St. Elmos Feuer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Strom für Anfänger

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Das Datschendorf knarrt mit der Schiffshülle,
Auf den Kiefern wie auf den Masten Feuer von St. Elmo.
Und wenn Sie zu den Sternen wollen - wir machen uns auf den Weg:
Es ist noch nicht zu spät, an Deck zu gehen...

Im düsteren, aber mystischen Mittelalter beobachteten die Bewohner einer kleinen italienischen Stadt regelmäßig ein ungewöhnliches Phänomen: Auf den Türmen der örtlichen Kirche erschien oft ein seltsamer Glanz. Später wurde dieser Schein „Lichter von St. Elmo“ genannt – zu Ehren des Schutzpatrons eines bisher unbekannten Tempels. Tatsache ist, dass ein solches „Naturwunder“ kein Merkmal dieser besonderen Siedlung war: Seit jeher wurde es in allen Teilen der Welt beobachtet. Besonders häufig trat dieses Leuchten an den Spitzen von Schiffsmasten auf. Daher galt der heilige Elmo als Schutzpatron der Mittelmeerseefahrer. Ein solches Leuchten erschien auch während eines Gewitters auf den Baumkronen. Und eines Tages, während eines Gewitters im Jahr 1983, wurde eine Gruppe Polizisten in der Stadt Swindow (Großbritannien) plötzlich von einem feinen Glanz bedeckt.

Wie alles, was sich einer logischen Erklärung entzieht, flößten die Feuer von St. Elmo den Menschen abergläubische Angst ein. Trotz der verständlichen Angst, die beim Anblick eines aus dem Nichts kommenden Leuchtens entsteht, hielten viele diese geheimnisvollen Lichter für ein gutes Omen. So versprach ihr Erscheinen den Seeleuten Hoffnung auf Erfolg und in kritischen Momenten auf Erlösung: Die Besatzung eines in Schwierigkeiten geratenen Schiffes glaubte, dass der heilige Elmo sie beschütze und sie darüber informieren würde.

Wie so oft war es möglich, den Schleier der Geheimhaltung über dieses seltsame Phänomen durch Zufall zu lüften. Wissenschaftler beschäftigen sich seit vielen Jahren mit dem Rätsel der Kugelblitze. Der Ursprung dieses Stromklumpens ist noch unbekannt. Und gewöhnliche lineare Blitze bergen viele Geheimnisse.

Unsere Atmosphäre und die über der Erde schwebenden Wolken sind eine riesige elektrische Maschine. Typischerweise ist die elektrische Feldstärke in einer Wolke gering – etwa tausend Volt pro Zentimeter. Treffen jedoch zwei geladene Wolken am Himmel aufeinander, steigt die Feldstärke stark an und erreicht mehrere Zehntausend Volt pro Zentimeter. Blitze entstehen, wenn Teile einer Wolke mit unterschiedlicher elektrischer Ladung zusammentreffen oder wenn über der Erde schwebende Gewitterwolken ihre Oberfläche aufladen. Das Wolken-Boden-System funktioniert wie ein riesiger Kondensator, zwischen dessen Platten ein elektrischer Durchschlag auftritt – ein Blitz.

Es scheint, dass alles einfach ist. Allerdings gab es noch vor wenigen Jahrzehnten keine klare Antwort auf die Frage: Warum werden irgendwann die Ladungen der gesamten Wolke in einem einzigen Kanal gesammelt – dem Blitz? Auf der Suche nach einer Antwort mussten Forscher Messungen an der Natur vornehmen. Zu diesem Zweck wurden Wolkenmodelle unter Laborbedingungen erstellt.

Zunächst versuchte man, sie aus Rauch zu „bauen“, dessen kleinste Aerosolpartikel sich leicht aufladen ließen. Doch die Lebensdauer solcher Modelle erwies sich als zu kurz. Ich musste Wolken aus Tropfen erschaffen. So entstand ein Wolkengenerator, der Wasser in winzige Partikel zerkleinern konnte, die lange in der Luft hängen konnten. Dies geschieht mit Hilfe winziger Nadelelektroden, an denen die Tropfen elektrische Ladungen aufladen. Auf jedem Elektrodenpaar ruhen Tropfen unterschiedlichen Vorzeichens. Und da sich entgegengesetzte Ladungen anziehen, hilft jede benachbarte Elektrode dem Tropfen, von seiner Nadel zu gleiten, woraufhin er von Luftströmen aufgenommen wird.

In Laborwolken gelingt es Forschern, Ladungsdichten zu erreichen, die hunderttausendmal höher sind als die natürlichen. Dies reichte jedoch nicht aus, um einen Kugelblitz zu „zünden“. Auf diese Weise war es jedoch möglich, dass der Mensch ein weiteres Naturphänomen hervorbrachte: In einem der Labore des Instituts für Hydrodynamik der sibirischen Zweigstelle der Akademie der Wissenschaften flammten während eines ähnlichen Experiments Elmsfeuer auf ...

Warum entsteht dieses Leuchten? Es gibt noch keine vollständige Klarheit. Wissenschaftler bemerkten ein interessantes Detail im Verhalten der Tröpfchen. In einem elektrischen Feld begannen sie irgendwann, sich von Kugeln in eine Art Pflaume zu verwandeln. Dann wurden die Pflaumen an einer der Spitzen spitz, und von dort ergoss sich ein dünner Bach mit einem Durchmesser von etwa zwanzig Mikrometern. Der Grund dafür ist die auf dem Tropfen sitzende elektrische Ladung: Sie neigt dazu, sich vom Tropfen zu lösen und in Richtung ihres Bruders mit umgekehrtem Vorzeichen „wegzulaufen“. Die Kräfte der Oberflächenspannung halten es einige Zeit lang fest, aber als es sie schließlich überwindet, beginnt es aus dem Tropfen zu fließen und reißt einen Teil davon in Form eines haarsträubenden Strahls mit sich. Es beginnt zu leuchten, wie ein Glühfaden in einer Lampe. Und zusammen bilden solche Ströme einen leuchtenden Heiligenschein auf Objekten.

St. Elms Lichter können nicht nur auf unbelebten Objekten aus Stein, Holz, Metall usw. erscheinen, sondern auch auf biologischen Organismen. Menschen, die auf dem Feld gefangen sind, verspüren ein leichtes Kribbeln auf ihrer Haut; Funken springen zwischen den Fingern, an denen Flammenzungen hängen, und die Hand selbst spürt die Kälte nasser Tropfen.

Die Intensität und Dauer des Leuchtens hängt von natürlichen Faktoren und von der Struktur des Materials ab, das im Wirkungsbereich geladener Tröpfchen gefangen ist. Und das bloße Auftreten dieses Phänomens ist auf seine Art einzigartig: Für seine Manifestation in der Welt sind zu viele Bedingungen erforderlich. Es besteht also kein Grund zu sagen, dass die Brände von St. Elmo nichts Überraschendes sind. Einerseits ist es nur Elektrizität, gemischt mit Hydrodynamik. Aber warum erscheint das geheimnisvolle Licht dann tendenziell in kritischen Momenten im Leben der Menschen? Und wenn Sie dem populären Gerücht Glauben schenken, dient er tatsächlich als Bote des Glücks und eines günstigen Ergebnisses eines jeden Unternehmens? Die Geschichte zeigt, dass Aberglaube gute Gründe hat.

Vielleicht deuten die natürlichen Bedingungen, die zu den Bränden von St. Elmo führten, wirklich darauf hin, dass Fortuna ihr veränderliches Gesicht dem in Seenot geratenen Schiff zuwandte?

Autor: L. P. Jazenko

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