Kas ir atmosfēras elektrība?

Mūsdienu zinātne ir relatīviliels zināšanu līmenis par Zemes atmosfēru un tajā notiekošo procesu daudzveidību. Šķiet, ka visu to vajadzētu labi izpētīt un rūpīgi veidot zinātnieku atbalstītajās laboratorijās. Taču patiesībā izrādās, ka līdz šim nav skaidrs, nepārprotamu priekšstatu par šādu parādību kā atmosfēras elektrību. Gluži pretēji, pastāv vairāki modeļi, no kuriem katram ir plusi un mīnusi.

Nedaudz vēstures

Persona, kas bija pētnieciskās darbības pamatā unFaktiski zinātniski apstiprināts, ka šī fenomena esamība ir pasaules slavenais ASV ideologs Benjamin Franklins. Patiesi, atmosfēras elektrība kā fiziska parādība bija pirms tam hipotētisko aprēķinu stadijā. Viens no Amerikas dibinātājiem pirmo reizi parādīja savu klātbūtni gaisā, kā arī paskaidroja zibens cēloņus. Visbiežāk interesanti šajā stāstā ir tas, ka Franklins to pierāda ar izskatu ar īpašu piestiprinātu stiepli.

Šādi savācot elektroenerģiju, viņš saņēmadzirksteļaizdedzes izlāde, atslēgas atlaišana vienkāršā zemējuma sistēmā. Vienkāršs veids, kā pierādīt uzlādētu daļiņu klātbūtni atmosfērā, tomēr nenovērš šī lieliskā politiķa, kā arī zinātnieka atziņas šeit aplūkotās dabas parādības nopelniem. Vēlāk fiziķi visā pasaulē sāka apstiprināt rezultātus ar saviem šāda veida eksperimentiem.

Kas ir atmosfēras elektrība?

Tas ir dažādu procesu kopums,ko izraisa uzlādētu daļiņu esamība apkārtējā Zemes gaisā. Zinātnieki pētīt tādas parādības kā atmosfēras elektrisko lauku, tās spriedzi, strāvas, kas pastāv saistībā ar šo, tilpuma maksas un daudzus citus mirkļus. Piemēram, meteoroloģiskie, ekoloģiskie faktori, ietekme uz dažādām cilvēces antropoloģiskās aktivitātes nozarēm: aviācija, rūpniecība, lauksaimniecība utt.

Ērta fiziska analoģija

Mūsu planēta ļoti aptuvenā tuvumā irmilzīgs sfērisks kondensators. Tā ir vienkāršākā ierīce, kas spēj saglabāt elektroenerģiju. Kā milzu kondensatora oderi, ir iespējams uzskatīt pati jonosfēra un zemes virsma. Šajā gadījumā izolators ir gaiss, kas parastos apstākļos ir ļoti zems elektrovadītspēja. Zemes virsma ir uzlādēta negatīvi, un jonosphere ir pozitīva.

Kā starp tradicionālā kondensatora plāksnēmŠeit veidojas elektriskā lauks, kuram ir pilnīgi unikālas īpašības. Piemēram, tā intensitāte ir maksimāla pie zemes virsmas, eksponenciāli samazinot ar paaugstinātu augstumu. Starp citu, jau 10 kilometrus virs jūras līmeņa tā vērtība ir 30 reizes mazāka. Šis lauks būtībā veido visu parādību dažādību, kas apvienota ar vispārējo nosaukumu "atmosfēras elektrība".

Tas ir viens no mūsdienīgākajiemmodeļu zinātniskā pasaule. To sauc par Vilsona teoriju. Pastāv arī hipotēze, ko izstrādājis padomju zinātnieks Frenkels, saskaņā ar kuru jonosfērā nav nozīmīgas lomas elektriskā lauka izveidē. Viņš uzskatīja, ka tas veidojas galvenokārt sakarā ar zemes virsmas un mākoņu mijiedarbību, kā arī to polarizāciju.

