セントエルモの火は、嵐の際に先のとがった物体の近くに時々現れる、永続的な青い輝きです。電気の現象は炎よりも雷やオーロラと共通しているため、この名前は誤った名称です。
海と空の船長は聖エルモの火を最もよく知っています。空気のような光が船のマスト、そして最近では飛行機の翼に付着しているのが見えているからです。マリナーズは何千年もその光景に注目してきましたが、科学者がこの現象が発生する理由を理解するのに十分な物質の構造について十分に学んだのは、前世紀だけです。謎の火を燃やすのは神や聖人ではなく、物質の5つの状態の1つであるプラズマです。
船のリグからかすかに光る青い光の報告は、ギリシャ人とローマ人がその光景を半神双子のキャスターとポルックスからの訪問と解釈した古代にさかのぼります。危険にさらされている人々の救世主であると考えられている、双子の出現は、嵐を乗り切る船員に希望に満ちた兆候として現れたでしょう。
この現象は後に、3世紀に生きた聖エラスムス、または略して聖エルモから現代名が付けられました。セントエルモは、船外活動によって殺害されたと伝えられて、船員や腸の苦痛の守護聖人として名を馳せました。船員たちは苦痛の瞬間に彼に祈り、セントエルモの火の輝きの輝きと船の先端でのシューという音を好意的な前兆と解釈し続けました。
聖エルモの火災の原因は何ですか？
セントエルモの火の科学的理解は、イギリスの化学者であり物理学者であるウィリアムクルークスが1879年に真空管での作業を通じて彼が「放射性物質」と呼んだものを生み出した後に初めて可能になりました。電子の発見は20年後、世界が中性以上の原子でできています。原子に含まれる小さな荷電粒子が含まれていることを発見すると、Crookesの問題が輝き、プラズマ物理学のまったく新しい分野が生まれる理由を理解するために不可欠であることがわかりました。
プラズマは、過剰なエネルギーが中性ガスの原子を分解して帯電ガスを生成するときに発生します。プラズマを作成する1つの方法は、熱を利用することです。たとえば、固体の氷を加熱すると、分子の結晶が液体の水に分解され、沸騰した液体の水が水分子を解放して、気体の蒸気として上昇します。 （たとえば、華氏21,000度（摂氏12,000度）を超えて加熱することにより）エネルギーを蒸気に放出し続けると、水分子の原子が粗くなり、電子を失って荷電イオンになります。この点は、中性粒子の雲であるガスから、多くの荷電粒子を含む雲であるプラズマへの遷移を表します。
電気はガスの分子を引き裂き、熱よりも簡単にプラズマを作ります。これが聖エルモの火の鍵です。嵐の間、摩擦が雲の特定の部分に余分な電子を蓄積し、地面に到達する強力な電界を生成します。理論的には、十分に強い電場はどこでも空気をプラズマに分解する可能性がありますが、実際には鋭い点（船のマストなど）が電場を集中させ、原子から電子を剥ぎ取り、特に鋭い近くの高い数の荷電イオンを残します場所。
マストの周囲の空気が部分的にプラズマに変化すると、セントエルモの火はコロナ放電と呼ばれるプロセスで輝きます。電界が電子を揺り動かすと、中性粒子にノックし、それらの中性粒子をよりエネルギーのある状態に攪拌します。
ニューハンプシャーのダートマス大学のプラズマ物理学者であるクリスティーナリンチは、「校庭を通り抜けて子供たち全員を蹴っているいじめっ子」を想像してみてください。 「彼らはすべて興奮し、リラックスする必要があります。」冷却するために、励起された粒子は特定のエネルギーと色の光子を放出します。地球の大気を支配する窒素と酸素の場合、その光のバーストはそれぞれ青と紫を燃やします。
聖エルモの火は稲妻ではない
セントエルモの火災は嵐の状態で発生する傾向がありますが、それは雷とは異なる現象です。ライトニングボルトのグローには、同じ理由で青と紫が含まれていますが、周囲の空気を暖めるため、多くの色が混ざり合って白く光っています。
オーロラの色とりどりの光は、リラックスする粒子からも輝きを放ちますが、これらの粒子を励起する電子は、最終的には帯電した雲ではなく太陽風からエネルギーを得ます。多くの人々はまた、セントエルモの火をボールライトニングと混同しています。それらのホバリング光の球体は十分に理解されていないままですが、2つの出来事は一緒に報告されています。1977年のこの登山家の報告のように、Journal of Scientific Explorationで報告されています。
「私のすぐ下には、老朽化した建物がありました。遺跡から突き出た鋼鉄製の骨組みのすべての場所に、水色の炎の舌がまだ見えました。炎のサイズはさまざまです。炎のサイズが高いほど、大きかったです。その上に炎の舌。さらに低い、4,000〜4,100 mの高さで稲妻が点滅していました。黒い雲の背景に、サッカーボールのサイズのオレンジ色のボールが風で飛んでいました。」
聖エルモの火は危険ですか？
幸いなことに、ハイカーや船乗りにとって、セントエルモの火は燃えなかったり、嵐の可能性のある天気そのものを超えてすぐに危険をもたらすことはありません。
ただし、電気機器、特に電力線を設計するとき、エンジニアは、セントエルモの火災の不要なインスタンスが貴重な電力を節約できるため、コロナ放電を考慮する必要があります。その影響を最小限に抑えるために、多くの長距離送電線は、塔や棒の先端などのとがった場所の周りにフープのような「コロナリング」を備えています。これらのリングは、電界が大量のプラズマを生成するのに十分に集中するのを防ぎます。
他のケースでは、エンジニアはコロナ放電を使用する方法を見つけました。このプロセスは、工業用消毒剤であるオゾンの生産に関与しています。コロナ放電は、複写機内部に必要な帯電面を作成する役割も果たします。
研究者たちはこの現象を解明し、現代のテクノロジーで機能させていますが、無害で魅惑的な聖エルモの火の輝きは、ミレニアと同じように、傍観者を驚かす力を持っています。
