На королевский я попал корабль. Повсюду там от носа до кормы. На палубе и в трюме, и в каютах Я сеял ужас; пламенем взвивался На мачте, на бушприте и на реях.
Эти строки, взятые эпиграфом, не поэтический вымысел. Имеется немало свидетельств очевидцев, которые наблюдали на мачтах, стеньгах, реях светящиеся султаны. Древние мореплаватели называли их «огнями святого Эльма».
Две тысячи лет назад римский философ Сенека говорил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Он имел в виду разряды в виде пламени, которые возникают не только на рангоуте кораблей, но и на куполах церквей, верхушках башен, шпилях и высоко в горах. Однако чаще всего «святые огни» наблюдаются в океане. Иногда, когда грозовые облака проходят над судном, на мачтах видно свечение, обычно сопровождаемое легким потрескиванием. При дневном свете огни не видны, но ночью представляют эффектную, иногда жуткую картину.
Появление «огней Эльма» воспринималось моряками как знак, возвещающий об окончании шторма и тяжелой работы на корабле. Одно из преданий о плавании Христофора Колумба в Америку гласит: «Казалось, что буря никогда не утихнет. Измученные тяжелой работой, напуганные сверкающими молниями и свирепым океаном матросы начали роптать. Во всем винили Колумба, затеявшего это опасное плавание, которому, казалось, не будет конца. Тогда Великий мореплаватель приказал всем подняться на палубу и посмотреть на мачты. На их верхушках красовались огоньки синеватого цвета. Матросы обрадовались, посчитав рассыпавшиеся на мачтах огни вестником милости к ним святого Эльма».
С изумлением наблюдали в Атлантическом океане появление огней спутники Магеллана. Один из них, рыцарь Пигафетта, сделал в своем дневнике такую запись: «Во время бурь мы часто видели свечение, которое называют огнями святого Эльма. Как-то в темную ночь оно явилось нам подобием доброго светоча. Огни оставались на верхушке грот-мачты в течение двух часов. В разгар свирепой бури это было для нас большим утешением. Перед тем как исчезнуть, свечение вспыхнуло так ярко, что мы, можно сказать, были ошеломлены. Все считали, что теперь наступит гибель. Однако в то же мгновение ветер стих...»
Действительно, сильный ветер и высокие волны предшествуют грозе. Но когда гроза над головой и зажигаются огни Эльма, самое худшее уже позади.
Бывает, что свечение султанов продолжается длительное время. Зафиксированы случаи, когда огненный шар, спустившись к основанию мачты, катится затем по палубе. Иногда огни бегают по волнам. О подобных явлениях писали еще Гомер и Гораций. Тогда люди также считали эти огни счастливым предзнаменованием и обожествляли их, называя именами Кастора и Поллукса - полубогов, покровительствующих морякам. Английские моряки называли «огни святого Эльма» телом святого.
«Святые огни» нередко появлялись в больших количествах. В 1622 году после непогоды все галеры острова Мальта вдруг осветились этими огнями. Они как бы перепрыгивали с мачты на мачту, приветствуемые троекратным свистом и возгласами матросов.
11 июня 1686 года французский военный корабль, находясь на траверзе Мадагаскара, подвергся настоящей атаке «святого огня». Находящийся на борту корабля аббат Шаузи записал: «Дул страшный ветер, лил дождь сверкали молнии, все море было в огне. Вдруг я увидел на всех наших мачтах огни «святого Эльма», которые спускались на палубу. Они были величиной с кулак, сверкали, прыгали и вовсе не обжигали. Все почувствовали запах серы, но грома не было. Блуждающие огоньки вели себя на корабле, как у себя дома. Это продолжалось до рассвета».
30 декабря 1902 года пароход «Моравия» находился вблизи островов Зеленого мыса. Вся команда стала тогда свидетелем удивительного зрелища. Вот запись в судовом журнале, сделанная капитаном А. Симпсоном: «В течение целого часа в небе полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, ноки рей и грузовых стрел - все светилось. Казалось, на всех штагах через каждые четыре фута повесили зажженные фонари...». Говоря далее о сопровождающем свечение странном шуме, капитан писал: «Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава».
Нередко наблюдают это интересное явление и современные мореплаватели.
