Во время тех штормов нам много раз являлся сам Святой Эльм в виде света...
чрезвычайно темными ночами на грот-мачте, где оставался в течение двух и более часов,
избавляя нас от уныния.
А. ПИГАФЕТТА,
хроникер экспедиции Магеллана
Кого избавляли от уныния, а у кого вызывали суеверный страх или благоговейный ужас. В действительности неясное происхождение светящихся огоньков на верхушках шпилей, мачт кораблей и других заостренных предметов долгое время наполняло это явление неким фантасмагорическим смыслом. А множество его обличий — то в виде язычков пламени, искорок, то в виде настоящих факелов; то шипящих, то тихих, да еще и их разная цветовая гамма — от холодного голубого до ярко-красного — все это породило массу гипотез о его происхождении.
Во времена язычества в Древнем Риме необычное свечение называли по имени сыновей бога Зевса, мифологических героев-близнецов — огнями Кастора и Поллукса. Христиане в Греции (в Византийской империи) — по имени святой Елены, императрицы, носившей титул «наиблагороднейшей женщины». Позже закрепилось название «огни Эльма» — по наименованию церкви Святого Эльма в Италии, где на башнях часто наблюдалось это явление. Святой Эльм считался покровителем моряков Средиземноморья, который погиб в море во время шторма, но перед смертью обещал вернуться к своим соратникам в новом обличье. С тех пор маленькие язычки пламени, взявшиеся невесть откуда и не обладающие испепеляющим свойством, стали принимать за его перевоплощение.
Не только разными именами, но и разными свойствами наделяли люди появление подобного сияния. В одном они были схожи — явление всегда означало какое-либо предзнаменование.
Так, древние римляне, увидев однажды в ночном походе яркие огоньки на своих копьях, восприняли это как добрый знак, воодушевившись на победоносное сражение. Морские путешественники в шторм встречали «знамение» с тем же чувством, предвкушая завершение стихии. Но необходимо было, чтобы огни оставались на вершине мачт, если же они спускались на палубу, или застывали над головой человека, то это означало беду для судна или человека соответственно. Моряки верили, что это души их умерших соратников, которые появлялись к несчастью. Также имело значение количество самих огоньков. Хорошим знаком считалось, если их больше, чем один — в одиночном свечении моряки усматривали предзнаменование кораблекрушения.
Однако практически всегда все случаи объединяло одно — Св. Эльм был неотступным спутником грозовых явлений. Он зажигался на остроконечных предметах, словно указывая, куда следует ударить молнии, поэтому в средние века церкви с высокими шпилями сгорали очень часто от встречи с ней. Люди и тогда понимали, что грозу «притягивают» высокие предметы, — тем таинственней была загадка, которая подвигла их задуматься над истинной природой огня Эльма.
Воздух был насыщен атмосферным электричеством.
На остриях металлических частей аппаратов вспыхнули трепещущие огни Св. Эльма.
А. БЕЛЯЕВ,
«Воздушный корабль»
Однако пытливые физики с присущим им скептическим нравом, не полагаясь на народные поверья, искали в загадке рациональное зерно. И в этой главе самое время рассказать о фактах без домыслов, о правилах, в которых, как и во всех других, есть и исключения...
Коронный разряд — электрическая корона, разновидность тлеющего разряда; возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). При К. р. эти электроды окружены характерным свечением, также получившим название короны, или коронирующего слоя. Примыкающая к короне несветящаяся («темная») область межэлектродного пространства называется внешней зоной.
Большая советская энциклопедия
«Холодным» огнем в XVIII в. был заинтересован петербургский академик швейцарского происхождения Леонард Эйлер. Считается, что именно он первым объяснил природу явления. Но только в XX в. смогли правильно связать огни с тихим электрическим разрядом (коронным разрядом).
В начале XIX века французский ученый Жан Батист Жозеф Фурье предположил, — огни, что появляются во время непогоды на мачтах судов, — это «осевшие вязкие испарения моря». Запомним эту гипотезу, так как ее, туманно выказанную Фурье и связанную с водой, частично подтвердят русские ученые в следующем столетии.
В XX веке гипотеза о появлении огней благодаря только коронному разряду, появляющемуся во время грозы, была окончательно опровергнута. Во многом благодаря случайному открытию советского ученого Б. В. Войцеховского, который в лабораторных условиях пытался получить шаровую молнию, а получил свечение, подобное упомянутым огням. Так эксперименты с облаками сильно заряженных капель воды указали на важную роль, которую она играет в чудесном перевоплощении Эльма.
