Descargas de corona ou as luzes de St. Elmo

... Um grande destacamento de soldados da Roma Antiga estava em uma campanha noturna. Uma tempestade estava chegando. E de repente centenas de luzes azuladas apareceram sobre o desapego. Iluminou as lanças de lanças de guerreiros. Parecia que as lanças de ferro dos soldados estavam queimando sem queimar!

Ninguém sabia a natureza do fenômeno surpreendente naqueles dias, e os soldados decidiram que esse brilho nas lanças anunciava sua vitória. Então esse fenômeno foi chamado de luzes de Castor e Pólux - em homenagem aos heróis gêmeos mitológicos. E depois renomeou as luzes de Elma - o nome da igreja de St. Elmo na Itália, onde elas apareceram.

Especialmente, essas luzes eram observadas nos mastros dos navios. O filósofo e escritor romano Lucius Seneca disse que durante uma tempestade "as estrelas parecem descer do céu e pousar nos mastros dos navios". Entre as muitas histórias sobre isso, a evidência do capitão de um veleiro inglês é interessante.

Aconteceu em 1695, no mar Mediterrâneo, perto das Ilhas Baleares, durante uma tempestade. Temendo a tempestade, o capitão ordenou que as velas fossem baixadas. E então os marinheiros viram em diferentes lugares do navio mais de trinta luzes de Elm. Numa palheta de um grande mastro, o fogo atingiu mais de meio metro de altura. O capitão enviou um marinheiro com uma ordem para removê-lo. Subindo as escadas, ele gritou que o fogo chiava como um foguete de pólvora crua. Ele recebeu ordem de removê-lo junto com um cata-vento e derrubá-lo. Mas assim que o marinheiro decolou o cata-vento, o fogo saltou para o fim do mastro, de onde era impossível removê-lo.

Em 1902, os marinheiros do barco a vapor da Morávia viram uma imagem ainda mais impressionante. Das ilhas de Cabo Verde, o capitão Simpson escreveu no diário de bordo do navio: “Um raio brilhou por uma hora no mar. Cabos de aço, mastros, nokreys, batidas de lança de carga - tudo brilhava. Parecia que a cada quatro pés das cavilhas parecia que tinham lâmpadas acesas, e nos extremos dos mastros e nocratas, luzes brilhantes se acendiam. O brilho foi acompanhado por um ruído incomum:

"Como uma miríade de cigarras instaladas em um piscar de olhos, ou madeira morta e grama seca queimada com um estrondo ..."

As luzes de St. Elmo são diversas. Elas acontecem na forma de um brilho uniforme, na forma de luzes piscantes separadas, tochas. Às vezes, são tão parecidos com as chamas que correm para extinguir.

Humphrey, um meteorologista americano que observou as luzes de Elma em seu rancho, testemunha: esse fenômeno natural, "transformando cada touro em um monstro com chifres de fogo, dá a impressão de algo sobrenatural". Isso é dito por uma pessoa que, por sua própria posição, não é capaz de parecer surpresa com essas coisas, mas deve aceitá-las sem emoções desnecessárias, confiando apenas no bom senso.

Podemos dizer com segurança que agora, apesar do domínio - longe de ser verdade, embora não universal - da visão científica natural do mundo, haverá pessoas que, se estivessem na posição de Humphrey, veriam algo nos chifres de fogo além da razão. Não há nada a dizer sobre a Idade Média: então, nos mesmos chifres, eles provavelmente veriam as maquinações de Satanás.

Descarga de corona, corona elétrica, um tipo de descarga de brilho que ocorre quando há uma heterogeneidade pronunciada do campo elétrico próximo a um ou ambos os eletrodos. Campos semelhantes são formados em eletrodos com uma curvatura muito grande da superfície (pontas, fios finos). Na descarga de Corona, esses eletrodos são cercados por um brilho característico, também chamado de camada corona.

A região não luminosa ("escura") do espaço intereletrodo adjacente à coroa é chamada de zona externa. A coroa geralmente aparece em objetos pontudos altos (luzes de St. Elmo), em torno de fios de linhas de energia etc.A descarga da coroa pode ocorrer a várias pressões de gás no intervalo de descarga, mas se manifesta mais claramente a pressões não inferiores à atmosférica.

A aparência de uma descarga de coroa é explicada por uma avalanche de íons. Sempre há um número de íons e elétrons em um gás que surge de causas aleatórias. No entanto, seu número é tão pequeno que o gás praticamente não conduz eletricidade.

Com uma força de campo suficientemente alta, a energia cinética acumulada pelo íon no espaço entre as duas colisões pode se tornar suficiente para ionizar a molécula neutra durante a colisão. Como resultado, um novo elétron negativo e um resíduo carregado positivamente, um íon, são formados.

Um elétron livre em colisão com uma molécula neutra o divide em um elétron e um íon positivo livre. Os elétrons após uma colisão posterior com moléculas neutras novamente os dividem em elétrons e liberam íons positivos, etc.

Esse processo de ionização é chamado de ionização por impacto, e o trabalho que precisa ser gasto para separar um elétron de um átomo é chamado trabalho de ionização. O trabalho de ionização depende da estrutura do átomo e, portanto, é diferente para diferentes gases.

