Какво е атмосферното електричество?

Съвременната наука има относително голям запас от познания за земната атмосфера и разнообразието от процеси, които се случват в нея. Изглежда, че всичко това трябва да бъде добре проучено и щателно моделирано в лабораториите, облагодетелствани от учените. Оказва се обаче, че досега няма ясна и недвусмислена картина за такъв феномен като атмосферното електричество. Напротив, има няколко модела, всеки от които има своите плюсове и минуси.

Малко история

Човекът стои на произхода на научните изследвания и да потвърди действителното съществуване на това явление е световноизвестен идеолог на Съединените щати да стане - Бенджамин Франклин. Всъщност атмосферното електричество като физически феномен беше пред него в етапа на хипотетичните изчисления. Един от основателите на Америка първо показа присъствието си във въздуха и обясни причините за мълния. Най-интересното в тази история е фактът, че Франклин доказвал хвърчило със специален заострен тел.

Събирайки електричество по този начин, той получи искрящо разтоварване, като разчупи ключа в проста схема за заземяване. Прост начин да се докаже съществуването на заредените частици в атмосферата, обаче, не омаловажава достойнствата на този велик политик и учен в отвора под внимание тук природните явления. По-късно физиците по света започнаха да потвърждават резултатите със свои собствени експерименти от този род.

Какво е атмосферното електричество?

Това е набор от разнообразни процеси, причинени от наличието на заредени частици във въздуха около Земята. Учените разследват такива явления като електрическото поле на атмосферата, напрежението, токовете, съществуващи във връзка с това, обемни такси и много други моменти. Например, метеорологични, екологични фактори, влияние върху различни отрасли на антропологичната дейност на човечеството: авиация, промишленост, селско стопанство и др.

Удобна физическа аналогия

Нашата планета в много грубо приближение е огромен сферичен кондензатор. Това е най-простото устройство, способно да запази електрическа енергия. Като облицовка на гигантски кондензатор е възможно да се разгледа йоносферата и самата земна повърхност. В този случай изолаторът е въздух, който при обикновени условия има много ниска електрическа проводимост. Повърхността на Земята се зарежда отрицателно и йоносферата е положителна.

Между плочите на конвенционалния кондензатор се образува електрическо поле, което има напълно уникални характеристики. Например, неговият интензитет е максимално близо до земната повърхност, намалявайки експоненциално с увеличаване на надморската височина. Между другото, вече 10 километра над морското равнище, стойността му е 30 пъти по-ниска. Това поле основно формира цялото разнообразие от явления, обединени под общо наименование "атмосферно електричество".

Това е един от най-често срещаните модели в съвременния научен свят. Тя се нарича теорията на Уилсън. Съществува и хипотеза, изтъквана от съветския учен Френкел, според която йоносферата не играе съществена роля в създаването на електрическо поле. Той вярва, че той се формира главно поради взаимодействието на земната повърхност и облаците, както и тяхната поляризация.

Естествен генератор

Но ако се върнем към модела на кондензатора, който осигурява не само добра аналогия, но и теоретични възможности за създаване на източници на почти безплатна енергия, атмосферното електричество се проявява само в няколко основни процеса. Помислете за най-важното.

На първо място, това са така наречените изтичащи токове. Що се отнася до конвенционалния кондензатор, това са паразитни феномени, които намаляват неговата ефективност при запазване на заряда. В случая на атмосферата тези конвективни токове се формират, например, в урагани и гръмотевични бури. Тяхната сила достига десетки хиляди ампера и въпреки това потенциалната разлика между земната повърхност и йоносферата не променя значителни промени, естествено запазвайки силата на полето. В електрическа верига, която съдържа кондензатор, това е възможно само с допълнителен генератор.

Следвайки логиката, е необходимо да се предположи наличието на нещо подобно в атмосферата на Земята. Всъщност такъв източник на енергия е налице. Това е магнитното поле на нашата планета, което, въртящо се с нея в потока от слънчева радиация, създава мощен генератор. Между другото, има идея да се използва енергията му, като се използва само атмосферата електричество. безплатно енергията е невероятно мощен стимул за развитието на научното мислене във всички сфери на човешката дейност. Тази тенденция не се пренебрегва от физиката на атмосферните явления. Но за това - малко по-късно.

гръмотевични бури

Следващият интересен и важен процес, който се извършва в атмосферата, е изпускането на искрящи газове, които придружават гръмотевични бури. Подобно на конвективните токове, това е паразитно явление от гледна точка на кондензаторния модел на електрическото поле, създадено между земната повърхност и йоносферата. И това, за съжаление, не ограничава отрицателното въздействие на феномена изхвърляне в атмосферата. Тук трябва да обърнем внимание на опасността от мълния за наземни обекти от антропогенна дейност, включително разрушителното въздействие на шоковото и топлинното претоварване, придружаващо този страшен феномен.

