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。
“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(
意大利文: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。
在古代的希腊,当人们在海上看到单一的放电光冠时,会称呼其为海伦(Helene),而成对出现的则是称为卡斯特(Castor)与波拉克斯(Pollux)。事实上,再加上克莱蒂妮斯翠(Clytemnestra),这四个人物在
希腊神话中被叙述为天神
宙斯与
斯巴达王妃莉达(Leda)偷情之后,所生下的两对双胞胎(从两颗不同的
天鹅蛋中孵化而出),其中卡斯特与波拉克斯这对兄弟(也就是双子座的由来)曾参与亚哥号(Argon,也就是
南船座)的多次冒险远征,他们主要是负责在亚哥号的两根桅杆上辽望守护著整船的队友,因此向来被认为是船员的守护者。这故事与圣艾尔摩之火的说法,正好有著异曲同工之妙。
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,因为周遭环境非常大的
电位差(这在
大雷雨中很常见)超越了空气的
介电质崩溃值(
Dielectric breakdown value,约每米3百万伏特),使得空气也变成可导电,并在导电的过程中放出强光。此图片为由哈特维根博士在1886年出版的著作《空中世界》(The Aerial World)中描写海上船只桅杆上出现的圣艾尔摩之火的插画。
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《自然史》(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。
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。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,“每样东西都像是着了火,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。