Vad är atmosfärisk elektricitet?

Modern vetenskap har relativtett stort kunskapsläge om jordens atmosfär och mångfalden av processer som förekommer i den. Det verkar som om allt detta borde vara välforskat och noggrant modellerat i laboratorier som gynnas av forskare. Det visar sig dock att fram till nu inte finns någon tydlig, entydig bild av ett sådant fenomen som atmosfärisk elektricitet. Tvärtom finns det flera modeller, var och en har sina fördelar och nackdelar.

Lite historia

Den person som stod vid ursprunget till forskning ochForskningen bekräftade den faktiska förekomsten av detta fenomen är världsberömd ideolog i USA blir - Benjamin Franklin. Faktiskt var atmosfärisk elektricitet som ett fysiskt fenomen före det i hypotetiska beräkningsstadiet. En av Amerikas grundfäder visade först sin närvaro i luften och förklarade också orsaken till blixtnedslaget. Den mest intressanta saken i den här historien är att Franklin brukade bevisa en drake med en speciell spetsig tråd på den.

Samla in el på detta sätt, fick hangnista genom att bryta nyckeln i den enklaste systemet för jordning. Enkelt sätt att bevisa förekomsten av de laddade partiklarna i atmosfären, men inte förringa fördelarna med denna stora politiker och forskare i öppningen under övervägande här företeelser i naturen. I framtiden började fysiker runt om i världen för att bekräfta de resultat som uppnåtts egna experiment av detta slag.

Vad är atmosfärisk elektricitet?

Detta är en uppsättning olika processer,orsakad av närvaro av laddade partiklar i luften som omger jorden. Forskare har undersökt sådana fenomen, det elektriska fältet hos atmosfären, dess intensitet, strömmarna som existerar i detta sammanhang, de rymdladdningar och många andra aspekter. Till exempel, väder, miljöfaktorer, påverkan på olika sektorer av mänsklig verksamhet antropologisk: flyg, industri, jordbruk och så vidare ..

En praktisk fysisk analogi

Vår planet i en mycket grov approximation ären stor sfärisk kondensator. Det är den enklaste enheten som kan spara elektrisk energi. Som en gigantisk kondensor är det möjligt att överväga jonosfären och jordens yta själv. I det här fallet är isolatorn luft, som under vanliga förhållanden har mycket låg elektrisk ledningsförmåga. Jordens yta laddas negativt, och jonosfären är positiv.

Som mellan plattorna hos en konventionell kondensator,här bildas ett elektriskt fält som har helt unika egenskaper. Till exempel är dess intensitet maximal vid jordens yta, minskande exponentiellt med ökande höjd. Förresten, redan 10 kilometer över havet, är dess värde 30 gånger lägre. Detta fält utgör i grunden hela fenomenet förenade under det allmänna namnet "atmosfärisk elektricitet".

Detta är en av de vanligaste i modernden vetenskapliga världen av modeller. Det kallas teorin om wilson. Det finns också en hypotes som den sovjetiska forskaren Frenkel framhållit, enligt vilken jonosfären inte spelar någon betydande roll i skapandet av ett elektriskt fält. Han trodde att den bildades mest på grund av växelverkan mellan jordens yta och moln, liksom deras polarisering.

Naturgenerator

Men om du går tillbaka till kondensatormodellen,som inte bara ger en bra analogi utan också teoretiska möjligheter att skapa källor till praktiskt taget fri energi, manifesterar atmosfärisk elektricitet sig endast i några få grundläggande processer. Tänk på det viktigaste.

Den första är de så kallade läckströmmen. När det gäller en konventionell kondensator är dessa parasitära fenomen som minskar dess effektivitet vid kvarhållande av laddning. När det gäller atmosfären är dessa konvektiva strömmar som exempelvis bildar sig i orkan och åskväder. Deras styrka når tiotusentals ampere, och trots detta upplever inte den potentiella skillnaden mellan jordens yta och jonosfären några signifikanta förändringar, samtidigt som fältstyrkan bevaras. I en elektrisk krets som innehåller en kondensator är detta endast möjligt om det finns en ytterligare generator.

Efter logiken är det nödvändigt att anta närvaron av någotliknande i fråga om jordens atmosfär. Och det finns faktiskt en sådan energikälla. Detta är vårt planets magnetfält, som roterar med det i en ström av solstrålning, skapar en kraftfull generator. Förresten finns det tanken på att använda sin energi, med bara atmosfärisk elektricitet. Fri energi är en oerhört kraftfull stimulans för utvecklingen av vetenskaplig tanke inom alla områden av mänsklig verksamhet. Denna trend har inte överträffat fysiken i atmosfäriska fenomen. Men mer om det senare.

åska

Nästa intressanta och viktiga processsom inträffar i atmosfären är gnistgasutsläppen som åtföljer åskväder. Liksom konvektiva strömmar är detta ett parasitiskt fenomen i form av kondensatormodellen för det elektriska fält som skapas mellan jordens yta och jonosfären. Och det här är tyvärr långt från att vara begränsat till de negativa effekterna av utsläppsfenomen i atmosfären. Här bör vi notera risken för blixtnedslag för markbaserade föremål för antropogen aktivitet, inklusive den destruktiva påverkan av chock och termiska överbelastningar som åtföljer detta hemska fenomen.

