Moderne vitenskap har et relativt stort lager av kunnskap om jordens atmosfære og mangfoldet av prosesser som foregår i den. Det ser ut til at alt dette burde være godt undersøkt og omhyggelig modellert i laboratorier foretrukket av forskere. Imidlertid viser det seg at det til nå ikke er noe klart, entydig bilde av et slikt fenomen som atmosfærisk elektrisitet. Tvert imot er det flere modeller, som hver har sine fordeler og ulemper.
Litt av historien
Personen som sto ved opprinnelsen til studien og vitenskapelig bekreftet, faktisk, eksistensen av dette fenomenet, er den verdensberømte ideologen for dannelsen av USA - Benjamin Franklin. Faktisk var atmosfærisk elektrisitet som et fysisk fenomen før ham i stadiet med hypotetiske beregninger. En av grunnleggerne av Amerika var den første som viste sin tilstedeværelse i luften, og forklarte også årsakeneforekomst av lyn. Det mest interessante med denne historien er det faktum at Franklin brukte en drage med en spesiell spiss ledning på for å bevise det.
Ved å samle strøm på denne måten fikk han en gnistutladning som åpnet nøkkelen i den enkleste jordingskretsen. En enkel måte å bevise tilstedeværelsen av ladede partikler i atmosfæren på, trekker imidlertid på ingen måte fra fordelene til denne store politikeren, så vel som vitenskapsmannen, i oppdagelsen av naturfenomenet som vurderes her. Deretter begynte fysikere over hele verden å bekrefte resultatene sine med sine egne eksperimenter av denne typen.
Hva er atmosfærisk elektrisitet?
Dette er en kombinasjon av ulike prosesser forårsaket av tilstedeværelsen av ladede partikler i luften rundt jorden. Forskere undersøker slike fenomener som atmosfærens elektriske felt, dens intensitet, strømmene som eksisterer i forbindelse med dette, romladninger og mange andre punkter. For eksempel meteorologiske, miljømessige faktorer, innvirkningen på ulike grener av menneskelig antropologisk aktivitet: luftfart, industri, landbruk osv.
Praktisk fysisk analogi
Planeten vår i en veldig grov tilnærming er en enorm sfærisk kondensator. Dette er den enkleste enheten som kan lagre elektrisk energi. Ionosfæren og selve jordoverflaten kan betraktes som platene til en gigantisk kondensator. I dette tilfellet fungerer luft som en isolator, som under normale forhold harsvært lav elektrisk ledningsevne. Jordens overflate er negativt ladet, mens ionosfæren er positivt ladet.
Som mellom platene til en konvensjonell kondensator, dannes det her et elektrisk felt som har helt unike egenskaper. For eksempel er intensiteten maksimal nær jordoverflaten, og avtar eksponentielt med økende høyde. Forresten, allerede ved 10 kilometer over havet er verdien 30 ganger lavere. Dette feltet danner i utgangspunktet hele spekteret av fenomener, samlet under det generelle navnet "atmosfærisk elektrisitet".
Dette er en av de vanligste modellene i den moderne vitenskapelige verden. Det kalles Wilsons teori. Det er også en hypotese fremsatt av den sovjetiske forskeren Frenkel, ifølge hvilken ionosfæren ikke spiller noen vesentlig rolle i å skape det elektriske feltet. Han mente at det dannes hovedsakelig på grunn av samspillet mellom jordoverflaten og skyene, samt deres polarisering.
Natural Generator
Men hvis vi går tilbake til kondensatormodellen, som ikke bare gir en god analogi, men også teoretiske muligheter for å skape kilder til praktisk t alt gratis energi, så manifesterer atmosfærisk elektrisitet seg i bare noen få grunnleggende prosesser. Vurder det viktigste.
For det første er dette de såk alte lekkasjestrømmene. Når det gjelder en konvensjonell kondensator, er dette parasittiske fenomener som reduserer effektiviteten ved lagring av ladning. Når det gjelder atmosfæren er dette konvektive strømmer dannet for eksempel iorkan- og tordenvær områder. Styrken deres når titusenvis av ampere, og til tross for dette opplever ikke den potensielle forskjellen mellom jordoverflaten og ionosfæren noen vesentlige endringer, og bevarer selvfølgelig feltstyrken. I en elektrisk krets som inneholder en kondensator er dette kun mulig med en ekstra generator.
Følg logikken er det verdt å anta at det er noe lignende når det gjelder jordens atmosfære. Det er faktisk en slik energikilde. Dette er magnetfeltet til planeten vår, som roterer med det i en strøm av solstråling, skaper en kraftig generator. Forresten, det er en idé å bruke energien sin, bare ved å bruke atmosfærisk elektrisitet. Fri energi er en utrolig kraftig stimulans for utvikling av vitenskapelig tanke på alle områder av menneskelig aktivitet. Denne trenden har ikke gått utenom fysikken til atmosfæriske fenomener. Men mer om det senere.