«В июле I960 года я участвовал в перегоне теплохода «Двина» из порта Провидение в порт Находка,- сообщает В. Алексеев из Приморского края, - и между мысом Олюторским и Командорскими островами стал свидетелем странного, таинственного явления природы. Когда в два часа ночи я заступил на вахту, небо было покрыто черно фиолетовыми облаками. Мы шли на буксире у парохода « Пугачев». Минут через 30 я вдруг увидел, что контуры его мачт, вант и надстройки стали как-то необычно четко видны. Еще через несколько минут на всех выступающих частях судна появилось свечение, а на клотиках мачт возникли как бы светящиеся кисточки. Вскоре, казалось, вся поверхность судна покрылась светящейся голубоватой бахромой. Особых звуков и запахов я не заметил. «Пугачев» наблюдался как сплошное светящееся пятно. Все это длилось часа два с половиной».
Что же такое огни Эльма? Какова причина столь загадочного на первый взгляд явления природы?
Они похожи на языки пламени, но в действительности не имеют ничего общего с огнем. Это так называемые тихие разряды атмосферного электричества, которые чаще всего наблюдаются во время гроз, снежных бурь, шквалов.
Фейерверки атмосферного электричества не всегда сопровождаются грозовыми явлениями. Во время грозы, иногда еще задолго до ее развития, напряженность электрического поля в атмосфере возрастает во много сот и даже тысяч раз. Вот тогда-то нередко и появляются особого рода светящиеся разряды на остриях и острых углах предметов, возвышающихся над земной поверхностью. Потенциал электрического поля на них может достигнуть такого критического значения, которое оказывается достаточным для электрического пробоя воздуха. Это явление сопровождается стеканием электрических зарядов, вызывающих образование светящейся «короны». Подобное свечение можно наблюдать в лампах дневного света.
«Огни Эльма» впервые были воспроизведены в лаборатории члена-корреспондента АН СССР Б. В. Войцеховского. В отношении этого явления Богдан Вячеславович высказал тогда свою, отличную от общепринятой, точку зрения: «Как и большинство явлений, связанных с атмосферным электричеством, «огни Эльма» протекают в облаках - в массе заряженных частиц, которые обычно несут отрицательный заряд. В ненастье облака могут очень низко опускаться и своей нижней частью касаться земных предметов: шпилей, башен, деревьев, корабельных мачт. Капли воды с отрицательным зарядом встречаются с этими заряженными положительно предметами, и возникают нескончаемые разряды, своего рода микромолнии. Они-то и заставляют светиться шпили и мачты».
«Святые огни» создают помехи и затрудняют радиосвязь. И хотя они безопасны, их все же следует избегать, так как они указывают на места возможной концентрации больших зарядов атмосферного электричества.
Традиционно, по субботам, мы публикуем для вас ответы на викторину в формате «Вопрос - ответ». Вопросы у нас самые разные как простые, так и достаточно сложные. Викторина очень интересная и достаточно популярная, мы же просто помогаем вам проверить свои знания и убедиться, что вы выбрали правильный вариант ответа, из четырех предложенных. И у нас очередной вопрос в викторине - Где часто появляются огни святого Эльма?
- A. на сталактитах пещер
- B. на мачтах судов
- C. на дне Марианской впадины
- D. на поверхности Луны
Правильный ответ В. На мачтах судов
Огни святого Эльма – явление природы, которое можно наблюдать во время грозы. Когда у основания облака скапливаются отрицательно или положительно заряженные частицы, то они способствуют возникновению противоположного заряда на поверхности земли. Между землей и облаками образуются потоки заряженных частиц, и когда они начинают двигаться с большой скоростью, то на небе появляются яркие вспышки молний.
Предметом поклонения всех моряков стали огни, названные в честь католического святого Эльма – покровителя моряков. Все дело в том, что именно моряки впервые обратили внимание на особое свечение острых мачт и других частей своего корабля, которое происходило перед грозой или во время ее. В таком случае считалось, что святой Эльм спустился, чтобы защитить корабль от невзгод и неприятностей в море.
Легенда связывает это явление со святым Эльмом (или Эразмом) , покровителем моряков Средиземноморья, который, как рассказывают, умер на море во время сильного шторма. Перед смертью он обещал морякам, что непременно явится им в том или ином виде, чтобы сообщить, суждено ли им спастись. Вскоре после этого на мачте появилось странное свечение, которое они и восприняли как явление либо самого святого, либо посланного им знака во исполнение своего обещания.
