Descărcările de coroană sau luminile Sf. Elmo

... Un mare detașament de soldați din Roma Antică a fost într-o campanie de noapte. A venit o furtună. Și brusc sute de lumini albăstrii au apărut peste detașament. A aprins sulițele de sulițe ale războinicilor. Părea că sulițele de fier ale soldaților ardeau fără a arde!

Nimeni nu știa natura fenomenului uimitor în acele zile, iar soldații au decis că o astfel de strălucire pe sulițe le oferă victoria. Atunci, acest fenomen a fost numit luminile Castor și Pollux - după eroii mitologici mitologici. Și mai târziu a redenumit luminile Elmei - numele bisericii Sf. Elmo din Italia, unde au apărut.

Mai ales adesea, astfel de lumini erau observate pe stâlpii navelor. Filozoful și scriitorul roman Lucius Seneca a spus că în timpul unei furtuni „stelele par să coboare din cer și să aterizeze pe catargurile corăbii”. Printre numeroasele povești despre aceasta, sunt interesante dovezile căpitanului unei nave navale engleze.

S-a întâmplat în 1695, în Marea Mediterană, în apropierea Insulelor Baleare, în timpul unei furtuni. Temându-se de furtună, căpitanul a ordonat coborârea velei. Și atunci marinarii au văzut în diferite locuri ale navei mai mult de treizeci de lumini de Elm. Pe o paletă a unui catarg mare, focul a atins mai mult de jumătate de metru înălțime. Căpitanul a trimis un marinar cu un ordin să-l scoată. Urcând la etaj, a strigat că focul șuieră ca o rachetă din praful de pușcă brut. I s-a ordonat să o scoată împreună cu o paletă meteorologică și să o aducă jos. Dar de îndată ce marinarul a îndepărtat paleta meteorologică, focul a sărit la capătul catargului, de unde era imposibil să-l scoată.

În 1902, marinarii cu barca cu aburi Moravia au văzut o imagine și mai impresionantă. Din Insulele Capului Verde, căpitanul Simpson a scris în jurnalul de bord al unei nave: „Timp de o oră, fulgerul a strălucit în mare. Frânghiile din oțel, vârfurile de catarg, nopțile, loviturile de braț de marfă - totul strălucea Părea că la fiecare patru metri în fiecare seară erau lămpi aprinse pe dibluri și lumini strălucitoare se aprindeau la capetele catargurilor și nocrei ”. Strălucirea era însoțită de un zgomot neobișnuit:

„Ca o mulțime de cigarute așezate într-o clipă, sau lemnul mort și iarba uscată arsă cu breton ...”

Luminile Sf. Elmo sunt diverse. Se întâmplă sub formă de strălucire uniformă, sub formă de lumini intermitente, torțe. Uneori sunt atât de asemănătoare cu flăcările, încât se grăbesc să se stingă.

Humphrey, un meteorolog american care a observat luminile lui Elma pe ferma sa, mărturisește: acest fenomen natural, „transformând fiecare taur într-un monstru cu coarne aprinse, dă impresia de ceva supranatural”. Acest lucru este spus de o persoană care, prin chiar poziția sa, nu este capabilă, s-ar părea că este surprinsă de astfel de lucruri, dar ar trebui să le accepte fără emoții inutile, bazându-se doar pe bunul simț.

Putem spune cu siguranță că acum, în ciuda dominanței - departe de adevărat, deși nu este universal - a viziunii științifice naturale a lumii, vor exista oameni care, dacă ar fi în poziția lui Humphrey, ar vedea ceva în coarnele de taur aprins dincolo de rațiune. Nu există nimic de spus despre Evul Mediu: atunci, în aceleași coarne, ei ar vedea cel mai probabil mașinațiile lui Satan.

