Corona-ontladingen of de lichten van St. Elmo

... Een groot detachement soldaten van het oude Rome was op een nachtcampagne. Er kwam een ​​onweersbui. En plotseling verschenen er honderden blauwachtige lichten over het detachement. Het verlichtte de speren van speren van krijgers. Het leek erop dat de ijzeren speren van de soldaten brandden zonder te branden!

Niemand kende de aard van het verbazingwekkende fenomeen in die dagen, en de soldaten besloten dat een dergelijke uitstraling op de speren hun overwinning voorspelt. Toen werd dit fenomeen de lichten van Castor en Pollux genoemd - naar de mythologische tweelinghelden. En later omgedoopt tot de lichten van Elma - de naam van de kerk van St. Elmo in Italië, waar ze verschenen.

Vooral vaak werden dergelijke lichten waargenomen op de masten van schepen. De Romeinse filosoof en schrijver Lucius Seneca zei dat tijdens een onweersbui "de sterren uit de lucht lijken te dalen en op de masten van de schepen landen." Onder de vele verhalen hierover is het bewijs van de kapitein van een Engels zeilschip interessant.

Het gebeurde in 1695, in de Middellandse Zee, nabij de Balearen, tijdens een onweersbui. Uit vrees voor de storm beval de kapitein de zeilen te laten zakken. En toen zagen de matrozen op verschillende plaatsen van het schip meer dan dertig lichten van Elm. Op een schoep van een grote mast bereikte het vuur een hoogte van meer dan een halve meter. De kapitein stuurde een zeeman met het bevel hem te verwijderen. Hij ging naar boven en riep dat het vuur siste als een raket van rauw buskruit. Hij kreeg de opdracht om het samen met een windwijzer te verwijderen en neer te halen. Maar zodra de matroos de windvaan verwijderde, sprong het vuur naar het einde van de mast, vanwaar het onmogelijk was om het te verwijderen.

In 1902 zagen de zeilers van de Moravia-stoomboot een nog indrukwekkender beeld. Van de Kaapverdische eilanden schreef kapitein Simpson in het logboek van een schip: “Een uur lang flitste de bliksem in de zee. Stalen touwen, masttoppen, nokreys, vrachtboomkloppen - alles gloeide. Het leek erop dat er elke vier voet elke nacht brandende lampen op de pluggen waren en felle lichten aan de uiteinden van de masten en nocrei verlichtten. " De gloed ging gepaard met een ongewoon geluid:

"Als een groot aantal cicaden in een mum van tijd neergestreken, of dood hout en droog gras verbrand met een knal ..."

De lichten van St. Elmo zijn divers. Ze gebeuren in de vorm van een uniforme gloed, in de vorm van afzonderlijke flikkerende lichten, fakkels. Soms lijken ze zo op vlammen dat ze haasten om te doven.

Humphrey, een Amerikaanse meteoroloog die de lichten van Elma op zijn ranch observeerde, getuigt: dit natuurverschijnsel, dat "elke stier in een monster verandert met vurige horens, geeft de indruk van iets bovennatuurlijks." Dit wordt gezegd door een persoon die door zijn positie niet in staat lijkt te zijn verrast over dergelijke dingen, maar ze zonder onnodige emoties zou moeten accepteren, alleen vertrouwend op gezond verstand.

We kunnen gerust zeggen dat er, ondanks de dominantie - verre van waar, hoewel niet universeel - van het natuurlijke wetenschappelijke wereldbeeld, er mensen zullen zijn die, als ze in Humphrey's positie waren, iets boven reden in de vurige megafoons zouden zien. Er is niets te zeggen over de middeleeuwen: dan zouden ze op dezelfde horens hoogstwaarschijnlijk de machinaties van Satan zien.

Corona-ontlading, elektrische corona, een soort glimontlading die optreedt wanneer er een uitgesproken heterogeniteit is van het elektrische veld in de buurt van een of beide elektroden. Soortgelijke velden worden gevormd bij elektroden met een zeer grote kromming van het oppervlak (uiteinden, dunne draden). Bij Corona-ontlading worden deze elektroden omgeven door een karakteristieke gloed, ook wel de corona of corona-laag genoemd.