Древние язычники – греки и римляне – полагали, что это явления божественных близнецов Кастора и Поллукса и называли их Еленой в честь их сестры.
Морское путешествие и в наши дни на современном лайнере может оказаться рискованным мероприятием. Стихия бывает сильнее человека и техники. А каково приходилось мореплавателям, отправлявшимся в неизведанные края на утлых парусниках? На кого было рассчитывать, к кому взывать о помощи во время страшных бурь?
С древних времен моряки Средиземноморья радовались и успокаивались, когда на мачтах парусных кораблей в непогоду появлялось необъяснимое свечение. Это означало, что их святой покровитель Эльм взял их под защиту.
Об усилении шторма говорили пляшущие, а об ослаблении — неподвижные огни святого Эльма.
Святой Эльм
День памяти католического мученика Эльма, который известен еще как Эразм (Эрмо) Антиохийский или Формийский, отмечается 2 июня. Мощи святого находятся в храме его имени в умер он в соседней Формии в 303 году. Легенда гласит, что он принял мученическую смерть — палачи намотали его внутренности на лебедку.
Этот предмет остался как атрибут святого, с которым он приходил на помощь попавшим в беду морякам.
Холодное пламя
Огонь на кончиках мачт по описаниям выглядел как пламя свечи или фейерверк, кисточки или шары бледно-голубого или фиолетового цвета. Поражает размер этих огней — от 10 сантиметров до метра! Иногда казалось, что весь такелаж покрыт фосфором и светится. Сияние могло сопровождаться звуком шипения или свиста.
Попытки отломить часть снасти и перенести пламя не удавались — с обломка огонь поднимался на мачту. От пламени ничего не загоралось, оно никого не обжигало, хотя светило довольно долго — от нескольких минут до часа и дольше.
Исторические сведения
Древние греки называли это свечение «Кастор и Поллукс», «Елена». Встречается и такое наименование огней: Corpus Santos, «Святой Гермес», «Святой Николай».
В дошедших до нас письменных источниках от Плиния Старшего и Юлия Цезаря, записках о путешествиях Колумба и Магеллана, письмах Дарвина с корабля "Бигль", сочинениях Мелвилла («Моби Дик») и Шекспира говорится о встречах мореплавателей с огнями.
Хроника кругосветного плавания повествует: «Во время тех штормов нам много раз являлся сам Святой Эльм в виде света... чрезвычайно темными ночами на грот-мачте, где оставался в течение двух и более часов, избавляя нас от уныния».
Знакомы не только морякам
Не только на кораблях, но и на шпилях и углах зданий, флагштоках, молниеотводах и других высоких предметах и сооружениях, имеющих острые окончания, загораются огни святого Эльма.
Пилотам самолетов также знакомо это явление. На винтах, заостренных кончиках крыльев и фюзеляжа пролетающего вблизи тучи лайнера могут появляться кисточкообразные разряды — огни святого Эльма. Фото Джеймса Эшби - командира экипажа, - сделанное однажды в грозу во время посадки в Пномпене, демонстрирует синее свечение на носу самолета.
Одновременно возникают сильные статические радиопомехи. Высказывалось мнение, что именно этот огонь вызвал возгорание водорода и стал причиной крушения огромного и роскошного дирижабля «Гинденбург» в мае 1937 года.
Хорошо знакомы с огнями святого Эльма альпинисты. Когда они входят в грозовое облако, над головами может появляться светящийся нимб, сияют кончики пальцев, с ледорубов стекает пламя. Наблюдатели говорят, что в грозу светятся даже макушки деревьев, рога быков и оленей, высокая трава.
Загадочные эффекты
Природа преподносит людям много интересного для разгадывания. Все знают, что такие явления, как радуга, гало (три солнца) в мороз, мираж в жару — оптические проделки атмосферы, создающей в воздухе призмы и зеркала, преломляющие и отражающие свет.
Завораживающие синие и зеленые сполохи полярного сияния создает возмущение электромагнитных полей Земли. За огни святого Эльма ответственно электричество атмосферы.