Descărcare corona, corona electrică, un tip de descărcare de strălucire care apare atunci când există o neomogenitate pronunțată a câmpului electric în apropierea unuia sau a ambilor electrozi. Câmpuri similare se formează la electrozi cu o curbură foarte mare a suprafeței (vârfuri, fire subțiri). În descărcarea Corona, acești electrozi sunt înconjurați de o strălucire caracteristică, numită și corona, sau strat de coronă.

Regiunea non-luminoasă („întunecată”) a spațiului interelectrode adiacent coronei se numește zona exterioară. Coroana apare adesea pe obiecte cu vârfuri înalte (luminile Sf. Elmo), în jurul firelor de linii electrice etc.Descărcarea coroanei poate avea loc la diferite presiuni de gaz din golul de descărcare, dar se manifestă cel mai clar la presiuni nu mai mici decât cele atmosferice.

Apariția unei descărcare de coronă este explicată printr-o avalanșă ionică. Întotdeauna există un număr de ioni și electroni într-un gaz provenit din cauze aleatorii. Cu toate acestea, numărul lor este atât de mic încât practic gazul nu conduce electricitate.

Cu o rezistență de câmp suficient de mare, energia cinetică acumulată de ion în spațiul dintre cele două coliziuni poate deveni suficientă pentru a ioniza molecula neutră în timpul coliziunii. Ca urmare, se formează un nou electron negativ și un reziduu încărcat pozitiv, un ion.

Un electron liber în coliziune cu o moleculă neutră îl împarte într-un electron și într-un ion pozitiv liber. Electronii după coliziunea ulterioară cu moleculele neutre îi împart din nou în electroni și ioni pozitivi liberi etc.

Un astfel de proces de ionizare se numește ionizare de impact, iar munca care trebuie cheltuită pentru a detașa un electron de un atom se numește lucrare de ionizare. Munca de ionizare depinde de structura atomului și, prin urmare, este diferită pentru diferite gaze.

Electronii și ionii formați sub influența ionizării de impact cresc numărul de sarcini în gaz și, la rândul lor, intră în mișcare sub influența unui câmp electric și pot produce ionizarea de impact a noilor atomi. Astfel, procesul se întărește, iar ionizarea în gaz atinge rapid o valoare foarte mare. Fenomenul este similar cu o avalanșă de zăpadă, prin urmare, acest proces a fost numit avalanșă ionică.

Tragem un fir metalic ab având un diametru de câteva zecimi de milimetru pe două suporturi izolante înalte și îl conectăm la polul negativ al generatorului, care produce o tensiune de câteva mii de volți. Luăm al doilea pol al generatorului pe Pământ. Veți obține un fel de condensator, al cărui căptușeală este sârma și pereții camerei, care, desigur, comunică cu Pământul.

Câmpul din acest condensator este foarte eterogen, iar tensiunea sa lângă un fir subțire este foarte mare. Crescând treptat tensiunea și observând firul în întuneric, se poate observa că, cu o anumită tensiune, apare o strălucire slabă (coronă) lângă sârmă, acoperind firul din toate părțile; este însoțit de un sunet șuierător și o ușoară fisură.

Dacă între sârmă și sursă este conectat un galvanometru sensibil, atunci cu apariția unei străluciri, galvanometrul arată un curent vizibil care curge din generator prin firele către fir și din acesta prin aerul din cameră către pereți, între sârmă și pereți este transferat de ioni formați în cameră din cauza ionizării impactului.

Astfel, luminiscența aerului și apariția curentului indică o ionizare puternică a aerului sub influența unui câmp electric. O descărcare de coronă poate apărea nu numai în apropierea sârmei, ci și în apropierea vârfului și, în general, în apropierea oricărui electrozi în apropierea căruia se formează un câmp neomogen foarte puternic.

