St Elmo tüze

   A cím alapján azt hihetnénk (joggal),hogy ez megint csak egy újabb számunkra ismeretlen fizikai jelenség,de valójában nagyon is hétköznapi, s gyakrabban találkozunk vele mint azt elsõre gondolnánk.A következö történetekben olyan fényjelenségekkel találkozunk - legyen az gömbvillám,"St Elmo tüze"- amelyek mind a minket állandóan körülvevõ elektromos tér bizonyos feltöltõdésének eredményeképp jönnek létre.
 U. János, Budapest
 Az 1970-es években három kollégámmal a Balatonon vitorláztunk. A hajónak fémteste volt, és a kötelek helyett vékony acélsodronyokat használtunk. Az egyik nap hirtelen vihar kerekedett, és a nagy égzengésben egy villám a hajónk árbocába csapott bele. Onnan igen gyorsan egy fehér gömb gurult le azon a fémsodronyon, amelyik a háromszög alakú vitorla vízszintes rúdját tartotta. Gyorsan végigszaladt ezen a huzalon majd a vízszintes vitorlarúd végérõl a vízbe ugrott, és ott egy dörrenéssel eltûnt.
Dr. K Éva, Budapest
 Az esetet, melyet fizikatanárom mesélt el, 1940-ben látták a Karcag környéki tanyavilágban, ahol tanárom egy kis tanyasi iskolában tanult. A kérdéses napon verõfényes volt az ég, igen meleg, fülledt idõ volt. Ezért az összes ablakot és ajtót kinyitották. De a levegõ nem mozdult. Az iskola mellett lévõ öreg fa levelei petyhüdten lógtak. A távolban azonban mennydörgés hallatszott. Egyszer csak a tornác felõli ajtón másfél méter magasságban egy futball-labdányi, narancssárga gömb lebegett be az osztályterembe. Megállt a katedra elõtt, néhány másodpercig a tanár elõtt tartózkodott, aki szinte megdermedt az ijedségtõl, s szólni sem mert, hogy a gyerekek bukjanak le a pad alá, vagy más módon óvják magukat. Így a gyerekek végig jól látták a különös jelenséget. Pár másodperc múlva, mintha csak meggondolta volna magát a gömb, a katedrától elfordulva lassan végiglebegett a két padsor között, és az utolsó ablakon keresztül távozott. Rövid idõre eltûnt a szemük elõl, majd egy közepesen erõs csattanáshoz hasonló hangot és gyenge sistergést hallottak. Tanáruk mondta, hogy amit láttak, gömbvillám volt. Kitódultak az udvarra. Az elõzõleg vízzel színültig tele beton víztároló gyûrû teljesen üres volt, de egyébként sértetlen. Az öreg fa levelei izzani látszottak. Az egészet különös fény ragyogta be. Az állatok a gazdasági épületekben igen  nyugtalanok voltak. Az eset jól mutatja a gömbvillám magas belsõ energiatartalmát. A faleveleken látszó fényjelenséget a szétszóródó elektromos töltés miatti kisülés, az úgynevezett "Szent Elmo tüze" okozhatta.A kisülés áramtartománya is rendkívül nagy, nanoampertõl a több ezer amperig terjed. A két szélsõ határ a villám (több ezer A) és a korona kisülés. (Szent Elmo tüze.) Mindkettõ normál légnyomáson jön létre.
A jelenség fizikai magyarázata
Életünk villamos térben zajlik, mivel a légkör felsõ rétegében elhelyezkedõ, pozitív töltéseket tartalmazó ionoszféra és a föld között állandó villamos tér van jelen. Az ennek következtében a környezetünkben jelen lévõ statikus villamos tér a föld felszínén 100-200 V/m körüli térerõsségû.Szintén a statikus villamos tér okozza a részleges kisüléseket is, amelyek akkor jönnek létre, ha valamely, töltéssel rendelkezõ tárgy közelében a nagy térerõsség miatt a levegõ vezetõvé válik, de a távolban elhelyezkedõ vezetõ tárgyak felé a térerõsség már kisebb és így azokig nem alakul ki vezetõ csatorna. Ilyen részleges kisülés például a tengerészek által ismert szent Elmo tüze, ami a hajók árbócának csúcsánál alakul ki.Gyakrabban tapasztaljuk a jelenséget nagyfeszültségû távvezetékek alatt elhaladva, ahol, különösen párás idõben, a    periodikusan fellépõ koronakisülés hanghatását, zúgását tapasztalhatjuk. A koronakisülés ekkor a feszültség abszolút csúcsértékéhez közeli idõpontokban lép fel.A hangjelenség alapharmónikus frekvenciája,100Hz.