Het niet-lichtgevende ("donkere") gebied van de interelectrode-ruimte grenzend aan de corona wordt de buitenste zone genoemd. De kroon verschijnt vaak op lange puntige objecten (St. Elmo's lichten), rond draden van hoogspanningslijnen, enz.De corona-ontlading kan plaatsvinden bij verschillende gasdrukken in de ontladingsspleet, maar het manifesteert zich het duidelijkst bij drukken niet lager dan atmosferisch.

Het uiterlijk van een corona-ontlading wordt verklaard door een ionlawine. Er zijn altijd een aantal ionen en elektronen in een gas dat voortkomt uit willekeurige oorzaken. Hun aantal is echter zo klein dat gas praktisch geen elektriciteit geleidt.

Met een voldoende hoge veldsterkte kan de kinetische energie die wordt verzameld door het ion in de opening tussen de twee botsingen voldoende worden om het neutrale molecuul tijdens de botsing te ioniseren. Als resultaat worden een nieuw negatief elektron en een positief geladen residu, een ion, gevormd.

Een vrij elektron in botsing met een neutraal molecuul splitst het in een elektron en een vrij positief ion. Elektronen bij verdere botsing met neutrale moleculen splitsen ze opnieuw in elektronen en maken positieve ionen vrij, enz.

Een dergelijk ionisatieproces wordt impactionisatie genoemd en het werk dat moet worden besteed om een ​​elektron van een atoom los te maken, wordt ionisatiewerk genoemd. Het werk van ionisatie hangt af van de structuur van het atoom en is daarom verschillend voor verschillende gassen.

De elektronen en ionen die worden gevormd onder invloed van impactionisatie verhogen het aantal ladingen in het gas, en op hun beurt komen ze in beweging onder invloed van een elektrisch veld en kunnen impactionisatie van nieuwe atomen produceren. Aldus versterkt het proces zichzelf en bereikt ionisatie in het gas snel een zeer grote waarde. Het fenomeen is vergelijkbaar met een sneeuwlawine, daarom werd dit proces een ionlawine genoemd.

We trekken een metaaldraad ab met een diameter van enkele tienden van een millimeter op twee hoog isolerende steunen en verbinden deze met de negatieve pool van de generator, die een spanning van enkele duizenden volt produceert. We nemen de tweede pool van de generator naar de aarde. Je krijgt een soort condensator, waarvan de voering de draad en de wanden van de kamer is, die natuurlijk communiceren met de aarde.

Het veld in deze condensator is erg heterogeen en de spanning in de buurt van een dunne draad is erg hoog. Door de spanning geleidelijk te verhogen en de draad in het donker te observeren, kan worden opgemerkt dat bij een bepaalde spanning een zwakke gloed (corona) verschijnt nabij de draad, die de draad van alle kanten bedekt; het gaat gepaard met een sissend geluid en een licht gekraak.

Als een gevoelige galvanometer is aangesloten tussen de draad en de bron, toont de galvanometer met een schijnbare gloed een merkbare stroom die van de generator door de draden naar de draad stroomt en van daaruit door de ruimtelucht naar de muren, tussen de draad en de muren wordt overgedragen door ionen die in de kamer worden gevormd als gevolg van ionisatie door impact.

Aldus duiden de luminescentie van lucht en het uiterlijk van stroom op sterke ionisatie van de lucht onder invloed van een elektrisch veld. Een corona-ontlading kan niet alleen in de buurt van de draad plaatsvinden, maar ook in de buurt van de punt en in het algemeen in de buurt van elektroden waar een zeer sterk inhomogeen veld wordt gevormd.

