Corona entlädt sich oder die Lichter von St. Elmo

... Eine große Abteilung von Soldaten des antiken Rom befand sich in einem Nachtfeldzug. Ein Gewitter kam. Und plötzlich tauchten Hunderte von bläulichen Lichtern über der Abteilung auf. Es beleuchtete die Speere der Krieger. Es schien, dass die eisernen Speere der Soldaten brannten, ohne zu brennen!

Niemand kannte die Natur des erstaunlichen Phänomens in jenen Tagen, und die Soldaten entschieden, dass solch ein Strahlen auf den Speeren ihren Sieg anzeigt. Dann wurde dieses Phänomen die Lichter von Castor und Pollux genannt - nach den mythologischen Zwillingshelden. Und später die Lichter von Elma umbenannt - der Name der Kirche St. Elmo in Italien, wo sie erschienen.

Besonders oft wurden solche Lichter an den Masten von Schiffen beobachtet. Der römische Philosoph und Schriftsteller Lucius Seneca sagte, dass während eines Gewitters "die Sterne vom Himmel herabzusteigen scheinen und auf den Masten der Schiffe landen". Unter den vielen Geschichten darüber ist der Beweis des Kapitäns eines englischen Segelschiffs interessant.

Es geschah 1695 im Mittelmeer in der Nähe der Balearen während eines Gewitters. Aus Angst vor dem Sturm befahl der Kapitän, die Segel abzusenken. Und dann sahen die Seeleute an verschiedenen Stellen des Schiffes mehr als dreißig Lichter der Ulme. Auf einer Schaufel eines großen Mastes erreichte das Feuer eine Höhe von mehr als einem halben Meter. Der Kapitän schickte einen Seemann mit dem Befehl, ihn zu entfernen. Als er nach oben ging, rief er, dass das Feuer wie eine Rakete aus rohem Schießpulver zischte. Ihm wurde befohlen, es zusammen mit einer Wetterfahne zu entfernen und herunter zu bringen. Aber sobald der Seemann die Wetterfahne entfernte, sprang das Feuer bis zum Ende des Mastes, von wo aus es unmöglich war, es zu entfernen.

1902 sahen die Seeleute des Mährischen Dampfschiffes ein noch beeindruckenderes Bild. Von den Kapverdischen Inseln aus schrieb Kapitän Simpson in ein Schiffslogbuch: „Eine Stunde lang blitzte ein Blitz im Meer. Stahlseile, Mastspitzen, Nokia, Klopfer des Frachtbooms - alles glühte. Es schien, dass alle vier Fuß jede Nacht brennende Lampen auf den Dübeln waren und helle Lichter an den Enden der Masten und Nocrei aufleuchteten. “ Das Leuchten wurde von einem ungewöhnlichen Geräusch begleitet:

"Wie eine Vielzahl von Zikaden, die sich im Handumdrehen niedergelassen haben, oder totes Holz und trockenes Gras, das mit einem Knall verbrannt wurde ..."

Die Lichter von St. Elmo sind vielfältig. Sie treten in Form eines gleichmäßigen Glühens auf, in Form von separaten flackernden Lichtern, Fackeln. Manchmal sind sie Flammen so ähnlich, dass sie schnell erlöschen.

Humphrey, ein amerikanischer Meteorologe, der Elmas Lichter auf seiner Ranch beobachtete, sagt aus: Dieses natürliche Phänomen, "jeden Stier in ein Monster mit feurigen Hörnern zu verwandeln, vermittelt den Eindruck von etwas Übernatürlichem." Dies wird von einer Person gesagt, die aufgrund ihrer Position nicht in der Lage zu sein scheint, über solche Dinge überrascht zu sein, sondern sie ohne unnötige Emotionen akzeptieren sollte und sich nur auf den gesunden Menschenverstand stützt.

Wir können mit Sicherheit sagen, dass es jetzt trotz der Dominanz der naturwissenschaftlichen Weltanschauung - alles andere als wahr, wenn auch nicht universell - Menschen geben wird, die, wenn sie in Humphreys Position wären, etwas in den feurigen Stierhörnern jenseits der Vernunft sehen würden. Über das Mittelalter gibt es nichts zu sagen: Dann würden sie in denselben Hörnern höchstwahrscheinlich die Machenschaften Satans sehen.