Dabiskais ģenerators

Bet, ja mēs atgriezīsim kondensatora modelī,kas nodrošina ne tikai labu analoģiju, bet arī teorētiskās iespējas radīt gandrīz brīvas enerģijas avotus, tad atmosfēras elektroenerģija izpaužas tikai dažos pamatprocesos. Apsveriet vissvarīgāko.

Pirmkārt, tie ir tā sauktās noplūdes strāvas. Attiecībā uz parasto kondensatoru, tie ir parazitāras parādības, kas samazina tās efektivitāti, saglabājot maksu. Atmosfēras gadījumā šīs konvekcijas plūsmas veidojas, piemēram, viesuļvētras un pērkona negaiss. Viņu spēks sasniedz desmitiem tūkstošu ampēros, un neskatoties uz to, potenciālā starpība starp zemes virsmu un jonosfēru neietekmē būtiskas izmaiņas, saglabājot, protams, lauka intensitāti. Elektriskā ķēdē, kurā ir kondensators, tas ir iespējams tikai ar papildu ģeneratoru.

Pēc loģikas ir nepieciešams uztvert kaut ko klātbūtnilīdzīga Zemes atmosfērā. Patiešām, šāds enerģijas avots ir pieejams. Tas ir mūsu planētas magnētiskais lauks, kas, rotējot ar to saules starojuma plūsmā, rada jaudīgu ģeneratoru. Starp citu, ir ideja izmantot savu enerģiju, izmantojot tikai atmosfēras elektrību. Brīvā enerģija ir neticami spēcīgs stimuls zinātnes domāšanas attīstībai visās cilvēka darbības jomās. Šīs atmosfēras parādības fizika nav ignorējusi šo tendenci. Bet par to - nedaudz vēlāk.

Pērkona negaiss

Nākamais interesants un svarīgs process,kas notiek atmosfērā, ir dzirksteļaizdedzes gāzu izplūdes, kas pavada pērkona negaisu. Tāpat kā konvektīvā plūsma, tas ir parazītisks fenomens no elektriskā lauka kondensatora modeļa, kas izveidots starp Zemes virsmu un jonosfēru. Un tas, diemžēl, neierobežo negatīvo parādību parādīšanās atmosfērā. Šeit jāņem vērā zibens draudi, kas saistīti ar antropogēnu darbību uz zemes esošiem objektiem, tostarp šokējošās parādības izraisītā šoka un termiskās pārslodzes postošo ietekmi.

Zibens

Zibens elektriskās īpašības pierādījums, abieleganti pierādīts Franklins, veido vienu loģisku jautājumu. Visticamāk, viņš satraukts par dibinātāja vecākiem. Tātad, atmosfēras elektrība ir augsts vai zems spriegums?

Saskaņā ar jau minēto kondensatora modeliPlaknē esošo plākšņu potenciāla atšķirībai vajadzētu būt elektriskam laukam. Patiešām, negatīvi uzlādētā Zemes virsma, no vienas puses, un pozitīvi uzlādētā jonosphere veido augsta spriedzes lauku. Elektriskās parādības mākoņos rada milzīgus tilpuma maksu tikai atmosfēras apakšējā daļā. Tāpēc lauka intensitāte zemes virsmā ir daudz lielāka nekā, piemēram, 10 km augstumā.

Acīmredzot, šīs intensitātes elektriskais lauksveido spēcīgas izlādes strāvas, ko nepieredzējis novērotājs var redzēt parastā pērkona negaisa vidus platuma grādos. Tāpēc spriegums izplūdes kanālā ir augsts.

Sv. Elmas gaismas

Papildus dzirkstele atmosfērā ir kronaiztukšošanos, kas, pateicoties vēsturiskajai tradīcijai, tiek saukts par St Elm gaismu. Tas izskatās kā sukas vai kvēlojošas sijas garu priekšmetu galos, piemēram, kuģu masti, torņus utt. Un šo fenomenu var novērot tikai tumsā. Svētā Elma gaismas izskata cēlonis ir vides elektriskā lauka intensitātes palielināšanās, piemēram, tuvojoties negaidītajam vai laikā, vētrām, zemenēm utt.

