznego w pobliżu jednej lub obu elektrod. Podobne pola powstają na elektrodach o bardzo dużej krzywiźnie powierzchni (końcówki, cienkie druty). W wyładowaniu koronowym elektrody te są otoczone charakterystycznym blaskiem, zwanym także koroną lub warstwą koronową.

Nieświecący („ciemny”) obszar przestrzeni między elektrodami przylegający do korony nazywa się strefą zewnętrzną. Korona często pojawia się na wysokich szpiczastych obiektach (światła św. Elma), wokół drutów linii energetycznych itp.Wyładowanie koronowe może odbywać się przy różnych ciśnieniach gazu w szczelinie wyładowczej, ale najwyraźniej objawia się przy ciśnieniach nie niższych niż atmosferyczne.

Pojawienie się wyładowania koronowego tłumaczy lawina jonowa. Zawsze w gazie jest wiele jonów i elektronów powstających z przypadkowych przyczyn. Ich liczba jest jednak tak mała, że ​​gaz praktycznie nie przewodzi prądu.

Przy wystarczająco wysokiej sile pola energia kinetyczna zgromadzona przez jon w szczelinie między dwoma zderzeniami może stać się wystarczająca do jonizacji neutralnej cząsteczki podczas zderzenia. W rezultacie powstaje nowy ujemny elektron i dodatnio naładowana pozostałość, jon.

Wolny elektron w zderzeniu z cząsteczką obojętną dzieli go na elektron i wolny jon dodatni. Elektrony po dalszym zderzeniu z cząsteczkami obojętnymi ponownie dzielą je na elektrony i wolne jony dodatnie itp.

Taki proces jonizacji nazywa się jonizacją uderzeniową, a pracę, którą należy poświęcić, aby odłączyć elektron od atomu, nazywa się pracą jonizacji. Praca jonizacji zależy od struktury atomu i dlatego jest różna dla różnych gazów.

Elektrony i jony powstające pod wpływem jonizacji uderzeniowej zwiększają liczbę ładunków w gazie, a one z kolei wprawiają się w ruch pod wpływem pola elektrycznego i mogą wytwarzać jonizację uderzeniową nowych atomów. W ten sposób proces się wzmacnia, a jonizacja w gazie szybko osiąga bardzo dużą wartość. Zjawisko to przypomina lawinę śnieżną, dlatego proces ten nazwano lawiną jonową.

Przeciągamy metalowy drut ab o średnicy kilku dziesiątych milimetra na dwóch wysokich izolacyjnych wspornikach i podłączamy go do ujemnego bieguna generatora, który wytwarza napięcie o wartości kilku tysięcy woltów. Przenosimy drugi biegun generatora na Ziemię. Otrzymasz rodzaj kondensatora, którego podszewką jest drut i ściany pokoju, które oczywiście komunikują się z Ziemią.

Pole tego kondensatora jest bardzo niejednorodne, a jego napięcie w pobliżu cienkiego drutu jest bardzo wysokie. Stopniowo zwiększając napięcie i obserwując drut w ciemności, można zauważyć, że przy pewnym napięciu w pobliżu drutu pojawia się słaba poświata (korona), pokrywająca drut ze wszystkich stron; towarzyszy mu syczący dźwięk i lekki trzask.

Jeśli czuły galwanometr jest podłączony między drutem a źródłem, wówczas wraz z pojawieniem się blasku galwanometr pokazuje zauważalny prąd płynący z generatora przez druty do drutu, a z niego przez powietrze pokojowe do ścian, między drutem a ścianami jest przenoszony przez jony utworzone w pomieszczeniu w wyniku jonizacji udarowej.

Zatem luminescencja powietrza i pojawienie się prądu wskazują na silną jonizację powietrza pod wpływem pola elektrycznego. Wyładowanie koronowe może wystąpić nie tylko w pobliżu drutu, ale także w pobliżu końcówki i ogólnie w pobliżu wszelkich elektrod, w pobliżu których powstaje bardzo silne pole niejednorodne.