Koronaentladung, elektrische Koronaeine Art von Glimmentladung, die auftritt, wenn eine ausgeprägte Inhomogenität des elektrischen Feldes in der Nähe einer oder beider Elektroden vorliegt. Ähnliche Felder werden an Elektroden mit einer sehr großen Krümmung der Oberfläche (Spitzen, dünne Drähte) gebildet. Bei der Corona-Entladung sind diese Elektroden von einem charakteristischen Glühen umgeben, das auch als Corona oder Corona-Schicht bezeichnet wird.

Der nicht leuchtende ("dunkle") Bereich des Zwischenelektrodenraums neben der Korona wird als äußere Zone bezeichnet. Die Krone erscheint oft auf hohen spitzen Gegenständen (St. Elmos Lichtern), um Drähte von Stromleitungen usw.Die Koronaentladung kann bei verschiedenen Gasdrücken im Entladungsspalt stattfinden, manifestiert sich jedoch am deutlichsten bei Drücken, die nicht niedriger als atmosphärisch sind.

Das Auftreten einer Koronaentladung wird durch eine Ionenlawine erklärt. Es gibt immer eine Anzahl von Ionen und Elektronen in einem Gas, die aus zufälligen Gründen entstehen. Ihre Anzahl ist jedoch so gering, dass Gas praktisch keinen Strom leitet.

Bei einer ausreichend hohen Feldstärke kann die vom Ion im Spalt zwischen den beiden Kollisionen akkumulierte kinetische Energie ausreichen, um das neutrale Molekül während der Kollision zu ionisieren. Infolgedessen werden ein neues negatives Elektron und ein positiv geladener Rest, ein Ion, gebildet.

Ein freies Elektron in Kollision mit einem neutralen Molekül spaltet es in ein Elektron und ein freies positives Ion. Elektronen spalten sie bei weiterer Kollision mit neutralen Molekülen wieder in Elektronen und freie positive Ionen usw. auf.

Ein solcher Ionisationsprozess wird Schlagionisation genannt, und die Arbeit, die aufgewendet werden muss, um ein Elektron von einem Atom zu lösen, wird Ionisationsarbeit genannt. Die Arbeit der Ionisation hängt von der Struktur des Atoms ab und ist daher für verschiedene Gase unterschiedlich.

Die unter dem Einfluss der Stoßionisation gebildeten Elektronen und Ionen erhöhen die Anzahl der Ladungen im Gas und kommen wiederum unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes in Bewegung und können eine Stoßionisation neuer Atome erzeugen. Somit verstärkt sich der Prozess von selbst und die Ionisation im Gas erreicht schnell einen sehr großen Wert. Das Phänomen ähnelt einer Schneelawine, daher wurde dieser Prozess als Ionenlawine bezeichnet.

Wir ziehen einen Metalldraht ab mit einem Durchmesser von mehreren Zehntel Millimetern auf zwei hochisolierende Träger und verbinden ihn mit dem Minuspol des Generators, der eine Spannung von mehreren tausend Volt erzeugt. Wir bringen den zweiten Pol des Generators zur Erde. Sie erhalten eine Art Kondensator, dessen Auskleidung der Draht und die Wände des Raumes sind, die natürlich mit der Erde kommunizieren.

Das Feld in diesem Kondensator ist sehr heterogen und seine Spannung in der Nähe eines dünnen Drahtes ist sehr hoch. Wenn man die Spannung allmählich erhöht und den Draht im Dunkeln beobachtet, kann man feststellen, dass bei einer bestimmten Spannung ein schwaches Leuchten (Korona) in der Nähe des Drahtes auftritt, das den Draht von allen Seiten bedeckt; es wird von einem zischenden Geräusch und einem leichten Knistern begleitet.

Wenn ein empfindliches Galvanometer zwischen dem Draht und der Quelle angeschlossen ist, zeigt das Galvanometer mit dem Auftreten des Glühens einen merklichen Strom, der vom Generator durch die Drähte zum Draht und von dort durch die Raumluft zu den Wänden fließt, zwischen dem Draht und den Wänden durch Ionen übertragen wird, die aufgrund der Stoßionisation im Raum gebildet werden.

Somit zeigen die Lumineszenz von Luft und das Auftreten von Strom eine starke Ionisierung der Luft unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes an. Eine Koronaentladung kann nicht nur in der Nähe des Drahtes, sondern auch in der Nähe der Spitze und im Allgemeinen in der Nähe von Elektroden auftreten, in deren Nähe ein sehr starkes inhomogenes Feld gebildet wird.