Blixtskruvar

Bevis på den elektriska naturen av blixten, såelegant bevisad av Franklin, utgör en logisk fråga. Mest troligt bekymrade han även samtidiga för grundaren. Så är atmosfärisk el en hög eller låg spänning?

Enligt den tidigare nämnda kondensatormodellen,Den potentiella skillnaden mellan plattorna av en planetskala borde bilda ett elektriskt fält. Faktum är att den negativt laddade ytan på jorden å ena sidan och den positivt laddade jonosfären bildar ett fält med stor spänning. Elektriska fenomen i molnen skapar enorma rymdavgifter precis i botten av atmosfären. Därför är fältstyrkan vid jordens yta mycket större än, exempelvis, i en höjd av 10 km.

Uppenbarligen ett elektriskt fält av sådan intensitetbildar kraftfulla urladdningsströmmar som en obetydlig observatör kan se under en vanlig åskväder i mitten av breddgraderna. Därför är spänningen i urladdningskanalen hög.

Ljus av Saint Elmo

Förutom gnistan observeras en korona i atmosfärenen urladdning som i kraft av historisk tradition kallas Saint Elmos ljus. Det ser ut som penslar eller ljusstrålar vid ändarna av långa föremål, som mästare på fartyg, torn, etc. Dessutom kan detta fenomen observeras endast i mörkret. Orsaken till ljuset i St. Elmo är en ökning av miljöens elektriska fält, till exempel när det närmar sig eller under åskväder, stormar, snöstormar etc.

En sådan urladdning kan ganska enkelt erhållas ihemförhållanden. Faktum är att det är en enkel sak att göra det själv-atmosfärisk elektricitet. Du kan till exempel ta bort dig från en syntetisk tröja och börja ta en nål till den. Från ett visst avstånd visas en urladdning vid sin spets, vilket kan observeras bra i fullständigt mörker.

Boll blixt

En annan åskväder manifestation är gasurladdning,vanligtvis sfärisk. Detta är en boll blixt, som är ett unikt och mycket sällsynt naturfenomen. Forskare kan fortfarande inte komma överens om adekvat teoretisk underbyggnad av förekomsten av detta fenomen. Och fram till 2012 fanns det inga dokumentära bevis på verkligheten av boll blixten. Var det som det är, det här är ett annat mysterium av jordens atmosfär, över vilken forskare fortfarande slår.

Miljöfaktor

Vi har redan nämnt effekten av blixtnedslag på olikamänskliga aktiviteter. Atmosfärisk elektricitet som miljöfaktor är en mycket viktig punkt som också bör beaktas. Med utgångspunkt från den mänskliga utvecklingen av de olika resurser som jordens jord erbjuder, möjliggör luftmiljön honom att behålla existensen som en art.

Närvaron av ett elektriskt fält i atmosfären harmånga obehagliga konsekvenser för mänskliga aktiviteter. Några av dem är ganska ofarliga, men många manifestationer tvingar de bästa tekniska tankarna att uppfinna effektiva sätt att stimulera naturens formidabla krafter.

Säkerhet för vitala funktioner

Atmosfärisk elektricitet och skydd mot det -Det viktigaste ämnet som ska diskuteras inom ramen för ekologi. Naturligtvis är den farligaste - de mest kraftfulla gnistutsläppen, som blixtnedslag. Och detta gäller inte bara deras markarter. Molnigt ljus utgör ett särskilt hot mot civil och militär luftfart. Hur som helst, alla utsläpp atmosfäriska fenomen är föremål för noggrann observation och förebyggande av eventuella skador. Detta görs av specialteknik inom samma luftfart, varvsindustrin eller blixtskydd av byggnader, kraftverk etc.

Fri energi

Slutligen, tillbaka till frågan nästanfri energi som atmosfärisk elektricitet kan ge. Tesla, den berömda herren av blixten, genomförde en stor mängd forskning med det praktiska användandet av detta naturfenomen. Hans verk var inte förgäves. Moderna ingenjörer patenterar olika metoder för energiutvinning på grund av det faktum att det finns ett kraftfullt elektriskt fält nära jordens yta.

Ett slående exempel är schemat med en vertikalinstallerad jordad ledare, mellan de övre och nedre ändarna av vilka det finns en potentiell skillnad beroende på all samma närvaro av fältet. Denna energi som skapas av honom kan extraheras genom att bilda en kontrollerad koronaurladdning vid ledarens övre ände. Som ett resultat är det möjligt att bibehålla ström i ledaren, vilket innebär att det är säkert att ansluta en konsument till den.

Så atmosfärisk elektricitet,Trots de nuvarande hoten om normal antropogen aktivitet, öppnar den också utmärkta utsikter för att ge hela mänskligheten med praktiskt taget fri energi.