Šādu izlādi var iegūt diezgan vieglimājas apstākļi. Patiesi, atmosfēras elektroenerģija ar savām rokām - tas ir pavisam vienkārši. Piemēram, jūs varat pacelt sintētisko džemperi un sākt uz tā vērst adatu. No noteikta attāluma uz tā gala ir redzama izmešana, ko var novērot arī kopējā tumsā.

Bumba zibens

Vēl viens pārspīlēts izpausme ir gāzes izlāde,parasti sfērisku formu. Šī ir bumba zibens, kas ir unikāla un ļoti reta dabas parādība. Zinātnieki joprojām nevar vienoties par atbilstošu teorētisko pamatu šai parādībai. Un līdz 2012. gadam nebija nekādu dokumentāru pierādījumu par uguņošanas spēļu realitāti. Kā tas ir iespējams, tas ir vēl viens zemes atmosfēras noslēpums, par kuru zinātnieki joprojām cīnās.

Ekoloģiskais faktors

Mēs jau esam runājuši par zibens ietekmi uz dažādiemcilvēku darbības veidi. Atmosfēras elektroenerģija kā vides aspekts ir ļoti svarīgs jautājums, kas arī būtu jārisina. Ņemot vērā to, ka cilvēks apgūst dažādus resursus, ko viņam nodrošina planēta Zeme, gaisa vide ļauj viņam saglabāt eksistenci kā sugu.

Elektriskā lauka esamība atmosfērā irdaudz nepatīkamu seku par antropogēnu darbību. Daži no tiem ir diezgan nekaitīgi, bet daudzas izpausmes padara vislabākos inženieru prātus veidot efektīvus veidus, kā nomierināt milzīgos dabas spēkus.

Vitalizācijas funkciju drošība

Atmosfēras elektroenerģija un aizsardzība pret to -Vissvarīgākais jautājums, kas būtu jāapspriež ekoloģijas kontekstā. Protams, visbīstamākie - visspēcīgākais dzirksteles, piemēram, zibens. Un tas attiecas ne tikai uz to zemes šķirni. In-mākoņu zibens rada zināmu draudu civilai un militārai aviācijai. Jebkurā gadījumā visas atmosfēras parādības tiek pakļautas rūpīgai uzraudzībai un iespējamo bojājumu novēršanai. Tie ir iesaistīti īpašos inženierijas pakalpojumiem tajā pašā gaisa kuģu, kuģu būves un zibens aizsardzības ēku, spēkstacijām un tā tālāk. N.

Brīva enerģija

Visbeidzot, mēs atgriežam jautājumu parbrīva enerģija, kas var nodrošināt atmosfēras elektroenerģiju. Tesla, slavenais zibens zirgs, veica milzīgu pētījumu apjomu, lai praktiski izmantotu šo dabas parādību. Viņa darbi nebija izšķiesti. Mūsdienu inženieri patentē dažādus enerģijas ieguves veidus saistībā ar spēcīga elektriskā lauka klātbūtni pie zemes virsmas.

Spilgts piemērs ir shēma ar vertikāliuzstādīts zemējuma vadītājs, starp augšējo un apakšējo galu, no kādas iespējamas atšķirības, ņemot vērā to pašu lauka pieejamību. Šo enerģiju, ko radījis viņš, var iegūt, veidojot kontrolējamu kronu izlādi vadītāja augšējā galā. Tā rezultātā ir iespējams uzturēt strāvu vadītājā, kas nozīmē, ka ir droši savienot patērētāju ar to.

Tādējādi atmosfēras elektrība,neraugoties uz draudiem normālai antropogēnai aktivitātei, arī paver lielas iespējas nodrošināt visu cilvēci ar gandrīz brīvu enerģiju.