Ватра светог Елма је постојани плави сјај који се повремено појављује у близини шиљастих предмета током олује. Име је нешто погрешно, будући да електрични феномен има више заједничког са муњама или северним светлима него са пламеном.
Капетани мора и неба најбоље познају ватру светог Елмоа, јер се етерично светло дуго видјело придржавајући се јарболима бродова, а у новије време и крилима авиона. Поморци су приметили спектакл хиљадама година, али тек у последњем веку и по научници су научили довољно о структури материје да би разумели зашто се феномен одвија. Нису богови или свеци ти који спашавају загонетну ватру, већ једно од пет стања материје: плазму.
Извештаји о плавим светлима који се слабо трепере са бродова бродова датирају још у антику, када су Грци и Римљани тумачили призор као посете полубогових близанаца Цастор и Поллук. Сматрано спасиоцима оних који су у опасности, указање близанаца могло би доћи као надаман знак поморцима који су преживјели олују.
Појава је касније добила своје модерно име од Светог Еразма или, укратко, Светог Елма, који је живео у трећем веку. Свети Елмо је стекао славу као заштитник морнара и цревних невоља, након што је, како се извештава, убијен непоштовањем. Морнари су му се у тренуцима невоље молили и наставили да тумаче сјај ватреног плеса у Светом Елму и шиштање на врховима чамаца као погодан знак.
Шта изазива пожар светог Елма?
Научно разумевање ватре светог Елма постало је могуће тек након што је британски хемичар и физичар Виллиам Цроокес произвео оно што је назвао "блистава материја" својим радом са вакуумским цевима 1879. године. Откривање електрона уследило је две деценије касније, откривајући да је свет био начињен од више него неутралних атома. Откривање да атоми садрже мање, набијене честице показало се кључним за разумевање зашто је Црооксова материја блистала, покрећући сасвим ново поље физике плазме.
Плазма настаје када вишак енергије разбије атоме у неутралном гасу да би створио наелектрисан гас. Један од начина за стварање плазме је топлота. На пример, загревањем чврстог леда се молекуларни кристали разбијају у течну воду, а кључала течна вода ослобађа молекуле воде да се подигну као гасовита пара. Наставите да бацате енергију у испарење (на пример, загревањем је прешло 21.000 степени Фаренхеита, или 12.000 степени Целзијуса), а атоми у воденим молекулима бивају усмерени, губећи електроне и постајући набијени јони. Ова тачка представља прелаз из гаса, облака неутралних честица, у плазму, облак који садржи много набијених честица.
Електрична енергија може растргати молекуле гаса и направити плазму лакше него што може топлота, што је кључ ватре у Ст. Елму. За време олује, трење ствара додатне електроне у одређеним деловима облака, стварајући снажна електрична поља која достижу земљу. Довољно снажно поље теоретски може да разбије ваздух у плазму било где, али у пракси, оштре тачке (попут јарбола брода) теже да концентришу поље, одузимајући електроне од атома и остављајући иза себе наелектрисане јоне у посебно високом броју, близу оштрих места.
Једном када се ваздух око јарбола делимично претворио у плазму, ватра Ст. Елмоа светли процесом названим коронско пражњење. Док електрично поље око себе баца електроне, они куцају у неутралне честице и агитирају те неутралне честице у енергетскије стање.
Замислите да "неки насилник пролази кроз школско двориште и удара сву дјецу", рекла је Кристина Линцх, физичарка плазме на Дартмоутх Цоллегеу у Нев Хампсхиреу. "Сви се узбуђују, а онда се морају опустити." Да би се охладило, побуђене честице емитују фотон светлости са одређеном енергијом и бојом. За азот и кисеоник, који доминирају у Земљиној атмосфери, тај прасак светлости гори плаво и љубичасто.
Ватра Светог Елма није муње
Док се пожар светог Елма обично одвија у олујним условима, то је посебан феномен од стреле. Сјај громобрана садржи из истог разлога плаву и љубичасту боју, али такође светли белом - мешавином многих боја - јер загрева ваздух око ње.
Шарене светлости аурере такође добијају сјај од опуштајућих честица, мада електрони који побуђују те честице на крају добијају енергију из соларног ветра, а не од електрично набијених облака. Многи такође мешају ватру светог Елма са кугличном муњом, још једном појавом са жарном нити која је позната хиљадама година. Док те лебдеће сфере светла остају слабо разумете, ова два догађаја су пријављена заједно, као што је у извештају овог планинара из 1977. године, о коме је извештено у часопису Јоурнал оф Сциентифиц Екплоратион:
"Испод мене, била је распаднута зграда. Могао сам видети језике светлоплавог пламена на свакој тачки челичног оквира који је стршио из рушевина. Пламен је био различитих величина. Што је виша била тачка, већи је био језик пламена на њему. Још ниже, на висини од 4.000 до 4.100 м бљеснуле су муње. Наранџасте лоптице величине фудбалске лопте летеле су ветром на позадини црних облака. "
Да ли је пожар светог Елма опасан?
Срећом за излетнике и морнаре, ватра светог Елма не гори или не представља било какву непосредну опасност осим самог потенцијално олујног невремена.
Међутим, инжењери морају узети у обзир коронско пражњење приликом пројектовања електричне опреме, посебно далековода, јер нежељени случајеви пожара светог Елма могу испљунути драгоцену струју. Да би се тај ефект свео на минимум, многи далеководи на дугим даљинама имају „коронске прстенове“ у облику обруча око тачкастих подручја попут врхова кула и стубова. Ови прстенови спречавају да се електрично поље довољно концентрише да произведе пуно плазме.
У осталим случајевима, инжењери су пронашли начине да искористе коронски исцједак у своју корист. Процес је укључен у производњу озона, индустријског дезинфекцијског средства. Корона пражњење такође игра улогу у стварању наелектрисаних површина потребних унутар фотокопирног уређаја.
Док су истраживачи демистифицирали феномен и учинили га да делује у савременој технологији, безопасни, али задивљујући сјај ватре светог Елма и даље има моћ задивити пролазнике, баш као што то чини миленијима.