Tordenvær
Den neste interessante og viktige prosessen i atmosfæren er gnistgassutslippene som følger med tordenvær. I likhet med konveksjonsstrømmer er dette et parasittisk fenomen sett fra kondensatormodellen av det elektriske feltet som skapes mellom jordoverflaten og ionosfæren. Og dette er dessverre langt fra begrenset til den negative virkningen av utslippsfenomener i atmosfæren. Her bør det bemerkes faren for lynnedslag for terrestriske gjenstander med menneskeskapt aktivitet, inkludert den destruktive virkningen av sjokk og termiske overbelastninger som følger med dette formidable fenomenet.
glidelås
Bevis på lynets elektriske natur, så elegant bevistFranklin, danner ett logisk spørsmål. Mest sannsynlig bekymret han selv samtidige til grunnleggeren. Så, er atmosfærisk elektrisitet høy eller lav spenning?
I følge den allerede nevnte kondensatormodellen skal potensialforskjellen mellom platene på planetarisk skala danne et elektrisk felt. Faktisk danner den negativt ladede overflaten av jorden på den ene siden og den positivt ladede ionosfæren et felt med høy intensitet. Elektriske fenomener i skyene skaper enorme romladninger bare i den nedre delen av atmosfæren. Derfor er feltstyrken ved jordoverflaten mye større enn for eksempel ved en høyde på 10 km.
Det er klart at et elektrisk felt med denne intensiteten genererer kraftige utladningsstrømmer som en uerfaren observatør kan se under et vanlig tordenvær på mellombreddegrader. Derfor er spenningen i utladningskanalen høy.
St. Elmo's Lights
I tillegg til gnisten er det et koronautslipp i atmosfæren, som på grunn av historisk tradisjon kalles St. Elmo-brannene. Det ser ut som børster eller lysende stråler i endene av høye gjenstander, som skipsmaster, tårn osv. Dessuten kan dette fenomenet bare observeres i mørket. Årsaken til utseendet til St. Elmo-lys er en økning i den elektriske feltstyrken til miljøet, for eksempel når du nærmer deg eller under tordenvær, storm, snøstorm osv.
En slik utflod kan væreganske enkelt å få til hjemme. Gjør-det-selv atmosfærisk elektrisitet er faktisk en veldig enkel sak. Du kan for eksempel ta av en syntetisk genser og begynne å ta med en nål til den. Fra en viss avstand vil en utflod dukke opp på spissen, som tydelig kan observeres i fullstendig mørke.
Fireball
En annen manifestasjon av tordenvær er et gassutslipp, vanligvis med sfærisk form. Vi snakker om kulelyn, som er et unikt og svært sjeldent naturfenomen. Forskere kan fortsatt ikke bli enige om en tilstrekkelig teoretisk begrunnelse for eksistensen av dette fenomenet. Og frem til 2012 var det ingen dokumentariske bevis på virkeligheten til kulelyn i det hele tatt. Uansett, dette er nok et mysterium med jordens atmosfære som forskerne fortsatt sliter med.
Miljøfaktor
Det har allerede blitt sagt ovenfor om virkningen av lyn på ulike typer menneskelige aktiviteter. Atmosfærisk elektrisitet som miljøfaktor er et svært viktig punkt, som også bør diskuteres. Fra synspunktet om menneskelig utvikling av de forskjellige ressursene som planeten Jorden gir ham, gir luftmiljøet ham muligheten til å opprettholde sin eksistens som en art.
Tilstedeværelsen av et elektrisk felt i atmosfæren har mange ubehagelige konsekvenser for menneskelige aktiviteter. Noen av dem er ganske harmløse, men mange manifestasjoner tvinger de beste ingeniørhjernene til å komme opp med effektive måter å pacifisere formidable krefter.natur.
Livssikkerhet
Atmosfærisk elektrisitet og beskyttelse mot det er den viktigste saken som bør diskuteres i økologisammenheng. Naturligvis er de mest farlige de kraftigste gnistutladningene, som lyn. Og dette gjelder ikke bare deres terrestriske varianter. Intra-sky lyn utgjør en viss trussel mot sivil og militær luftfart. På en eller annen måte er alle atmosfæriske utslippsfenomener gjenstand for nøye observasjon og forebygging av mulig skade. Dette gjøres av spesielle ingeniørtjenester innen samme luftfart, skipsbygging eller lynbeskyttelse av bygninger, kraftstasjoner osv.
Gratis energi
Til slutt, la oss gå tilbake til spørsmålet om praktisk t alt gratis energi som atmosfærisk elektrisitet kan gi. Tesla, den berømte lynmesteren, gjorde en enorm mengde forskning for å sette dette naturfenomenet ut i livet. Arbeidet hans var ikke forgjeves. Moderne ingeniører patenterer ulike metoder for energiproduksjon på grunn av det faktum at det er et kraftig elektrisk felt nær jordens overflate.
Et slående eksempel er en krets med en vertik alt installert jordet leder, mellom øvre og nedre ende av hvilken en potensiell forskjell oppstår på grunn av samme tilstedeværelse av feltet. Denne energien som skapes av den kan trekkes ut ved å danne en kontrollert koronautladning i den øvre enden av lederen. Som et resultat kan strøm opprettholdes i lederen, noe som betyr at det er trygt å koble en forbruker til den.
Dermed åpner atmosfærisk elektrisitet, til tross for de eksisterende truslene mot normal menneskelig aktivitet, også store muligheter for å gi hele menneskeheten praktisk t alt gratis energi.