Descărcare de coroană

Curățarea electrică a gazelor (precipitatoare electrostatice). O navă umplută cu fum devine brusc complet transparentă în cazul în care se introduc electrozi metalici ascuțiți conectați la o mașină electrică și toate particulele solide și lichide sunt depuse pe electrozi. Explicația experimentului este următoarea: imediat ce coroana este aprinsă de sârmă, aerul din interiorul tubului este puternic ionizat. Ionii de gaz aderă la particulele de praf și le încarcă. Deoarece un câmp electric puternic acționează în interiorul tubului, particulele de praf încărcate se deplasează sub acțiunea câmpului către electrozi, unde se așează.

Contoare de particule

Contorul de particule Geiger-Muller este format dintr-un cilindru mic de metal echipat cu o fereastră acoperită cu folie și un fir subțire de metal întins de-a lungul axei cilindrului și izolat de acesta.Contorul este inclus într-un circuit care conține o sursă de curent a cărei tensiune este egală cu câteva mii de volți. Tensiunea este selectată necesară pentru apariția unei descărcare a coroanei în interiorul contorului.

Când un electron în mișcare rapidă intră în contor, acesta din urmă ionizează moleculele de gaz din interiorul contorului, ceea ce face ca tensiunea necesară pentru aprinderea coronei să fie ceva mai scăzută. O descărcare are loc în contor, iar în circuit apare un curent slab pe termen scurt. Pentru a-l detecta, este introdusă în circuit o rezistență foarte mare (mai mulți megaohmi) și un electrometru sensibil este conectat în paralel cu acesta. Cu fiecare lovitură a unui electron rapid în interiorul contorului, frunza electrometrului va fi îndoită.

Astfel de contoare permit înregistrarea nu numai a electronilor rapizi, dar, în general, a oricărei particule încărcate, cu mișcare rapidă, capabile să producă ionizare prin coliziuni. Contoarele moderne detectează cu ușurință intrarea chiar și a unei singure particule în ele și, prin urmare, fac posibilă cu fiabilitate deplină și claritate foarte mare să vezi că particulele încărcate elementare există cu adevărat în natură.

Conductor fulger

Se estimează că în atmosfera întregului glob, aproximativ 1800 de furtuni apar simultan, ceea ce dă o medie de aproximativ 100 de fulgere pe secundă. Și deși probabilitatea unei lovituri de trăsnet a unei persoane individuale este neglijabilă, cu toate acestea, fulgerul face foarte mult rău. Este suficient să indicăm că în prezent aproximativ jumătate din toate accidentele din liniile electrice mari sunt cauzate de fulgere. Prin urmare, protecția împotriva fulgerului este o sarcină importantă.

Lomonosov și Franklin nu numai că au explicat natura electrică a fulgerului, dar au indicat și cum să construiască un fulger care să protejeze împotriva loviturilor de trăsnet. Tipul fulgerului este un fir lung, al cărui capăt superior este ascuțit și fixat deasupra celui mai înalt punct al clădirii protejate. Capătul inferior al sârmei este conectat la o foaie metalică, iar foaia este îngropată pe Pământ la nivelul apei din sol.

În timpul furtunii, pe Pământ apar sarcini induse mari și apare un câmp electric mare la suprafața Pământului. Tensiunea sa este foarte mare în apropierea conductoarelor ascuțite și, prin urmare, la capătul fulgerului este aprinsă o descărcare de coronă. Drept urmare, nu se pot acumula sarcini induse pe clădire și nu se produce fulgere. În acele cazuri când fulgerul are loc (și astfel de cazuri sunt foarte rare), acesta lovește un fulger și încărcările merg pe Pământ, fără a dăuna clădirii.

În unele cazuri, descărcarea de coronă de pe trăsnet este atât de puternică, încât la vârf apare o strălucire clar vizibilă. O astfel de strălucire apare uneori în apropierea altor obiecte ascuțite, de exemplu, la capetele catargurilor navelor, ale tăieturilor ascuțite etc. Acest fenomen a fost observat în urmă cu câteva secole și a provocat groază superstițioasă marinarilor care nu înțelegeau adevărata sa esență.