A koronakisülés
A koronakisülés részleges kisülés, tehát nem terjed ki a két elektróda közötti teljes távolságra. Fõleg erõsen inhomogén térben, nagy térerõsségû villamos térrel körülvett csúcsok közelében alakul ki. A koronakisülés név többféle fizikai folyamat gyûjtõ elnevezése.Koronakisülés akkor alakul ki, ha valamely csúcs közelében a villamos térerõsség olyan nagy értékû, hogy a gázban jelen lévõ kis számú töltéshordozó a tér erõhatása révén gyorsulva akkora mozgási energiára tesz szert a két ütközése közötti, rendelkezésre álló, szabad úthosszon, amely a semleges gázmolekulákkal való ütközéskor azok ionizációját idézi elõ. Az így keletkezett szabad elektronok újabb semleges részecskékkel ütközve további elektronokat szabadítanak fel ionizáció révén, és így kialakul az elektronlavina. A csúcs közelében tehát töltéshordozókból álló vezetõ csatorna alakul ki. A vezetõ csatorna nem terjed ki azonban a másik elektródig, mert a csúcstól távolodva a villamos térerõsség egyre kisebb, végül nem következik be az ütközésekkor ionizáció. A koronakisülést a csúcshatáshoz hasonlóan villamos szél kíséri.
Az Amerikai Tudományos Intézet fizikai tanszékének egyik munkatársának angol leírata:
St. Elmo's Fire is a type of continuous electric spark called a "glow discharge." You've seen it many times before,since it is almost exactly the same as the glows found inside fluorescent tubes, mercury vapor streetlights, old orange-display calculators and in "eye of the storm" plasma globes. When it occurs naturally, we call it St. Elmo's Fire, but when it occurs inside a glass tube, we call it a neon sign.
 St. Elmo's Fire and normal sparks both can appear when high electrical voltage affects a gas. St. Elmo's fire is seen during thunderstorms when the ground below the storm is electrically charged, and there is high voltage in the air between the cloud and the ground. The voltage tears apart the air molecules and the gas begins to glow. It  takes about 30,000 volts per centimeter of space to start a St. Elmo's fire (although sharp points can trigger it at somewhat lower voltage levels.)  St. Elmo's Fire is plasma. A normal gas is composed of molecules. The molecules are composed of atoms, which in turn are composed of electrons and clusters of proton particles. If the electric force applied to each bit of gas is greater than a certain level of voltage, it causes the electrons and protons of the gas molecules to be pulled away from each other. High voltage transforms the gas into a glowing mixture of separate proton clusters and electrons. We call this mixture of particles by the name "plasma," and it is conductive. It also fluoresces with light. The color of the glow depends on the type of gas involved. If we lived in an atmosphere of neon gas, then St Elmo's fire would be red/orange, and lightning would be white with orange edges. Our atmosphere is nitrogen and oxygen, and this mixture glows blue/violet when exposed to high voltage fields. If a neon sign tube was filled with nitrogen/oxygen instead of neon, it would light up blue/violet rather than red/orange.  Is this phenomenon related to ball lightning? No one knows, because no one knows what ball lightning is, and it  might not be a spark at all. St. Elmo's fire is sometimes mistaken for ball lightning. Among other differences, ball  lightning can drift around like a soap bubble, while St. Elmo's Fire always remains attached to an object. Air is a good electric insulator. However, if an electric field at the end of a metal rod is strong, air molecules in its vicinity are ionized and charges stream off the end of the rod. Since an electric field is intensified in regions of high curvature, discharges are intensified at the end of pointed metal rods. These "corona discharges" give a faint light that is visible in the dark. St. Elmo's fire is an example of a continuous corona discharge. It is not a form of lightning. The luminous glow of St. Elmo's fire is sometimes observed at night from the tops of ships' masts when electrified clouds are overhead. The mast appears to be on  fire but does not burn. St. Elmo's' fire tends to occur toward the end of a thunderstorm. Mariners have traditionally interpreted it as a good omen.
St. Elmo's fire is a brushlike or treelike electrical discharge around an object in the atmosphere, often accompanied by a bluish glow and a hissing, crackling noise. St. Elmo's fire requires a large difference in electrical charge between the object and the surrounding air and ismost commonly seen around pointed objects in high terrain in disturbed weather conditions. St. Elmo's fire is also referred to as a brush discharge, a point discharge, a form of coronal discharge and even "the corposant," meaning thesaint's body. That is because ship masts are a very likely site for such discharges, and medieval Mediterranean sailors took St. Elmo's fire as a sign ofthe presence of their patron saint, St. Elmo, Ermo or Erasmus, a fourth-century Italian bishop and martyr.
Linkek:http://www.ett.bme.hu/elftvacuum/pub/wplazma/plaz123.html
            http://vili.pmmf.hu/jegyzet/elektrom/tartalomj1.htm