Научное объяснение
Так что из себя представляют огни святого Эльма? Какова природа этого явления? Мифология отступила перед объяснением Бенджамина Франклина, сделанным в 1749 году. Именно он описал, как молниеотвод притягивает небесный «электрический огонь» из тучи на расстоянии еще прежде, чем произойдет удар. Свечение на кончике устройства и является огнем святого Эльма.
Ионизирует воздух, вокруг остроконечных предметов концентрация ионов становится максимальной. Ионизированная плазма начинает светиться, но, в отличие от молнии, стоит на месте, а не движется.
Цвет плазмы зависит от состава ионизированного газа. Азот и кислород, из которых в основном состоит атмосфера, создают светло-голубое свечение.
Коронный разряд
Коронный, или тлеющий, разряд возникает, если потенциал электрического поля в воздухе неоднороден, а вокруг одиночного объекта становится больше 1 квольт/см. В хорошую погоду это значение в тысячу раз меньше. В начале формирования грозовых облаков оно вырастает до 5 вольт/см. Удар молнии — это разряд более, чем в 10 квольт на сантиметр.
Величина потенциала неоднородно распределяется в атмосфере — она больше возле заостренных предметов, находящихся на высоте.
Становится понятно, что близость грозы (или торнадо) создает в атмосфере потенциал, достаточный для появления ионной лавины, вызывающей голубоватое свечение заостренных предметов, находящихся на возвышении. Песчаная буря и извержение вулкана тоже ионизируют воздух и могут стать причиной этого явления.
Прирученное свечение
Современному отправляться в плавание или в полет во время грозы, чтобы посмотреть на свечение ионизированного газа, того, чем и являются огни святого Эльма. Что это такое - можно увидеть в обычной лампе дневного света, неоновой и других галогеновых лампах.
На самолетах приходится устанавливать приспособления, которые не дают атмосферному электричеству скапливаться на поверхности и создавать помехи.
Но хотя романтика и мифы сменяются обыденностью, интерес и волнение, связанные с необычными явлениями природы, не оставят человека никогда. Таинственные голубые огни святого Эльма будут будоражить воображение путешественников и заинтересованных читателей.
Это явление знакомо в основном морякам. Во время шторма на мачтах кораблей появляются светящиеся шары, которые могут спускаться на палубу или висеть на снастях.
Среди моряков огоньки считаются хорошим знаком. Говорят, что это сигнал о скором окончании шторма, который подает святой Эльм - покровитель мореходов. Святой скончался во время бури, но перед смертью он обещал своим товарищам помочь справиться со стихией и, указывая путь огнями, провел корабль сквозь волны в тихую гавань.
Огни святого Эльма не раз были описаны путешественниками. О появлении загадочного свечения вспоминал сам Христофор Колумб . Огоньки появились на мачте его кораблей незадолго до того, как великий мореплаватель наконец-то увидел землю. Еще одним свидетелем появления огней святого Эльма был Чарльз Дарвин. Он наблюдал таинственный свет во время кругосветного путешествия на корабле «Бигль».
Так что же это за свечение? На самом деле ничего загадочного в появлении «голубого пламени» нет. Это всего лишь электрический разряд в атмосфере, который возникает во время грозы. Вокруг объектов с острыми верхушками, расположенных на большой высоте, потенциал электрического поля особенно велик, что и рождает свечение.
Огни святого Эльма могут появляться не только на мачтах кораблей, они часто возникают на вершинах гор, на линиях электропередач, макушках высоких деревьев, шпилях церквей. Свечение может образоваться и на обшивке самолета, когда лайнер попадает в облако вулканического пепла. Такой случай был зафиксирован в 1982 году. Инцидент произошел с британским лайнером, пролетавшим над островом Ява и попавшим в столб вулканического пепла. Ни экипаж, ни пассажиры ни о чем не подозревали, пока на борту не начались серьезные проблемы. Сначала пилоты заметили огни на лобовом стекле. Затем свечение появилось на крыльях самолета, при этом приборы не показывали наличия грозового фронта. Вскоре огни окружили двигатели самолета. Пассажиры могли наблюдать яркие всполохи, вырывавшиеся прямо из турбин.
Спустя несколько часов у самолета поочередно отказали все четыре двигателя. Командир корабля обратился к пассажирам с заявлением, которое впоследствии назвали самым большим преуменьшением в истории. «Дамы и господа! - сказал командир корабля. - На борту возникла небольшая проблема. Отказали все четыре двигателя. Мы делаем все возможное, чтобы их запустить.»
