St. Elmos ild er en vedvarende blå glød, der lejlighedsvis vises nær spidse genstande under storme. Navnet er noget af en fejlnummer, da det elektriske fænomen har mere til fælles med lynnedslag eller nordlyset end det gør med flamme.
Kaptajner over havet og himlen kender St. Elmos ild bedst, da det æteriske lys for længe har været set klæber fast på skibsmaster og for nylig flyets vinger. Søfarere har bemærket skue i tusinder af år, men først i det sidste halvandet århundrede har videnskabsmænd lært nok om materiens struktur til at forstå, hvorfor fænomenet finder sted. Det er ikke guder eller helgener, der tænder den gådefulde ild, men en af de fem tilstande: stof.
Rapporter om blå lys flimrer fra skibets rigge tilbage til antikken, da grækere og romere fortolkede synet som besøg fra demigod-tvillingerne Castor og Pollux. Anset for at være reddere for dem, der er i fare, ville tvillingernes tilsynekomst være kommet som et håbefuldt tegn på sejlere, der forvitrer en storm.
Fænomenet fik senere sit moderne navn fra St. Erasmus, eller St. Elmo for kort, der levede i det tredje århundrede. St. Elmo fik berømmelse som skytshelgen for sejlere og tarmbesvær, efter at han efter sigende blev dræbt af nedmontering. Sejlere bad til ham i øjeblikke af nød og fortsatte med at fortolke gløden fra St. Elmos ild, der dansede og susende på deres båders spids, som et gunstigt tegn.
Hvad forårsager St. Elmos brand?
En videnskabelig forståelse af St. Elmos brand blev mulig først efter at den britiske kemiker og fysiker William Crookes producerede det, han kaldte "strålende stof" gennem sit arbejde med vakuumrør i 1879. Opdagelsen af elektronet kom to årtier senere, hvilket afslørede, at verden var lavet af mere end neutrale atomer. At finde ud af, at atomer indeholdt mindre, ladede partikler, viste sig at være af afgørende betydning for at forstå, hvorfor Crookes stof skinnede og lancerede det helt nye felt med plasmafysik.
Plasma opstår, når overskydende energi bryder op atomer i en neutral gas for at skabe en ladet gas. En måde at skabe plasma på er med varme. For eksempel bryder opvarmning af fast is molekylære krystaller i flydende vand, og kogende flydende vand frigiver vandmolekyler til at stige som en gasformig damp. Fortsæt med at dumpe energi i dampen (ved at opvarme den forbi 21.000 grader Fahrenheit eller 12.000 grader Celsius, for eksempel), og atomerne i vandmolekylerne bliver ru, de mister deres elektroner og bliver ladede ioner. Dette punkt repræsenterer overgangen fra en gas, en sky af neutrale partikler, til et plasma, en sky, der indeholder mange ladede partikler.
Elektricitet kan rive gasmolekyler og gøre et plasma lettere, end varme kan, som er nøglen til St. Elmos brand. Under en storm bygger friktion op ekstra elektroner i bestemte dele af skyer, hvilket genererer kraftige elektriske felter, der når jorden. Et stærkt nok felt kan teoretisk bryde luft ned i et plasma hvor som helst, men i praksis har skarpe punkter (som f.eks. Skibets mast) en tendens til at koncentrere feltet, idet de striber elektroner fra atomer for at efterlade ladede ioner i især høje tal nær skarp steder.
Når luften omkring en mast delvist er omdannet til et plasma, skinner St. Elmos ild gennem en proces kaldet koronaudladning. Når det elektriske felt slynger elektronerne rundt, banker de ind i neutrale partikler og omrører disse neutrale partikler i en mere energisk tilstand.
Forestil dig ”nogle mobber der går gennem skolegården og sparker alle børnene”, sagde Kristina Lynch, en plasmafysiker ved Dartmouth College i New Hampshire. "De bliver alle spændte, og så skal de slappe af." For at køle af, udsender de ophidsede partikler en foton af lys med en bestemt energi og farve. For nitrogen og ilt, der dominerer i Jordens atmosfære, brænder det lys af lys henholdsvis blå og violet.
St. Elmos brand er ikke lyn
Mens St. Elmos ild har en tendens til at finde sted under stormfulde forhold, er det et tydeligt fænomen fra lynet. En lynskærms glød indeholder blå og lilla af samme grund, men den skinner også hvid - en blanding af mange farver - når den varmer luften omkring den.
Auroraens farverige lys får også deres glød fra afslappende partikler, selvom elektronerne, der begejstrer disse partikler, i sidste ende får deres energi fra solvinden snarere end elektrisk ladede skyer. Mange forveksler også St. Elmos ild med kold lyn, et andet glødefænomen kendt i årtusinder. Mens de svævende lyskugler forbliver dårligt forståede, er de to begivenheder rapporteret sammen, som i denne bjergbestiger fra 1977, rapporteret i Journal of Scientific Exploration:
"Lige under mig var der en faldet bygning. Jeg kunne se stadig tunger af lyseblå flamme på hvert punkt af stålramme, der stakk ud fra ruinerne. Flammen var i forskellige størrelser. Jo højere punktet var, jo større var en flammetunge på det. Stadig lavere, i en højde fra 4.000 til 4.100 m, blinkede lynet. Orange kugler i størrelsen af en fodbold flyvede af vinden på baggrund af sorte skyer. "
Er St. Elmos brand farlig?
Heldigvis for vandrere og sejlere brænder heller ikke St. Elmos brand nogen øjeblikkelig fare ud over det potentielt stormfulde vejr.
Ingeniører skal dog tage hensyn til koronaafladning, når de designer elektrisk udstyr, især kraftledninger, da uønskede tilfælde af St. Elmos brand kan sap værdifuld elektricitet. For at minimere denne effekt har mange langdistancede kraftledninger ringe-lignende "korona-ringe" omkring spidsige områder, såsom spidserne af tårne og stænger. Disse ringe forhindrer det elektriske felt i at blive koncentreret nok til at producere meget plasma.
I andre tilfælde har ingeniører fundet måder at bruge koronaudladning til deres fordel. Processen er involveret i produktionen af ozon, et industrielt desinfektionsmiddel. Corona-udladning spiller også en rolle i at skabe de ladede overflader, der er nødvendige inden for en kopimaskine.
Mens forskere har afmystificeret fænomenet og anvendt det i moderne teknologi, har den ufarlige, men fængslende glød fra St. Elmos ild stadig magten til at forbløffe tilskuere, ligesom det har gjort i årtusinder.