Wyładowanie koronowe

Elektryczne oczyszczanie gazu (elektrofiltry). Naczynie wypełnione dymem nagle staje się całkowicie przezroczyste, jeśli zostaną do niego wprowadzone ostre metalowe elektrody podłączone do maszyny elektrycznej, a wszystkie cząstki stałe i płynne zostaną osadzone na elektrodach. Wyjaśnienie eksperymentu jest następujące: jak tylko korona zostanie zapalona drutem, powietrze wewnątrz rurki jest silnie zjonizowane. Jony gazu przywierają do cząstek pyłu i ładują je. Ponieważ wewnątrz rurki działa silne pole elektryczne, naładowane cząsteczki pyłu przemieszczają się pod działaniem pola do elektrod, gdzie się osadzają.

Liczniki cząstek

Licznik cząstek Geigera-Mullera składa się z małego metalowego cylindra wyposażonego w okno pokryte folią i cienki metalowy drut rozciągnięty wzdłuż osi cylindra i odizolowany od niego.Licznik jest zawarty w obwodzie zawierającym źródło prądu, którego napięcie jest równe kilku tysiącom woltów. Napięcie dobiera się niezbędne do pojawienia się wyładowania koronowego wewnątrz miernika.

Gdy szybko poruszający się elektron wchodzi do licznika, jonizuje on cząsteczki gazu wewnątrz licznika, co powoduje, że napięcie wymagane do zapłonu korony jest nieco niższe. W liczniku następuje rozładowanie, aw obwodzie pojawia się słaby prąd krótkotrwały. Aby go wykryć, do obwodu wprowadza się bardzo dużą rezystancję (kilka megaomów) i równolegle z nim połączony jest czuły elektrometr. Z każdym uderzeniem szybkiego elektronu w licznik liść elektrometru będzie zginany.

Takie liczniki umożliwiają rejestrację nie tylko szybkich elektronów, ale także ogólnie dowolnych naładowanych, szybko poruszających się cząstek zdolnych do jonizacji przez zderzenia. Nowoczesne liczniki z łatwością wykrywają wnikanie do nich nawet pojedynczej cząstki, dzięki czemu z pełną niezawodnością i bardzo dużą jasnością można zobaczyć, że elementarnie naładowane cząstki naprawdę istnieją w naturze.

Piorunochron

Szacuje się, że w atmosferze całego globu występuje jednocześnie około 1800 burz, co daje średnio około 100 błyskawic na sekundę. I chociaż prawdopodobieństwo uderzenia pioruna pojedynczej osoby jest znikome, to jednak piorun wyrządza wiele szkody. Wystarczy wskazać, że obecnie około połowa wszystkich wypadków na dużych liniach energetycznych spowodowana jest piorunem. Dlatego ochrona przed piorunem jest ważnym zadaniem.

Łomonosow i Franklin nie tylko wyjaśnili elektryczną naturę pioruna, ale także wskazali, jak zbudować piorunochron, który chroni przed uderzeniem pioruna. Piorunochron jest długim drutem, którego górny koniec jest zaostrzony i przymocowany powyżej najwyższego punktu chronionego budynku. Dolny koniec drutu jest połączony z blachą, a blacha jest zakopana w ziemi na poziomie wody gruntowej.

Podczas burzy na Ziemi pojawiają się duże indukowane ładunki, a na jej powierzchni pojawia się duże pole elektryczne. Jego napięcie jest bardzo wysokie w pobliżu ostrych przewodów, dlatego wyładowanie koronowe jest zapalane na końcu piorunochronu. W rezultacie indukowane ładunki nie mogą gromadzić się na budynku i nie występuje błyskawica. W tych przypadkach, gdy pojawia się błyskawica (i takie przypadki są bardzo rzadkie), uderza ona w piorunochron, a ładunki trafiają na Ziemię, nie uszkadzając budynku.

W niektórych przypadkach wyładowanie koronowe z piorunochronu jest tak silne, że na końcu pojawia się wyraźnie widoczny blask. Taki blask czasami pojawia się w pobliżu innych spiczastych obiektów, na przykład na końcach masztów statków, ostrych wierzchołków drzew itp. Zjawisko to zostało zauważone kilka wieków temu i spowodowało przesądny horror dla żeglarzy, którzy nie rozumieli jego prawdziwej istoty.