Завести двигатели так и не удалось - экипаж лишь на время запустил две вышедшие из строя турбины. Лайнер планировал, стараясь дотянуть до аэропорта Джакарты, где можно было совершить аварийную посадку. Незадолго до того, как самолет приблизился к порту, на ветровом стекле вновь появились огни святого Эльма. Пилоты сочли это добрым предзнаменованием. Самолет благополучно сел, несмотря на то, что лобовое стекло почти полностью потеряло прозрачность, руление оказалось невозможным, а большинство приборов отказало.
Брокенские видения
Горный массив Гарц в Германии с давних пор привлекает любителей острых ощущений. В окрестностях горы Брокен время от времени в небе появляются призрачные великаны - огромные подвижные тени, окруженные светящимися кольцами.
Говорили, что Брокен - место, где ведьмы собираются на свои шабаши. Ходили слухи, что в окрестностях горы живут колдуны огромного роста, способные растворяться в пространстве.
Тайна брокенских призраков была раскрыта лишь в XVIII веке. Разгадал ее физик Хауэ . Ему удалось встретиться с брокенским призраком. В момент появления светящегося привидения Хауэ не растерялся и снял шляпу, чтобы поздороваться с пришельцем. Призрак сделал такое же движение. Хауэ взмахнул рукой - призрак повторил и это. Тут-то ученый и догадался, что фигура в светящемся кольце - не что иное, как его собственная тень!
Объяснение оказалось довольно простым. Вокруг горы Брокен часто выпадают туманы, а облака частенько опускаются ниже вершины. В результате, когда солнце светит из-за спины человека, его тень проецируется в тумане или попадает на облака. И тут возникает оптический обман. Когда тень лежит на земле, наблюдатель вполне может оценить ее размер. А когда тень лежит на прозрачной поверхности, она становится объемной. При этом оценить точное расстояние до нее невозможно. В этом случае тень кажется несоизмеримо большой. Кроме того, тень, отображенная на земле, полностью повторяет движения «хозяина», и, когда тот неподвижен, тень тоже остается статичной. Другое дело тень, отброшенная в тумане или облаках. На такой поверхности тень может колебаться из-за движения воздуха, и создается ощущение, что силуэт движется сам по себе. Что касается световых колец, окружающих «призрак», то это всего лишь солнечный ореол, свет которого отражается от капель воды в облаках или в тумане. Таким образом создается эффект, подобный радуге.
Свеча покойника
Так называют блуждающие огоньки, появляющиеся в районе кладбищ и болот. Обычно свет возникает на уровне человеческой груди, и кажется, будто кто-то движется в темноте, освещая свой путь свечой. Встреча с такими огнями никогда не сулила добра - считалось, что призраки умерших огоньками заманивают живых в лесные чащи или болота.
За привидения часто принимают фосфористый водород, который образуется при гниении, - не случайно призраки обитают в основном в окрестностях кладбищ и болот, где под землей идет активное разложение органических останков. Светящийся газ поднимается до двух метров над землей и хорошо виден в темноте. При малейшем порыве ветра он начинает движение, таким образом, человеку может показаться, что призрак заманивает его в трясину.
Большой отряд воинов Древнего Рима находился в ночном походе. Надвигалась гроза. И вдруг над отрядом показались сотни голубоватых огоньков. Это засветились острия копий воинов. Казалось, железные копья солдат горят не сгорая!
Природы удивительного явления в те времена никто не знал, и солдаты решили, что такое сияние на копьях предвещает им победу. Тогда это явление называли огнями Кастора и Поллукса - по имени мифологических героев-близнецов. А позднее переименовали в огни Эльма - по названию церкви святого Эльма в Италии, где они появлялись.
Особенно часто такие огни наблюдали на мачтах кораблей. Римский философ и писатель Луций Сенека говорил, что во время грозы «звезды как бы нисходят с неба и садятся на мачты кораблей». Среди многочисленных рассказов об этом интересно свидетельство капитана одного английского парусника.