Этой особой формой атмосферного электричества вплотную занимались в Ярославском государственном университете им. П. Г. Демидова. В 1979 году на базе университета под руководством кандидата физико-математических наук (ныне доктора) Александра Ивановича Григорьева был создан Центр по сбору и обработке информации о наблюдениях в естественных условиях редких форм атмосферного электричества.
В результате многолетних исследований, наблюдений, за время которых у сотрудников центра собралась целая картотека с описаниями случаев этого феномена, удалось классифицировать огни Святого Эльма или, как они их обозначали, ОСЭ на три вида подобного свечения. Они различаются между собой условиями и физическими механизмами возникновения.
- Так, только в 10% изученных случаев свечение было связано с коронным разрядом с металлического острия. Возникало оно на сухих заостренных металлических предметах, как-то: колючки проволочных ограждений, штыки винтовок, антенны.
- Случаев, в которых огни примерно 10 см появлялись во время влажных снежных метелей и зимних гроз ученые насчитали 8%. Они появлялись на произвольных предметах при эмиссии, заснеженной или покрытой инеем поверхностью сильно заряженных микрокристаплов снега.
- И последняя форма встречается в превалирующем числе случаев, исследованных ярославскими учеными — в 82%. Условия, при которых они появляются — грозовая погода и повышенная влажность (когда поверхность предмета покрыта каплями или пленкой воды). Свечение может достигать 1 м. Связано это явление с неустойчивостью поверхности воды в электрическом поле.
Возникновению неустойчивости заряженной поверхности жидкости (и как частность — возникновению огней святого Эльма) способствует ряд факторов, которые подробно описал доктор физико-математических наук Ярославского университета А. И. Григорьев в своей статье «Капиллярные электростатические неустойчивости».
Однако все же ученые вывели ряд характерных особенностей, которые присущи этому редкому природному явлению. Во-первых, огни Святого Эльма всегда привязаны к какому-либо предмету, который совершенно не обязательно является хорошим проводником электрического заряда.
«Это было, кажется, в 1977 г. в Уфе. Здесь несколько химзаводов, в те времена они нещадно коптили и отравляли жизнь уфимцев. Дым в слое инверсии растекался «блинчиком». Вот в нем мы, долго летая, и зарядились статическим электричеством так, что стали сбрасывать излишки его в атмосферу и светиться. Навигационное радиооборудование работало без помех, связь тоже, потому что мы пересекали этот густой слой снизу-вверх, затем снижались. Обычно сбой в работе приборов начинается с усиливающегося фонового треска в наушниках. Я имею в виду не пилотажные, а навигационные приборы, радиокомпасы, радиовысотомеры и пр. В этот раз, видимо, помехи не достигали критических величин для приборов. А вот корпус самолета (все его части связаны металлизацией, чтобы был единый потенциал — это предупреждает внутри-самолетный разряд) набрал много, и возникло свечение на концах крыльев и лопастях винта. Каждый пилот хоть раз за свою карьеру, но попадает в подобные условия. Может, не в такое интенсивное. Если по стеклу проскальзывает несколько искорок, на это обычно не обращают особого внимания и такие случаи забываются. Все происходит ночью, днем этих огней почти не видно. Разве только в густой плотной облачности.
Это явление проходят в училищах по авиационной метеорологии, но поскольку оно редкое, как и шаровые молнии, внимание не заостряется. В полете я видел несколько шаровух за свою жизнь, но, слава богу, они не попадали в самолет. А вот штурман привез однажды две дырки: входную на обтекателе локатора и выходную на законцовке стабилизатора. Но больше ничего не повредило. Они и заметили дырки только после посадки».
Из воспоминаний летчика
Валерия ГУДОШНИКОВА
Это могут быть вершины храмов, корабельных мачт, заостренные части воздушных судов и даже головы людей и крупных животных.
Во-вторых, эти предметы должны быть покрыты водой или каплями, в большинстве случаев это сырая погода: выпадают осадки в виде дождя, мокрого снега или тумана. И, в-третьих, за редчайшим исключением, Эльм предпочитает являться людям в темное время суток, что говорит о малой яркости этих огней.
Тем не менее (возвращаясь к исключениям из правил), говорить о полном разоблачении Эльма, наверное, пока не приходится. И до сих пор то, что в народе зовется «чудом» имеет синонимичное определение у естествоиспытателей — «не до конца изученный феномен».
ЛИТЕРАТУРА:
- Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия 1969—1978.
- Григорьев А. И. «Капиллярные электростатические неустойчивости», 2000.
Анастасия КРАВЕЦ
Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок» №1 (61), январь-февраль 2015 г.
