Kebakaran St. Elmo adalah cahaya biru berterusan yang kadang-kadang muncul berhampiran objek tajam semasa ribut. Nama itu adalah salah faham, kerana fenomena elektrik lebih banyak sama dengan kilat atau lampu utara daripada api.
Kapten laut dan langit tahu api Elmo yang terbaik, kerana cahaya halus telah lama dilihat berpaut kepada tiang kapal dan baru-baru ini sayap pesawat. Pelayar telah memperhatikan cermin selama beribu-ribu tahun, tetapi hanya pada abad yang lalu dan separuh mempunyai saintis cukup belajar mengenai struktur bahan untuk memahami mengapa fenomena berlaku. Ia bukanlah tuhan-tuhan atau orang-orang kudus yang menyalakan api misterius, tetapi salah satu dari lima keadaan perkara: plasma.
Laporan lampu biru meredup dari kapal-kapal pelayaran dari zaman dahulu hingga ketika Yunani dan Rom menafsirkan penglihatan sebagai lawatan dari kembar-hantu demokrat Castor dan Pollux. Dianggap sebagai penyelamat orang-orang yang berada dalam bahaya, penampakan kembar itu akan datang sebagai tanda harapan kepada pelaut yang melanda badai.
Fenomena itu kemudiannya mendapat nama modennya dari St. Erasmus, atau St. Elmo untuk pendek, yang hidup pada abad ketiga. St Elmo mendapat kemasyhuran sebagai penaung pelaut dan kesusahan usus, selepas dia dilaporkan dibunuh oleh penyembelihan. Pelaut berdoa kepadanya pada saat-saat kesusahan dan terus menafsirkan cahaya menari api Elmo dan mendesis di hujung bot mereka sebagai petanda yang menguntungkan.
Apa yang menyebabkan api St. Elmo?
Pemahaman saintifik kebakaran St Elmo menjadi mungkin hanya selepas ahli kimia dan ahli fizik British William Crookes menghasilkan apa yang dipanggil "benda berseri" melalui karyanya dengan tiub vakum pada tahun 1879. Penemuan elektron itu datang dua dekad kemudian, mendedahkan bahawa dunia diperbuat daripada atom neutral. Menemukan bahawa atom-atom yang terkandung lebih kecil, zarah yang dikenakan terbukti penting untuk memahami mengapa masalah Crookes bersinar, melancarkan seluruh bidang baru fizik plasma.
Plasma berlaku apabila tenaga berlebihan memecahkan atom dalam gas neutral untuk menghasilkan gas yang dikenakan. Satu cara untuk membuat plasma adalah dengan haba. Sebagai contoh, pemanasan ais pepejal memecah kristal molekul ke dalam air cair, dan mendidihkan air cair membebaskan molekul air untuk meningkat sebagai wap gas. Terus membuang tenaga ke dalam wap (dengan pemanasannya melebihi 21,000 darjah Fahrenheit, atau 12,000 darjah Celsius, contohnya), dan atom-atom dalam molekul air dapat dikeringkan, kehilangan elektron dan menjadi ion yang dikenakan. Titik ini mewakili peralihan dari gas, awan zarah neutral, kepada plasma, awan yang mengandungi banyak zarah yang dikenakan.
Elektrik boleh meruntuhkan molekul gas dan membuat plasma lebih mudah daripada haba, yang merupakan kunci kepada kebakaran St Elmo. Semasa ribut, geseran membina elektron tambahan di bahagian-bahagian awan tertentu, menghasilkan medan elektrik berkuasa yang mencapai tanah. Bidang yang cukup kuat dapat secara teorinya memecah udara ke dalam plasma di mana-mana sahaja, tetapi dalam praktiknya, titik tajam (seperti tiang kapal) cenderung menumpukan perhatian medan, melepaskan elektron dari atom untuk meninggalkan ion-ion bermuatan dalam jumlah yang sangat tinggi berhampiran tajam tempat.
Apabila udara di sekitar tiang telah diubah sebahagiannya menjadi plasma, api St. Elmo bersinar melalui proses yang dipanggil pelepasan korona. Oleh kerana medan elektrik melepaskan elektron, mereka mengetuk zarah neutral dan mengetuk zarah-zarah neutral ke dalam keadaan yang lebih bertenaga.
Bayangkan "sesetengah pembuli melalui halaman sekolah menendang semua anak-anak," kata Kristina Lynch, ahli fizik plasma di Dartmouth College di New Hampshire. "Mereka semua teruja, dan kemudian mereka perlu berehat." Untuk menyejukkan, zarah teruja memancarkan foton cahaya dengan tenaga dan warna tertentu. Bagi nitrogen dan oksigen, yang menguasai atmosfer bumi, pecahnya cahaya membakar biru dan ungu.
Api St. Elmo bukan kilat
Walaupun kebakaran St Elmo cenderung berlaku dalam keadaan ribut, ia adalah fenomena yang berbeza dari kilat. Gelombang kilat kilat mengandungi biru dan ungu untuk alasan yang sama, tetapi ia juga bersinar putih - campuran warna-warna yang banyak - memandangkan udara di sekitarnya.
Lampu-lampu aurora yang berwarna-warni mendapat cahaya dari zarah-zarah yang santai juga, walaupun elektron yang merangsang zarah-zarah ini akhirnya mendapatkan tenaga mereka dari angin suria, daripada awan yang dikenakan elektrik. Ramai juga mengelirukan api Elmo dengan bola kilat, satu lagi fenomena pijar yang diketahui selama beribu tahun. Walaupun mereka yang berputar-putar cahaya masih kurang difahami, kedua-dua peristiwa telah dilaporkan bersama, seperti dalam akaun pendaki ini dari 1977, yang dilaporkan dalam Jurnal Penyelidikan Saintifik:
"Di bawah saya, terdapat sebuah bangunan usang, saya dapat melihat lidah-lidah api berwarna biru pada setiap titik rangka besi yang menonjol dari reruntuhan. Api adalah pelbagai saiz. lidah nyala di atasnya, tetapi lebih rendah, pada ketinggian 4,000 hingga 4,100 m, kilat menyala. Bola berwarna bola bola ukuran bola terbang oleh angin di latar belakang awan hitam.
Adakah kebakaran St Elmo berbahaya?
Nasib baik untuk pejalan kaki dan pelaut, kebakaran St Elmo tidak membakar atau memperlihatkan sebarang bahaya segera di luar cuaca buruk itu sendiri.
Walau bagaimanapun, para jurutera mesti mengambil kira pelepasan korona apabila mereka bentuk peralatan elektrik, terutamanya garisan kuasa, sebagai contoh yang tidak diingini kebakaran St Elmo boleh menyalurkan elektrik berharga. Untuk meminimumkan kesan itu, banyak saluran kuasa jarak jauh memaparkan "cincin korona" seperti gelung seperti hujung menara dan tiang. Cincin ini menyimpan medan elektrik daripada mendapatkan cukup pekat untuk menghasilkan banyak plasma.
Dalam kes lain, jurutera telah menemui cara untuk menggunakan pelepasan korona untuk kelebihan mereka. Proses ini terlibat dalam pengeluaran ozon, suatu disinfektan perindustrian. Pelepasan Corona juga memainkan peranan dalam mewujudkan permukaan yang diperlukan di dalam mesin fotokopi.
Walaupun para penyelidik telah menafikan fenomena itu dan meletakkannya untuk bekerja dalam teknologi moden, cahaya yang tidak berbahaya tetapi menawan api St Elmo masih mempunyai kuasa untuk mengagumi para penonton, sama seperti yang ada pada millenia.