Случилось это в 1695 году, в Средиземном море, у Балеарских островов, во время грозы. Опасаясь бури, капитан приказал спустить паруса. И тут моряки увидели в разных местах корабля больше тридцати огней Эльма. На флюгере большой мачты огонь достиг более полуметра в высоту. Капитан послал матроса с приказом снять его. Поднявшись наверх, тот крикнул, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. Ему приказали снять его вместе с флюгером и принести вниз. Но как только матрос снял флюгер, огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было невозможно.
Еще более впечатляющую картину увидели в 1902 году моряки парохода «Моравия». Находясь у островов Зеленого Мыса, капитан Симпсон записал в судовом журнале: «Целый час в море полыхали молнии. Стальные канаты, верхушки мачт, нокреи, ноки грузовых стрел - все светилось. Казалось, что на шканцах через каждые четыре фута повесили зажженные лампы, а на концах мачт и нокрей засветили яркие огни». Свечение сопровождалось необычным шумом:
«Словно мириады цикад поселились в оснастке или с треском горел валежник и сухая трава...»
Огни святого Эльма разнообразны. Бывают они в виде равномерного свечения, в виде отдельных мерцающих огоньков, факелов. Иногда они настолько похожи на языки пламени, что их бросаются тушить.
Американский метеоролог Хэмфри, наблюдавший огни Эльма на своем ранчо, свидетельствует: это явление природы, «превращая каждого быка в чудище с огненными рогами, производит впечатление чего-то сверхъестественного». Это говорит человек, который по самому своему положению не способен, казалось бы, удивляться подобным вещам, а должен принимать их без лишних эмоций, опираясь только на здравый смысл.
Можно смело утверждать, что и ныне, несмотря на господство, - далеко, правда, не повсеместное, - естественнонаучного мировоззрения, найдутся люди, которые, окажись они в положении Хэмфри, увидели бы в огненных бычьих рогах нечто неподвластное разуму. О средневековье и говорить нечего: тогда в тех же рогах усмотрели бы, скорее всего, происки сатаны.
Коронный разряд, электрическая корона , разновидность тлеющего разряда, который возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). При Коронном разряде эти электроды окружены характерным свечением, также получившим название короны, или коронирующего слоя.
Примыкающая к короне несветящаяся («тёмная») область межэлектродного пространства называется внешней зоной. Корона часто появляется на высоких остроконечных предметах (святого Эльма огни), вокруг проводов линий электропередач и т. д Коронный разряд может иметь место при различных давлениях газа в разрядном промежутке, но наиболее отчётливо он проявляется при давлениях не ниже атмосферного.
Появление коронного разряда объясняется ионной лавиной. В газе всегда есть некоторое число ионов и электронов, возникающих от случайных причин. Однако, число их настолько мало, что газ практически не проводит электричества.
При достаточно большой напряженности поля кинетическая энергия, накопленная ионом в промежутке между двумя соударениями, может сделаться достаточной, чтобы ионизировать нейтральную молекулу при соударении. В результате образуется новый отрицательный электрон и положительно заряженный остаток - ион.
Свободный электрон при соударении с нейтральной молекулой расщепляет ее на электрон и свободный положительный ион. Электроны при дальнейшем соударении с нейтральными молекулами снова расщепляет их на электроны и свободные положительные ионы и т.д.
Такой процесс ионизации называют ударной ионизацией, а ту работу, которую нужно затратить, чтобы произвести отрывание электрона от атома - работой ионизации. Работа ионизации зависит от строения атома и поэтому различна для разных газов.
Образовавшиеся под влиянием ударной ионизации электроны и ионы увеличивает число зарядов в газе, причем в свою очередь они приходят в движение под действием электрического поля и могут произвести ударную ионизацию новых атомов. Таким образом, процесс усиливает сам себя, и ионизация в газе быстро достигает очень большой величины. Явление аналогично снежной лавине, поэтому этот процесс был назван ионной лавиной.
Натянем на двух высоких изолирующих подставках металлическую проволоку ab, имеющую диаметр несколько десятых миллиметра, и соединим ее с отрицательным полюсом генератора, дающего напряжение несколько тысяч вольт. Второй полюс генератора отведем к Земле. Получится своеобразный конденсатор, обкладками которого являются проволока и стены комнаты, которые, конечно, сообщаются с Землей.
Поле в этом конденсаторе весьма неоднородно, и напряженность его вблизи тонкой проволоки очень велика. Повышая постепенно напряжение и наблюдая за проволокой в темноте, можно заметить, что при известном напряжении возле проволоки появляется слабое свечение (корона), охватывающее со всех сторон проволоку; оно сопровождается шипящим звуком и легким потрескиванием.
