Огни Святого Эльма¶

Огни Святого Эльма — это атмосферное электрическое явление, представляющее собой светящийся разряд в виде пучков, кисточек или корон, возникающий на острых концах высоких предметов (мачт, шпилей, громоотводов, вершин скал) в периоды сильной электризации атмосферы, обычно перед грозой или во время грозы, а также во время снежных бурь и пылевых бурь. Явление относится к классу коронных разрядов и не является молнией.

¶Физическая природа

Огни Святого Эльма представляют собой тихий или искровой коронный разряд, возникающий в сильном электрическом поле. Когда напряжённость электрического поля в атмосфере достигает критической величины (порядка 500–1000 В/м у поверхности Земли, а у острия — значительно выше), происходит ионизация воздуха. Электроны, ускоряясь в поле, сталкиваются с молекулами газа, выбивая из них дополнительные электроны и создавая лавину заряженных частиц. При рекомбинации ионов и электронов выделяется энергия в виде свечения.

Характерный голубоватый или фиолетовый цвет свечения обусловлен излучением возбуждённых молекул азота и кислорода. В отличие от линейной молнии, огни Святого Эльма не сопровождаются громом и, как правило, не вызывают значительных разрушений, хотя могут приводить к повреждению электроники и радиоаппаратуры.

¶История наблюдений и название

Название явления связано с католической традицией почитания святого Эльма (Эразма Формийского), покровителя моряков. Согласно легенде, святой являлся морякам в виде огненного свечения на мачтах корабля, предвещая окончание шторма и спасение.

Первые письменные упоминания об огнях Святого Эльма встречаются у древнегреческих и римских авторов. Плиний Старший в «Естественной истории» (I век н. э.) описывал «огни Кастора и Поллукса» — двойное свечение на мачтах кораблей, которое считалось благоприятным знаком. В древнегреческой мифологии такие огни ассоциировались с близнецами Диоскурами.

В средние века и эпоху Великих географических открытий наблюдения огней Святого Эльма были частым явлением в судовых журналах. Фернан Магеллан, Христофор Колумб и другие мореплаватели упоминали это свечение. В русской морской традиции явление также было хорошо известно; его называли «огнями святого Элима» или «огнями святого Николая».

Научное объяснение явлению впервые дал Бенджамин Франклин в XVIII веке, предположивший его электрическую природу. Впоследствии исследованиями коронного разряда занимались М. В. Ломоносов, Г. В. Рихман, а в XX веке — Н. А. Капцов и другие физики.

¶Условия возникновения и характерные места

Огни Святого Эльма возникают при следующих условиях:

• Высокая напряжённость электрического поля в атмосфере (обычно не менее 10–20 кВ/м у поверхности).
• Наличие остроконечных предметов, создающих локальное усиление поля.
• Высокая влажность воздуха (часто перед грозой или во время грозы).

Наиболее часто явление наблюдается:

• На мачтах и рангоуте кораблей (особенно парусных).
• На шпилях зданий, громоотводах, антеннах.
• На вершинах гор и скал.
• На крыльях и фюзеляжах самолётов при полёте в грозовых облаках.
• Вблизи линий электропередач высокого напряжения.

¶Виды и формы свечения

Огни Святого Эльма могут проявляться в различных формах:

• Кистевидные разряды — наиболее распространённая форма, напоминающая пушистые кисточки или метёлки.
• Коронный разряд — равномерное свечение вокруг острия (гало).
• Искровые разряды — короткие искры, срывающиеся с острия.
• Одиночные или множественные огни — на одном объекте может быть один или несколько светящихся пучков.

Цвет свечения варьируется от голубовато-белого до фиолетового; иногда наблюдается красноватый оттенок при определённых условиях.

¶Отличие от других атмосферных явлений

Огни Святого Эльма часто путают с другими электрическими явлениями, но они имеют чёткие отличия:

¶Практическое значение и наблюдения

Для моряков огни Святого Эльма традиционно считались добрым знаком, предвещающим окончание бури. В современной авиации это явление может указывать на сильную электризацию самолёта и повышенную грозовую опасность. Пилоты сообщают о наблюдении свечения на лобовом стекле, законцовках крыльев и антеннах.

В метеорологии огни Святого Эльма рассматриваются как индикатор высокой электрической активности атмосферы. Исследования этого явления помогают лучше понимать процессы электризации облаков и механизмы формирования молний.

¶Интересные факты

• В 1753 году при попытке измерить электрическое поле во время грозы погиб российский физик Г. В. Рихман — его прибор, предназначенный для изучения атмосферного электричества, поразила молния. Это была одна из первых задокументированных смертей при исследовании электричества.
• Во время Первой мировой войны лётчики наблюдали огни Святого Эльма на пропеллерах и остеклении кабин; это могло дезориентировать пилотов.
• В некоторых регионах явление называют «огнями святого Николая» или «огнями святого Клауса».
• В 2020 году в ходе экспедиции на вулкан Этна были зафиксированы огни Святого Эльма на вершине кратера, вызванные электризацией пепловых облаков.

¶Источники

• Плиний Старший. Естественная история. Книга II.
• Капцов Н. А. Электрические явления в атмосфере. — М.: Наука, 1965.
• Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — М.: Интеллект, 2009.
• Большая советская энциклопедия. Статья «Огни святого Эльма».
• Метеорологический словарь / под ред. С. П. Хромова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974.