Os elétrons e íons formados sob a influência da ionização por impacto aumentam o número de cargas no gás e, por sua vez, entram em movimento sob a influência de um campo elétrico e podem produzir ionização por impacto de novos átomos. Assim, o processo se fortalece e a ionização no gás atinge rapidamente um valor muito grande. O fenômeno é semelhante a uma avalanche de neve, portanto esse processo foi chamado de avalanche de íons.

Puxamos um fio de metal ab com um diâmetro de vários décimos de milímetro em dois suportes isolantes altos e o conectamos ao polo negativo do gerador, que produz uma tensão de vários milhares de volts. Tomamos o segundo pólo do gerador para a Terra. Você obterá um tipo de capacitor, cujo revestimento é o fio e as paredes da sala, que, é claro, se comunicam com a Terra.

O campo neste capacitor é muito heterogêneo e sua tensão perto de um fio fino é muito alta. Aumentando a tensão gradualmente e observando o fio no escuro, percebe-se que, com uma certa tensão, um brilho fraco (corona) aparece próximo ao fio, cobrindo o fio por todos os lados; é acompanhado por um som de assobio e um leve estalo.

Se um galvanômetro sensível estiver conectado entre o fio e a fonte, com a aparência do brilho, o galvanômetro mostra uma corrente perceptível fluindo do gerador através dos fios para o fio e dele através do ar ambiente para as paredes, entre o fio e as paredes é transferido por íons formados na sala devido à ionização do impacto.

Assim, a luminescência do ar e a aparência da corrente indicam forte ionização do ar sob a influência de um campo elétrico. Uma descarga corona pode ocorrer não apenas perto do fio, mas também perto da ponta e, geralmente, perto de qualquer eletrodo perto do qual um campo não homogêneo muito forte é formado.

Descarga Corona

Limpeza de gás elétrico (precipitadores eletrostáticos). Um vaso cheio de fumaça de repente se torna completamente transparente se eletrodos de metal afiados conectados a uma máquina elétrica são introduzidos nele e todas as partículas sólidas e líquidas são depositadas nos eletrodos. A explicação do experimento é a seguinte: assim que a coroa é inflamada pelo fio, o ar no interior do tubo é fortemente ionizado. Os íons gasosos aderem às partículas de poeira e as carregam. Como um forte campo elétrico atua dentro do tubo, as partículas de poeira carregadas se movem sob a ação do campo para os eletrodos, onde se depositam.

Contadores de partículas

O contador de partículas Geiger-Muller consiste em um pequeno cilindro de metal equipado com uma janela coberta com papel alumínio e um fino fio de metal esticado ao longo do eixo do cilindro e isolado dele.O medidor está incluído em um circuito contendo uma fonte de corrente cuja tensão é igual a vários milhares de volts. A voltagem é selecionada necessária para o aparecimento de uma descarga de coroa dentro do medidor.

Quando um elétron em movimento rápido entra no contador, este último ioniza as moléculas de gás no interior do contador, o que torna a tensão necessária para acender a coroa um pouco menor. Uma descarga ocorre no contador e uma corrente fraca de curto prazo aparece no circuito. Para detectá-lo, uma resistência muito grande (vários megaohms) é introduzida no circuito e um eletrômetro sensível é conectado em paralelo a ele. A cada batida de um elétron rápido dentro do contador, a folha do eletrômetro será dobrada.

Esses contadores tornam possível registrar não apenas elétrons rápidos, mas também geralmente partículas carregadas e em movimento rápido, capazes de produzir ionização por colisões. Os contadores modernos detectam facilmente a entrada de uma única partícula neles e, portanto, possibilitam com total confiabilidade e muita clareza ver que partículas carregadas elementares realmente existem na natureza.

Pára-raios

Estima-se que na atmosfera de todo o mundo ocorram cerca de 1800 tempestades simultaneamente, o que dá uma média de cerca de 100 raios por segundo. E embora a probabilidade de um relâmpago de uma pessoa seja insignificante, no entanto, o relâmpago causa muitos danos. Basta indicar que, atualmente, cerca de metade de todos os acidentes em grandes linhas de energia são causados ​​por raios. Portanto, a proteção contra raios é uma tarefa importante.

Lomonosov e Franklin não apenas explicaram a natureza elétrica dos raios, mas também indicaram como construir um pára-raios que protege contra descargas atmosféricas. O pára-raios é um fio longo, cuja extremidade superior é afiada e fixada acima do ponto mais alto do edifício protegido. A extremidade inferior do fio é conectada a uma folha de metal, e a folha é enterrada na Terra ao nível da água do solo.

Durante uma tempestade, grandes cargas induzidas aparecem na Terra e um grande campo elétrico aparece na superfície da Terra. Sua tensão é muito alta perto de condutores pontiagudos e, portanto, uma descarga de coroa é acionada no final do pára-raios. Como resultado, cargas induzidas não podem se acumular no edifício e raios não ocorrem. Nos casos em que um raio ocorre (e esses casos são muito raros), ele atinge um para-raios e as cargas vão para a Terra, sem prejudicar o edifício.

Em alguns casos, a descarga de coroa do pára-raios é tão forte que um brilho claramente visível aparece na ponta. Às vezes, esse brilho aparece perto de outros objetos pontiagudos, por exemplo, nas extremidades dos mastros de navios, nas copas das árvores afiadas, etc. Esse fenômeno foi percebido há vários séculos e causou horror supersticioso a marinheiros que não entendiam sua verdadeira essência.