圣艾尔摩之火是什么?为什么它被视为好兆头,又被视为坏兆头?
这种等离子体现象是大气中令人着迷的特征,它的历史既是一种祝福,也是一种预兆。
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变电站的长时间曝光显示圣埃尔莫之火。图片来源:Svetlosila/Shutterstock.com
大气中的电场会引起许多壮观的现象,例如和。其中之一就是奇特的圣埃尔莫之火,这是一种在物体和周围空气之间产生等离子体的天气现象。那么,它是如何发生的,它是否危险,为什么它既被视为祝福,又被视为预兆?
圣艾尔摩之火是什么?
从技术上讲,圣埃尔莫之火并不是闪电,而是一种持续的电火花。当大气带电且强度足以引起物体与周围空气之间等离子体放电时,就会发生这种情况。发光等离子体会形成在杆状物体周围,例如船桅杆、尖顶、烟囱、手机信号塔,在某些情况下,还会形成动物角。
人们看到的是持续的电晕放电。电荷往往聚集在尖锐的边缘而不是平坦的表面,当电荷足够多时(在强电场下),它们可以电离空气分子。这使得大气中的氮和氧发出蓝色或紫色的荧光,在弱光条件下可见。如果霓虹灯管中充满氮氧混合物而不是霓虹气(发出橙色光),那么它会发出蓝紫色的光。
由于这种等离子体需要强电场才能产生,因此它经常与电风暴有关也就不足为奇了。科学家还发现,地面上的物体和飞行物体会产生略有不同的电晕放电类型,而且最近又有研究表明,风力越强,辉光就越弱。
1899 年,尼古拉·特斯拉在测试特斯拉线圈时人工制造了圣埃尔莫之火。线圈周围可见电晕放电,据称在实验室带电空气中飞舞的蝴蝶翅膀上也可见电晕放电。
圣艾尔摩之火是水手的祝福吗?
这种现象的英文俗名是圣埃尔莫之火,因为数千年来,水手们都报告说看到帆船桅杆顶端有电晕放电现象。圣埃尔莫,即福尔米亚的圣埃拉斯谟,是水手们的守护神,这通常被视为一个好兆头。
但对这种现象的观察早在基督教出现之前就已存在。希腊人称它为海伦(Helene),意思是“火炬”,如果有两个实例,则称其为海伦的孪生兄弟卡斯托和波吕丢刻斯。古希腊文献以及尤利乌斯·凯撒和罗马博物学家记录的观察中都发现了对这种现象的提及老普林尼。
最早将圣埃尔莫之火描述为祝福的文学作品之一出现在卢多维科·阿里奥斯托的史诗中奥兰德·弗瑞奥索(1516 年)。15 世纪的中国,郑和将军及其同僚将这一现象描述为天妃的神兆,天妃是中国水手和航海者的女神。航海者的日记中经常出现将其视为祝福的报道。
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2017 年,北大西洋上海岸警卫队巡逻艇“三桅鹰”号上的学员正在观察这一现象。图片来源:美国海岸警卫队照片,由三等士官 Frank Iannazzo-Simmons 拍摄,公共领域
“第二天晚上,我们目睹了一场绚丽的自然烟花;桅杆顶部和桁臂末端闪耀着圣埃尔莫之光;风向标的形状几乎可以追溯,就像被磷光擦过一样。”查尔斯·达尔文在 1832 年 7 月写道小猎犬号的航行。
“海水明亮无比,企鹅的足迹留下了一道火红的尾迹,黑暗的天空瞬间被最明亮的闪电照亮。”
圣艾尔摩之火是厄运即将到来的征兆吗?
然而,并非所有的内涵都是积极的。由于它经常伴随着暴风雨天气,许多水手也把它视为不祥之兆。众所周知,在莎士比亚的暴风雨这是同名风暴来临前的征兆。圣埃尔莫之火还可以警告即将发生的雷击。幸存者偏差可能会将这一现象与祝福联系起来,因为在雷击前看到桅杆顶上圣埃尔莫之火的水手可能无法幸存下来讲述这个故事。
如今,这种现象的目击事件往往与飞机有关,因为它可能出现在飞机的机翼和机头上。有人目击过坠毁飞机上出现这种现象,比如 2009 年坠入大西洋、机上所有人员全部遇难的法航 447 航班,但人们认为圣埃尔莫斯大火并不是造成这一现象的原因。
圣艾尔摩之火如今已成为一项重要技术
自然现象显然无善无恶,但它们却很有用。电晕放电有很多技术应用,包括帮助保护飞机免受危险的雷击。
2020 年麻省理工学院的科学家发现,圣埃尔莫火实际上可以用来缓冲飞机飞行过程中的冲击,即利用这种现象来控制飞机的放电。
它还可以用来改变表面的性质,使它们更容易粘附油墨涂层或粘合剂。电晕放电也可用作消毒剂,使其可以安全清洁和重复使用 N95 口罩在新冠疫情期间,这些产品供应短缺。所以这或许也是一种福气。