当前位置:首页 > 气象科普 > 气象人文

圣艾尔摩之火——大气中的放电现象

   2018-12-05  广州市防雷管理办公室  

 

圣艾尔摩之火(St. Elmo's Fire)是古代海员观察到的一种自然现象,经常发生于雷雨中,在如船只桅杆顶端之类的尖状物上,产生如火焰般的蓝白色闪光。

图1.JPG 

  G. Hartwig博士在1886年出版的著作《空中世界》(The Aerial World)中描写海上的船只桅杆上出现圣艾尔摩之火的插画

来源:in The Aerial World, by Dr. G. Hartwig, London, 1886. P. 310. Library Call Number QC863.4 H33 1886.

 “圣艾尔摩之火”这名称起源于一位三世纪时的意大利圣人,圣伊拉斯莫(Sant'Erasmo,又常称为福尔米亚的伊拉斯莫(Erasmus of Formiae)或圣艾尔摩),由于传统上圣艾尔摩一直是海员的守护圣人,因此早期时当人们在狂暴的雷雨中看到船只桅杆上发生发光的现象时,都归论是守护圣人圣艾尔摩显灵保佑,因而得名。外观上,圣艾尔摩之火有着蓝白色的光辉,在某些情况下看起来像是火焰,但通常都是呈现二至三道的电弧状,经常出现在如船只的桅杆,建物的尖顶或烟囱之类的孤立结构上。

圣艾尔摩之火,或也常被称为“corposants”或“corpusants”(源自拉丁文中的“圣体”),曾经在凯撒的《阿非利加战记》(De Bello Africo)与老普林尼的《博物志》(Naturalis Historia)等古书中被提及。而梅维尔(Herman Melville)的名著《白鲸记》(Moby Dick)中,也出现过形容船上大副史塔巴克(Starbuck)在发现圣艾尔摩之火时大呼“圣体!圣体!”的章节。

在达尔文搭乘小猎犬号出航进行他著名的环球考察时,曾在途中写信给挚友、植物学家约翰·史帝芬·韩斯洛(J.S. Henslow)描述当小猎犬号泊锚在拉布拉他河(Rio de la Plata)的河口时,“每样东西都像是著了火,天空闪亮,水中有光点,甚至连桅杆顶端都有蓝色的火焰。”即是描述了圣艾尔摩之火出现的情况。威尼斯历史家与商人安东尼奥·皮加费塔(Antonio Pigafetta)在他跟随麦哲伦出航时所写的日志中,也同样提及过这现象。

著名的美国科学家与政治家,长年投身于电学研究的富兰克林,是第一个观察并确认圣艾尔摩之火的真实身份之科学家,他在1749年时提出圣艾尔摩之火的本质不是神迹或是火焰,而是电。虽然有人提出在某些极少见的情况下,圣艾尔摩之火甚至会出现在牛羊等牲畜的角尖,或任何被飓风席卷住的尖锐物体上,但基本上圣艾尔摩之火与另一种常在雷雨中见到的物理现象球状闪电(ball lightning),是两种不同但有点关联的事物。

圣艾尔摩之火真实的成因,其实是一种冷光(Electro-Luminescent, EL,或称为电激发光)冠状放电(Corona discharge)现象,是由于雷雨中强大的电场造成场内空气离子化所致。虽然名称中有“火”这个字,但圣艾尔摩之火其实一点都不热,它是一种相对上温度不高的等离子体,因为周遭环境非常大的电势差(这在大雷雨中很常见)超越了空气的介電質击穿值(Dielectric breakdown value,约每米3百万伏特),使得空气也成为导体,并在导电的过程中放出强光。

   发表评论 共有条评论
验证码: 看不清楚,点击刷新
(注:评论需审核才能发表!)
最新评论
参与人,评论