Api St. Elmo adalah cahaya biru yang terus-menerus muncul di dekat benda-benda runcing saat terjadi badai. Nama adalah sesuatu yang keliru, karena fenomena listrik memiliki lebih banyak kesamaan dengan petir atau lampu utara daripada dengan api.
Kapten laut dan langit tahu api St. Elmo terbaik, karena cahaya halus telah lama terlihat menempel pada tiang kapal dan baru-baru ini sayap pesawat. Marinir telah mencatat tontonan itu selama ribuan tahun, tetapi hanya dalam satu setengah abad terakhir para ilmuwan telah cukup belajar tentang struktur materi untuk memahami mengapa fenomena itu terjadi. Bukan dewa atau orang suci yang menyalakan api misterius, tetapi salah satu dari lima kondisi materi: plasma.
Laporan lampu biru samar-samar berkedip dari rig kapal tanggal kembali ke zaman kuno, ketika orang-orang Yunani dan Romawi menafsirkan pemandangan itu sebagai kunjungan dari kembar dewa Castor dan Pollux. Dianggap sebagai penyelamat dari mereka yang dalam bahaya, penampakan si kembar akan datang sebagai tanda harapan bagi para pelaut yang mengalami badai.
Fenomena ini kemudian mendapat nama modern dari St Erasmus, atau St Elmo, yang hidup di abad ketiga. St. Elmo mendapatkan ketenaran sebagai santo pelindung para pelaut dan gangguan usus, setelah ia dilaporkan dibunuh dengan cara disemboweling. Para pelaut berdoa kepadanya di saat-saat kesusahan dan terus menafsirkan cahaya tarian api St Elmo dan mendesis di ujung perahu mereka sebagai pertanda baik.
Apa yang menyebabkan kebakaran St. Elmo?
Pemahaman ilmiah tentang api St Elmo menjadi mungkin hanya setelah ahli kimia dan fisika Inggris William Crookes menghasilkan apa yang disebutnya "materi bercahaya" melalui karyanya dengan tabung vakum pada tahun 1879. Penemuan elektron terjadi dua dekade kemudian, mengungkapkan bahwa dunia adalah terbuat dari lebih dari atom netral. Menemukan bahwa atom mengandung partikel yang lebih kecil dan bermuatan terbukti penting untuk memahami mengapa materi Crookes bersinar, meluncurkan bidang fisika plasma baru.
Plasma terjadi ketika energi berlebih memecah atom-atom dalam gas netral untuk menghasilkan gas bermuatan. Salah satu cara membuat plasma adalah dengan panas. Sebagai contoh, pemanasan es padat memecah kristal molekul menjadi air cair, dan air cair mendidih membebaskan molekul air untuk naik sebagai uap gas. Terus membuang energi ke dalam uap (dengan memanaskannya melewati 21.000 derajat Fahrenheit, atau 12.000 derajat Celsius, misalnya), dan atom-atom dalam molekul air menjadi kasar, kehilangan elektronnya dan menjadi ion yang bermuatan. Titik ini mewakili transisi dari gas, awan partikel netral, menjadi plasma, awan yang mengandung banyak partikel bermuatan.
Listrik dapat merobek molekul gas dan membuat plasma lebih mudah daripada panas, yang merupakan kunci api St Elmo. Selama badai, gesekan membangun elektron ekstra di bagian awan tertentu, menghasilkan medan listrik yang kuat yang mencapai tanah. Medan yang cukup kuat secara teoritis dapat memecah udara menjadi plasma di mana saja, tetapi dalam praktiknya, titik-titik tajam (seperti tiang kapal) cenderung memusatkan medan, melucuti elektron dari atom untuk meninggalkan ion bermuatan dalam jumlah tinggi terutama dekat dengan tajam tempat
Begitu udara di sekitar tiang sebagian berubah menjadi plasma, api St. Elmo bersinar melalui proses yang disebut pelepasan korona. Ketika medan listrik membanting elektron di sekitar, mereka mengetuk menjadi partikel netral dan mengaduk partikel netral itu menjadi keadaan yang lebih energik.
Bayangkan "beberapa pengganggu melewati halaman sekolah menendang semua anak," kata Kristina Lynch, seorang ahli fisika plasma di Dartmouth College di New Hampshire. "Mereka semua bersemangat, dan kemudian mereka harus santai." Untuk mendinginkan, partikel yang tereksitasi memancarkan foton cahaya dengan energi dan warna tertentu. Untuk nitrogen dan oksigen, yang mendominasi atmosfer Bumi, ledakan cahaya itu masing-masing berwarna biru dan ungu.
Api St. Elmo tidak kilat
Sementara api St Elmo cenderung terjadi dalam kondisi badai, itu adalah fenomena yang berbeda dari kilat. Cahaya petir mengandung warna biru dan ungu untuk alasan yang sama, tetapi juga bersinar putih - campuran banyak warna - karena memanaskan udara di sekitarnya.
Lampu warna-warni aurora mendapatkan cahaya dari partikel santai juga, meskipun elektron yang membangkitkan partikel-partikel ini pada akhirnya mendapatkan energi dari angin matahari, daripada awan yang bermuatan listrik. Banyak juga yang mengacaukan api St Elmo dengan bola petir, fenomena pijar lain yang dikenal selama ribuan tahun. Sementara bidang cahaya yang melayang itu masih kurang dipahami, kedua peristiwa telah dilaporkan bersama, seperti dalam akun pendaki gunung ini dari tahun 1977, yang dilaporkan dalam Journal of Scientific Exploration:
"Tepat di bawahku, ada sebuah bangunan bobrok. Aku masih bisa melihat lidah api biru muda di setiap titik kerangka baja yang menonjol dari reruntuhan. Api itu dari berbagai ukuran. Semakin tinggi titik, semakin besar titik, semakin besar adalah lidah api di atasnya. Masih lebih rendah, pada ketinggian 4.000 hingga 4.100 m, kilat menyala. Bola oranye seukuran bola sepak sedang terbang oleh angin di latar belakang awan hitam. "
Apakah api St. Elmo berbahaya?
Untungnya bagi pejalan kaki dan pelaut, api St. Elmo tidak membakar atau menghadirkan bahaya langsung di luar cuaca yang berpotensi badai itu sendiri.
Namun, para insinyur harus memperhitungkan debit korona ketika merancang peralatan listrik, terutama saluran listrik, karena contoh kebakaran St. Elmo yang tidak diinginkan dapat menyedot listrik yang berharga. Untuk meminimalkan efek itu, banyak saluran listrik jarak jauh menampilkan "cincin korona" seperti lingkaran di sekitar area runcing seperti ujung menara dan tiang. Cincin-cincin ini menjaga medan listrik dari tidak cukup terkonsentrasi untuk menghasilkan banyak plasma.
Dalam kasus lain, para insinyur telah menemukan cara untuk menggunakan pelepasan korona untuk keuntungan mereka. Proses ini terlibat dalam produksi ozon, disinfektan industri. Pelepasan korona juga berperan dalam menciptakan permukaan bermuatan yang diperlukan di dalam mesin fotokopi.
Sementara para peneliti telah meramalkan fenomena tersebut dan menerapkannya dalam teknologi modern, pancaran api St. Elmo yang tidak berbahaya namun menawan masih memiliki kekuatan untuk mengejutkan para pengamat, sama seperti yang terjadi pada ribuan tahun.