Если между проволокой и источником включен чувствительный гальванометр, то с появлением свечения гальванометр показывает заметный ток, идущий от генератора по проводам к проволоке и от нее по воздуху комнаты к стенам, между проволокой и стенами переносится ионами, образованными в комнате благодаря ударной ионизации.
Таким образом, свечение воздуха и появление тока указывает на сильную ионизацию воздуха под действием электрического поля. Коронный разряд может возникнуть не только вблизи проволоки, но и у острия и вообще вблизи любых электродов, возле которых образуется очень сильное неоднородное поле.
Применение коронного разряда
Электрическая очистка газов (электрофильтры). Сосуд, наполненный дымом, внезапно делается совершенно прозрачным, если внести в него острые металлические электроды, соединенные с электрической машиной, а все твердые и жидкие частицы будут осаждаться на электродах. Объяснение опыта заключается в следующем: как только и проволоки зажигается корона, воздух внутри трубки сильно ионизируется. Газовые ионы прилипают к частицам пыли и заряжают их. Так как внутри трубки действует сильное электрическое поле, заряженные частицы пыли движутся под действием поля к электродам, где и оседают.
Счетчики элементарных частиц
Счетчик элементарных частиц Гейгера - Мюллера состоит из небольшого металлического цилиндра, снабженного окошком, закрытым фольгой, и тонкой металлической проволоки, натянутой по оси цилиндра и изолированной от него. Счетчик включают в цепь, содержащую источник тока, напряжение которого равно нескольким тысячам вольт. Напряжение выбирают необходимым для появления коронного разряда внутри счетчика.
При попадании в счетчик быстро движущегося электрона последний ионизирует молекулы газа внутри счетчика, отчего напряжение, необходимое для зажигания короны, несколько понижается. В счетчике возникает разряд, а в цепи появляется слабый кратковременный ток. Чтобы обнаружить его, в цепь вводят очень большое сопротивление (несколько мегаом) и подключают параллельно с ним чувствительный электрометр. При каждом попадании быстрого электрона внутрь счетчика листка электрометра будут откланяться.
Подобные счетчики позволяют регистрировать не только быстрые электроны, но и вообще любые заряженные, быстро движущиеся частицы, способные производить ионизацию путем соударений. Современные счетчики легко обнаруживают попадание в них даже одной частицы и позволяют поэтому с полной достоверностью и очень большой наглядностью убедиться, что в природе действительно существуют элементарные заряженные частицы.
Громоотвод
Подсчитано, что в атмосфере всего земного шара происходит одновременно около 1800 гроз, которые дают в среднем около 100 молний в секунду. И хотя вероятность поражения молнией какого-либо отдельного человека ничтожно мала, тем не менее молнии причиняют немало вреда. Достаточно указать, что в настоящее время около половины всех аварий в крупных линиях электропередачи вызывается молниями. Поэтому, защита от молнии представляет собой важную задачу.
Ломоносов и Франклин не только объяснили электрическую природу молнии, но и указали, как можно построить громоотвод, защищающий от удара молнии. Громоотвод представляет собой длинную проволоку, верхний конец которой заостряется и укрепляется выше самой высокой точки защищаемого здания. Нижний конец проволоки соединяют с металлическим листом, а лист закапывают в Землю на уровне почвенных вод.
Во время грозы на Земле появляются большие индуцированные заряды и у поверхности Земли появляется большое электрическое поле. Напряженность его очень велика около острых проводников, и поэтому на конце громоотвода зажигается коронный разряд. Вследствие этого индуцированные заряды не могут накапливаться на здании и молнии не происходит. В тех же случаях, когда молния все же возникает (а такие случаи очень редки), она ударяет в громоотвод и заряды уходят в Землю, не причиняя вреда зданию.
В некоторых случаях коронный разряд с громоотвода бывает настолько сильным, что у острия возникает явно видимое свечение. Такое свечение иногда появляется и возле других заостренных предметов, например, на концах корабельных мачт, острых верхушек деревьев, и т.д. Это явление было замечено еще несколько веков тому назад и вызывало суеверный ужас мореплавателей, не понимавших истинной его сущности.