O fogo de St. Elmo é um brilho azul persistente que ocasionalmente aparece perto de objetos pontiagudos durante tempestades. O nome é um nome impróprio, pois o fenômeno elétrico tem mais em comum com os raios ou as luzes do norte do que com as chamas.
Os capitães dos mares e dos céus conhecem melhor o fogo de St. Elmo, pois a luz etérea há muito é vista agarrada aos mastros dos navios e, mais recentemente, às asas dos aviões. Os navegantes observam o espetáculo há milhares de anos, mas apenas no último século e meio os cientistas aprenderam o suficiente sobre a estrutura da matéria para entender por que o fenômeno ocorre. Não são os deuses ou santos que acendem o fogo enigmático, mas um dos cinco estados da matéria: o plasma.
Relatos de luzes azuis tremulando vagamente nas plataformas de navios remontam à antiguidade, quando gregos e romanos interpretaram a cena como visitas dos semideuses gêmeos Castor e Pollux. Considerados salvadores dos que estão em perigo, a aparição dos gêmeos seria um sinal de esperança para os marinheiros que enfrentam uma tempestade.
Mais tarde, o fenômeno recebeu o nome moderno de São Erasmo, ou Santo Elmo, abreviado, que viveu no terceiro século. St. Elmo ganhou fama como o santo padroeiro dos marinheiros e problemas intestinais, depois que ele foi morto por estripar. Os marinheiros rezaram para ele em momentos de angústia e continuaram a interpretar o brilho do fogo de St. Elmo dançando e sibilando nas pontas de seus barcos como um presságio favorável.
O que causa o incêndio de St. Elmo?
A compreensão científica do incêndio de St. Elmo só foi possível depois que o químico e físico britânico William Crookes produziu o que ele chamou de "matéria radiante" através de seu trabalho com tubos de vácuo em 1879. A descoberta do elétron ocorreu duas décadas depois, revelando que o mundo estava feito de mais do que átomos neutros. Descobrir que os átomos continham partículas menores e carregadas se mostrou essencial para entender por que a matéria de Crookes brilhava, lançando todo o novo campo da física de plasma.
O plasma ocorre quando o excesso de energia quebra átomos em um gás neutro para criar um gás carregado. Uma maneira de criar plasma é com o calor. Por exemplo, o aquecimento do gelo sólido quebra os cristais moleculares em água líquida e a água fervente libera as moléculas de água para subir como vapor gasoso. Continue a despejar energia no vapor (aquecendo-o a 21.000 graus Fahrenheit, ou 12.000 graus Celsius, por exemplo), e os átomos nas moléculas de água ficam ásperos, perdendo seus elétrons e se tornando íons carregados. Este ponto representa a transição de um gás, uma nuvem de partículas neutras, para um plasma, uma nuvem contendo muitas partículas carregadas.
A eletricidade pode destruir moléculas de gás e produzir um plasma mais facilmente do que a lata de calor, que é a chave do fogo de St. Elmo. Durante uma tempestade, o atrito acumula elétrons extras em certas partes das nuvens, gerando poderosos campos elétricos que atingem o solo. Teoricamente, um campo suficientemente forte pode decompor o ar em um plasma em qualquer lugar, mas, na prática, pontos agudos (como o mastro de um navio) tendem a concentrar o campo, retirando elétrons dos átomos para deixar para trás íons carregados em números especialmente altos, perto de nítidos. lugares.
Depois que o ar ao redor de um mastro se transforma parcialmente em plasma, o fogo de St. Elmo brilha através de um processo chamado descarga de coroa. À medida que o campo elétrico lança elétrons, eles batem em partículas neutras e agitam essas partículas neutras em um estado mais energético.
Imagine "algum valentão atravessando o pátio da escola chutando todas as crianças", disse Kristina Lynch, física de plasma no Dartmouth College, em New Hampshire. "Eles ficam todos animados, e depois precisam relaxar." Para esfriar, as partículas excitadas emitem um fóton de luz com uma energia e cor específica. Para o nitrogênio e o oxigênio, que dominam a atmosfera da Terra, essa explosão de luz queima azul e violeta, respectivamente.
O fogo de St. Elmo não é um raio
Enquanto o fogo de St. Elmo tende a ocorrer em condições de tempestade, é um fenômeno distinto do relâmpago. O brilho de um raio contém azul e roxo pelo mesmo motivo, mas também brilha em branco - uma mistura de várias cores - enquanto aquece o ar ao seu redor.
As luzes coloridas da aurora também recebem brilho das partículas relaxantes, embora os elétrons que excitam essas partículas obtenham energia do vento solar, em vez de nuvens carregadas eletricamente. Muitos também confundem o fogo de St. Elmo com um raio de bola, outro fenômeno incandescente conhecido há milênios. Enquanto essas esferas de luz permanecem pouco compreendidas, os dois eventos foram relatados juntos, como no relato deste montanhista de 1977, relatado no Journal of Scientific Exploration:
"Bem embaixo de mim, havia um prédio em ruínas. Eu ainda podia ver línguas de chamas azuis claras em todos os pontos da estrutura de aço que se projetavam das ruínas. A chama era de vários tamanhos. Quanto mais alto o ponto, maior era o tamanho. língua de fogo nela. Ainda mais baixo, a uma altura de 4.000 a 4.100 m, relâmpagos brilhavam. Bolas alaranjadas do tamanho de uma bola de futebol estavam voando pelo vento no fundo das nuvens negras. "
O incêndio de St. Elmo é perigoso?
Felizmente para os caminhantes e marinheiros, o fogo de St. Elmo não queima nem apresenta qualquer perigo imediato além do próprio clima potencialmente tempestuoso.
Os engenheiros, no entanto, devem levar em consideração a descarga corona ao projetar equipamentos elétricos, principalmente linhas de energia, pois casos indesejados do incêndio de St. Elmo podem consumir eletricidade valiosa. Para minimizar esse efeito, muitas linhas elétricas de longa distância apresentam "anéis corona" em forma de bastão em torno de áreas pontiagudas, como as pontas de torres e postes. Esses anéis evitam que o campo elétrico se concentre o suficiente para produzir muito plasma.
Em outros casos, os engenheiros encontraram maneiras de usar a descarga corona a seu favor. O processo está envolvido na produção de ozônio, um desinfetante industrial. A descarga de corona também desempenha um papel na criação das superfícies carregadas necessárias dentro de uma fotocopiadora.
Enquanto os pesquisadores desmistificaram o fenômeno e o colocaram em funcionamento na tecnologia moderna, o brilho inofensivo, mas cativante do fogo de St. Elmo ainda tem o poder de surpreender os espectadores, assim como há milênios.
