Szent Elmo tüze

FIZIKA    2018-08-03 17:31:11

fizika tudomány Alelnöki blog

A tenger számos furcsa, és elsőre valóban ijesztő jelenséget szolgáltat a kezdő tengerész számára. Végtelen, beláthatatlan terek, távoli, misztikus vidékek és hosszú utazások- a csapongó képzelet számára nincs is jobb talaj rémtörténetek alkotására.

Az egyik ilyen jelenség a Szt. Elmo tüze néven emlegetett légköri tünemény. Szent Elmo, azaz Szent Erasmus ókeresztény mártír, akit a katolikusok, mint a tengerészek pártfogójaként tisztelnek, mert egy prédikációját még a heves villámlás közepette sem szakította félbe.

 Íme néhány beszámoló erről a különös légköri jelenségről:

„Minden lángokban áll, - az ég villámlik, - a víz fényes részecskékkel van tele, és még az árbocokat is kék lángok emésztik.”

(Charles Darwin beszámolója 1832-ből a Beagle hajóról)

Az esetet, melyet fizikatanárom mesélt el, 1940-ben látták a Karcag környéki tanyavilágban, ahol tanárom egy kis tanyasi iskolában tanult. A kérdéses napon verőfényes volt az ég, igen meleg, fülledt idő volt. Ezért az összes ablakot és ajtót kinyitották. De a levegő nem mozdult. Az iskola mellett lévő öreg fa levelei petyhüdten lógtak. A távolban azonban mennydörgés hallatszott. Egyszer csak a tornác felöli ajtón másfél méter magasságban egy futball-labdányi, narancssárga gömb lebegett be az osztályterembe. Megállt a katedra előtt, néhány másodpercig a tanár előtt tartózkodott, aki szinte megdermedt az ijedségtől, 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 időre eltűnt a szemük elől, majd egy közepesen erős csattanáshoz hasonló hangot és gyenge sistergést hallottak. Tanáruk mondta, hogy amit láttak, gömbvillám volt. Kitódultak az udvarra. Az előzőleg vízzel színültig tele beton víztároló gyűrű 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."

(Dr. K. Éva Budapestről)

Ezen kívül találkozhatunk a jelenséggel Melville híres művében, a Moby Dick-ben, még egy Shakespeare drámában is feltűnik (A vihar), de a modern irodalomban sem ismeretlen, a Terror című remek pszichothrillerben rögtön a nyitófejezetben utalnak rá.

A történelem is számos esetet szolgáltat, bár az akkori hiányos ismeretek révén csak valószínűsíteni lehet, hogy a gyakran kacifántosan körülírt jelenségek konkrétan mit is takarnak.

Egy történet szerint Bizánc 1453-as ostromakor a keresztények látták a fényeket a hippodrom (lóversenypálya) tetejéről, ezt Isten jelének tekintették, aki szétveri a hódító iszlám seregeket. Ám a fények kialudtak, s a város pár napra rá végleg elveszett.

 

Nézzük hát, mi is okozza ezt a jelenséget!

A különös tünemény megértéséhez érdemes alaposabban megvizsgálni a körülményeket. Ha sorra vesszük az eseteket, hamar feltűnik, hogy mindig valamilyen hegyes, csúcsos tárgy körül alakul ki a lidérces derengés, valamint az sem kerülheti el a figyelmünket, hogy valamennyi szemtanú vihar előtt, után, vagy éppen viharban látta a „tüzet”, azokban a ritka esetekben pedig, mikor viharról nem tudósítanak, villámról legalábbis azért beszámolnak.

Ha kicsit kutakodunk a 10. osztályos fizikaemlékeink között, remélhetőleg hamar beugrik egy ismerős jelenség neve- a csúcshatás.

A csúcshatás lényege, hogy a hegyes felületeken nagyobb a töltéssűrűség, így ezen pontok körül a környezetnél sokkal nagyobb a térerősség. Ha valahol igen nagy térerősség alakul ki a környezettől elszigetelten, más nagy térerősségű helyektől távol, a két pont között a levegőben (vagy egyéb gázban) nem tud vezető csatorna kialakulni, ennek következtében a pontok között nem húz át szikra, ezt a jelenséget részleges kisülésnek hívjuk.

A csúcspont közvetlen közelében található kisszámú töltött részecskék a magas térerősség miatt rendkívül felgyorsulnak (a gyorsulást az elektromos mező által a részecskékre kifejtett erő okozza) még azon a parányi szakaszon is, ami két ütközés között rendelkezésükre áll, így akkora mozgási energiára tesznek szert, hogy ütközéseikkel ionizálni tudják az eltalált, idáig semleges részecskéket (mert azoknak külső elektronjaik leszakadnak). A csúcspont körül és távolodva tőle láncreakciószerűen egyre több és több ion alakul ki, ez az úgynevezett elektronlavina, és így az eddig szigetelőként funkcionáló levegőben az ionokból létrejön egy vezető közeg, ezt hideg plazmának is hívják, a folyamatot pedig ütközési ionizációnak.

A térerősség a csúcstól távolodva azonban drasztikusan lecsökken, míg végül eléri azt a kritikus pontot, ahol a részecskék már nem tudnak elég mozgási energiára szert tenni a semleges molekulák ionizálásához, ez a régió képezi a „tűz” határát.

A derengő fény oka, hogy a leszakadt, negatív töltésű elektronok és a pozitív ionok (jelen esetben az elektronhiányos atomok/molekulák) rekombinálódnak, azaz újraegyesülnek, hogy visszaálljanak az eredeti, alacsonyabb energiaszintjükre, az energiafelesleget pedig fény formájában sugározzák szét.

 

A jelenséget szakszerűen koronakisülésnek nevezzük.

 

Ha párás időben felkerestek egy nagyfeszültségű távvezetéket, és figyelmesen elhaladtok alatta, mély, pattogó-sercegő hangokat halhattok. Ez is koronakisülés, a sercegő hang pedig azért hallatszik, mert az elektromos hálózatok váltakozó feszültségről üzemelnek, és mikor a feszültség a vezetékben eléri a maximumát, megfelelő körülmények között a fentebb leírt módon képes ionizálni a környezetét különös hanghatás közepette.

Nekem nemrég volt alkalmam megfigyelni a jelenséget a cseszneki vár közelében túrázva. Meleg, fülledt idő volt, a vezetékek pont az erdő szélén haladtak el, ahol mindig nagy a kipárolgás. Érdemes lenne egyszer egy szép, sötét helyen megfigyelni, hogy vajon halovány fényjelenséget tud-e okozni ez a mesterséges Szt. Elmo tűz.

Az interneten találtam pár erre utaló képet, azonban ez megerősítést kíván. Ha esetleg tapasztaltok ilyet, kérlek jelezzétek a szerkesztőség felé!

Megjegyzések