Corona-ontlading

Elektrische gasreiniging (elektrostatische precipitators). Een vat gevuld met rook wordt plotseling volledig transparant als er scherpe metalen elektroden worden aangesloten op een elektrische machine en alle vaste en vloeibare deeltjes worden afgezet op de elektroden. De uitleg van het experiment is als volgt: zodra de kroon door de draad wordt ontstoken, wordt de lucht in de buis sterk geïoniseerd. Gasionen hechten zich aan stofdeeltjes en laden deze op. Omdat een sterk elektrisch veld in de buis werkt, bewegen geladen stofdeeltjes onder invloed van het veld naar de elektroden, waar ze bezinken.

Deeltjes tellers

De deeltjesteller van Geiger-Muller bestaat uit een kleine metalen cilinder uitgerust met een venster bedekt met folie en een dunne metalen draad uitgerekt langs de as van de cilinder en geïsoleerd.De meter is opgenomen in een circuit dat een stroombron bevat waarvan de spanning gelijk is aan enkele duizenden volt. De spanning wordt noodzakelijk gekozen voor het verschijnen van een corona-ontlading in de meter.

Wanneer een snel bewegend elektron de teller binnenkomt, ioniseert deze de gasmoleculen in de teller, waardoor de spanning die nodig is om de corona te ontsteken iets lager wordt. Er treedt een ontlading op in de teller en er verschijnt een zwakke kortstondige stroom in het circuit. Om het te detecteren, wordt een zeer grote weerstand (meerdere megaohms) in het circuit geïntroduceerd en wordt een gevoelige elektrometer parallel daarmee verbonden. Met elke slag van een snel elektron in de teller, zal het elektrometerblad worden gebogen.

Dergelijke tellers maken het mogelijk om niet alleen snelle elektronen te registreren, maar ook in het algemeen alle geladen, snel bewegende deeltjes die ionisatie door botsingen kunnen veroorzaken. Moderne tellers detecteren gemakkelijk het binnendringen van zelfs een enkel deeltje erin en maken het daarom met volledige betrouwbaarheid en zeer grote helderheid mogelijk om te zien dat elementair geladen deeltjes echt in de natuur bestaan.

Bliksemafleider

Geschat wordt dat in de atmosfeer van de hele wereld ongeveer 1800 onweersbuien tegelijkertijd optreden, die gemiddeld ongeveer 100 bliksemschichten per seconde geven. En hoewel de kans op een blikseminslag van een individuele persoon te verwaarlozen is, doet bliksem toch veel kwaad. Het is voldoende om aan te geven dat momenteel ongeveer de helft van alle ongevallen in grote stroomleidingen door bliksem wordt veroorzaakt. Daarom is bescherming tegen bliksem een ​​belangrijke taak.

Lomonosov en Franklin hebben niet alleen de elektrische aard van bliksem uitgelegd, maar ook aangegeven hoe een bliksemafleider kan worden gebouwd die beschermt tegen blikseminslag. De bliksemafleider is een lange draad waarvan het bovenste uiteinde is geslepen en boven het hoogste punt van het beschermde gebouw is bevestigd. Het onderste uiteinde van de draad is verbonden met een metalen plaat en de plaat is begraven in de aarde op het niveau van het grondwater.

Tijdens een onweersbui verschijnen er grote geïnduceerde ladingen op aarde en verschijnt er een groot elektrisch veld aan het aardoppervlak. De spanning is zeer hoog in de buurt van scherpe geleiders, en daarom wordt een corona-ontlading ontstoken aan het einde van de bliksemafleider. Hierdoor kunnen geïnduceerde ladingen zich niet ophopen op het gebouw en treedt er geen bliksem op. In die gevallen waarin bliksem voorkomt (en dergelijke gevallen zijn zeer zeldzaam), slaat het op een bliksemafleider en gaan de ladingen naar de aarde, zonder het gebouw te beschadigen.

In sommige gevallen is de corona-ontlading van de bliksemafleider zo sterk dat een duidelijk zichtbare gloed aan de punt verschijnt. Zo'n gloed verschijnt soms in de buurt van andere puntige objecten, bijvoorbeeld aan de uiteinden van scheepsmasten, scherpe boomtoppen, enz. Dit fenomeen werd enkele eeuwen geleden opgemerkt en veroorzaakte bijgelovige horror voor zeilers die de ware essentie niet begrepen.