мълния

Доказателството за електрическия характер на мълния, така елегантно доказано от Франклин, представлява един логичен въпрос. Най-вероятно той все още се тревожи за съвременниците на основателя. Така че, атмосферното електричество е високо или ниско напрежение?

Съгласно вече споменатия модел кондензатор, потенциалната разлика между плочите на планетарната скала трябва да формира електрическо поле. Всъщност, отрицателно заредената повърхност на Земята, от една страна, и позитивно заредената йоносфера, образуват поле с високо напрежение. Електрическите феномени в облаците създават огромни обемни натоварвания само в долната част на атмосферата. следователно силата на полето земната повърхност е много по-голяма, отколкото например на надморска височина 10 км.

Очевидно е, че едно електрическо поле от тази интензивност образува мощни течения, които неопитен наблюдател може да види по време на обикновена гръмотевична буря в средните географски ширини. Ето защо напрежението в изпускателния канал е високо.

Светлините на Св. Елма

В допълнение към искра, в атмосферата, корона, който по силата на историческата традиция се нарича светлините на Свети Елм. Той прилича на четка или светещи греди на висок клас позиции, като по мачтите на корабите, кули, и така нататък. Н. И за да гледате този феномен може да бъде само в тъмното. Причината за пожари на Св Елмо е да се увеличи електрически интензитет поле на околната среда, например при приближаване или по време на буря, буря, сняг бури и т. D.

Такова разтоварване може лесно да се получи у дома. В действителност, атмосферното електричество със собствените си ръце - това е съвсем просто. Например, можете да свалите синтетичен пуловер и да започнете да игла с него. От определено разстояние се появява разтоварване на върха му, което може да се наблюдава добре в пълна тъмнина.

Светкавица

Друг гръмотевичен израз е изпускането на газ, обикновено със сферична форма. Това е топка мълния, който е уникален и много рядък природен феномен. Учените все още не могат да се споразумеят за адекватна теоретична основа за съществуването на това явление. И до 2012 г. нямаше документални доказателства за действителността на огнените топки изобщо. Независимо от това, това е друга тайна на земната атмосфера, върху която учените все още се борят.

Екологичен фактор

Вече говорихме за ефекта от мълния върху различните видове човешка дейност. Атмосферното електричество като фактор за околната среда е много важен момент, който също трябва да бъде разгледан. От гледна точка на овладяването на различните ресурси, предоставени му от планетата Земя, въздушната среда му позволява да поддържа съществуването като вид.

Наличието на електрическо поле в атмосферата има много неприятни последствия за антропогенната дейност. Някои от тях са по-скоро безвредни, но много прояви правят най-добрите инженерни мисли да мислят ефективни начини да успокоят страшните сили на природата.

Безопасност на жизнените функции

Атмосферното електричество и защитата от него са най-важният въпрос, който трябва да бъде обсъждан в контекста на екологията. Естествено, най-опасните - най-мощните изпускания на искри, като светкавица. И това важи не само за тяхното земно разнообразие. Вътре-облачната светкавица създава определена заплаха за гражданската и военната авиация. Както и да е, всички атмосферни явления, подлежащи на разтоварване, подлежат на строго наблюдение и предотвратяване на евентуални щети. Това се извършва чрез специални инженерни услуги в същата авиация, корабостроене или мълниезащита на сгради, електроцентрали и др.

Безплатна енергия

И накрая, нека се върнем към въпроса за почти безплатната енергия, която атмосферата може да осигури. Тесла, известен лорд на светкавицата, проведе огромно изследване с оглед на практическото използване на този природен феномен. Неговите творби не се губят. Модерните инженери патентоваха различни начини за извличане на енергия във връзка с наличието на мощно електрическо поле близо до земната повърхност.

Поразителен пример е веригата с вертикално монтиран заземен проводник, между горния и долния край на който се появява разликата в потенциала, поради наличието на еднакво поле. Тази енергия, създадена от него, може да бъде извлечена чрез формиране на контролиран коронен разряд в горния край на проводника. В резултат на това е възможно да се поддържа ток в проводника, което означава, че е безопасно да се свърже потребителят към него.

По този начин атмосферното електричество, въпреки заплахите за нормалната антропогенна активност, също предлага големи перспективи за осигуряване на цялото човечество с почти свободна енергия.