Coronaentladung

Elektrische Gasreinigung (Elektrofilter). Ein mit Rauch gefülltes Gefäß wird plötzlich vollständig transparent, wenn scharfe Metallelektroden, die an eine elektrische Maschine angeschlossen sind, eingeführt werden und alle festen und flüssigen Partikel auf den Elektroden abgelagert werden. Die Erklärung des Experiments lautet wie folgt: Sobald die Krone durch den Draht entzündet wird, ist die Luft im Rohr stark ionisiert. Gasionen haften an Staubpartikeln und laden diese auf. Da in der Röhre ein starkes elektrisches Feld wirkt, bewegen sich geladene Staubpartikel unter Einwirkung des Feldes zu den Elektroden, wo sie sich absetzen.

Partikelzähler

Der Geiger-Müller-Partikelzähler besteht aus einem kleinen Metallzylinder, der mit einem mit Folie bedeckten Fenster und einem dünnen Metalldraht ausgestattet ist, der entlang der Achse des Zylinders gespannt und von diesem isoliert ist.Das Messgerät ist in einem Stromkreis enthalten, der eine Stromquelle enthält, deren Spannung mehreren tausend Volt entspricht. Die Spannung wird so gewählt, dass eine Koronaentladung im Messgerät auftritt.

Wenn ein sich schnell bewegendes Elektron in den Zähler eintritt, ionisiert dieser die Gasmoleküle im Zähler, wodurch die zur Zündung der Korona erforderliche Spannung etwas niedriger wird. Im Zähler tritt eine Entladung auf, und im Stromkreis tritt ein schwacher Kurzzeitstrom auf. Um dies zu erkennen, wird ein sehr großer Widerstand (mehrere Megaohm) in die Schaltung eingeführt und ein empfindliches Elektrometer parallel dazu geschaltet. Bei jedem Treffer eines schnellen Elektrons im Zähler wird das Elektrometerblatt gebogen.

Solche Zähler ermöglichen es, nicht nur schnelle Elektronen zu registrieren, sondern im Allgemeinen auch alle geladenen, sich schnell bewegenden Teilchen, die durch Kollisionen eine Ionisierung erzeugen können. Moderne Zähler erkennen leicht das Eindringen eines einzelnen Teilchens in sie und ermöglichen es daher mit voller Zuverlässigkeit und sehr großer Klarheit zu erkennen, dass elementar geladene Teilchen tatsächlich in der Natur existieren.

Blitzableiter

Es wird geschätzt, dass in der Atmosphäre des gesamten Globus ungefähr 1800 Gewitter gleichzeitig auftreten, was durchschnittlich ungefähr 100 Blitze pro Sekunde ergibt. Und obwohl die Wahrscheinlichkeit eines Blitzschlags einer einzelnen Person vernachlässigbar ist, schadet der Blitz dennoch sehr. Es reicht aus, darauf hinzuweisen, dass derzeit etwa die Hälfte aller Unfälle in großen Stromleitungen durch Blitze verursacht werden. Daher ist der Blitzschutz eine wichtige Aufgabe.

Lomonosov und Franklin erklärten nicht nur die elektrische Natur des Blitzes, sondern zeigten auch, wie man einen Blitzableiter baut, der vor Blitzeinschlägen schützt. Der Blitzableiter ist ein langer Draht, dessen oberes Ende geschärft und über dem höchsten Punkt des geschützten Gebäudes befestigt ist. Das untere Ende des Drahtes ist mit einem Blech verbunden, und das Blech ist in Höhe des Bodenwassers in der Erde vergraben.

Während eines Gewitters erscheinen große induzierte Ladungen auf der Erde und ein großes elektrisches Feld erscheint an der Erdoberfläche. Seine Spannung ist in der Nähe scharfer Leiter sehr hoch, und daher wird am Ende des Blitzableiters eine Koronaentladung gezündet. Infolgedessen können sich keine induzierten Ladungen im Gebäude ansammeln und es treten keine Blitze auf. In den Fällen, in denen ein Blitz auftritt (und solche Fälle sind sehr selten), trifft er einen Blitzableiter und die Ladungen gehen zur Erde, ohne das Gebäude zu beschädigen.

In einigen Fällen ist die Koronaentladung aus dem Blitzableiter so stark, dass an der Spitze ein deutlich sichtbares Leuchten auftritt. Ein solches Leuchten tritt manchmal in der Nähe anderer spitzer Objekte auf, beispielsweise an den Enden von Schiffsmasten, scharfen Baumwipfeln usw. Dieses Phänomen wurde vor einigen Jahrhunderten bemerkt und verursachte abergläubischen Schrecken bei Seeleuten, die sein wahres Wesen nicht verstanden hatten.