A modern tudomány viszonylag nagy ismeretanyaggal rendelkezik a Föld légköréről és a benne lezajló folyamatok sokféleségéről. Úgy tűnik, hogy mindezt alaposan meg kell kutatni, és aprólékosan modellezni kell a tudósok által kedvelt laboratóriumokban. Kiderült azonban, hogy a mai napig nem volt világos, egyértelmű kép egy olyan jelenségről, mint a légköri elektromosság. Éppen ellenkezőleg, számos modell létezik, amelyek mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai.
Egy kis történelem
Az a személy, aki a tanulmány kiindulópontjánál állt, és tudományosan megerősítette a jelenség létezését, az Egyesült Államok megalakulásának világhírű ideológusa - Benjamin Franklin. Valójában a légköri elektromosság mint fizikai jelenség a hipotetikus számítások szakaszában volt előtte. Amerika egyik alapító atyja mutatta meg elsőként jelenlétét a levegőben, és elmagyarázta az okokat isvillámlás előfordulása. A legérdekesebb ebben a történetben az a tény, hogy Franklin egy speciális hegyes dróttal ellátott sárkányt használt ennek bizonyítására.
Az elektromos áram ily módon gyűjtésével szikrakisülést kapott, kinyitva a kulcsot a legegyszerűbb földelő áramkörben. A töltött részecskék légkörben való jelenlétének egyszerű bizonyítása azonban semmiképpen sem vonja le e nagyszerű politikus és a tudós érdemeit az itt tárgy alt természeti jelenség felfedezésében. Ezt követően a fizikusok szerte a világon elkezdték megerősíteni eredményeiket saját ilyen jellegű kísérleteikkel.
Mi az a légköri elektromosság?
Ez különböző folyamatok kombinációja, amelyeket a Földet körülvevő levegőben lévő töltött részecskék okoznak. A tudósok olyan jelenségeket vizsgálnak, mint a légkör elektromos tere, intenzitása, az ezzel kapcsolatos áramlatok, tértöltések és sok más pont. Például meteorológiai, környezeti tényezők, az emberi antropológiai tevékenység különböző ágaira gyakorolt hatások: repülés, ipar, mezőgazdaság stb.
Kényelmes fizikai analógia
Bolygónk nagyon durva közelítéssel egy hatalmas gömbkondenzátor. Ez a legegyszerűbb elektromos energia tárolására alkalmas eszköz. Az ionoszféra és maga a földfelszín egy óriási kondenzátor lemezeinek tekinthető. Ebben az esetben a levegő szigetelőként működik, ami normál körülmények között megvannagyon alacsony elektromos vezetőképesség. A Föld felszíne negatív töltésű, míg az ionoszféra pozitív töltésű.
A hagyományos kondenzátor lemezei között itt is elektromos tér jön létre, amely teljesen egyedi tulajdonságokkal rendelkezik. Intenzitása például a földfelszín közelében maximális, a magasság növekedésével exponenciálisan csökken. Egyébként már 10 kilométeres tengerszint feletti magasságban 30-szor alacsonyabb az értéke. Ez a mező alkotja alapvetően a jelenségek sokféleségét, egyesítve a "légköri elektromosság" általános elnevezéssel.
Ez az egyik leggyakoribb modell a modern tudományos világban. Wilson elméletének hívják. Van egy Frenkel szovjet tudós hipotézise is, amely szerint az ionoszféra nem játszik jelentős szerepet az elektromos tér létrehozásában. Úgy vélte, hogy elsősorban a földfelszín és a felhők kölcsönhatása, valamint polarizációjuk következtében jön létre.
Natural Generator
De ha visszatérünk a kondenzátormodellhez, amely nemcsak jó analógiát, hanem elméleti lehetőségeket is nyújt a gyakorlatilag szabad energiaforrások létrehozására, akkor a légköri elektromosság csak néhány alapvető folyamatban nyilvánul meg. Fontolja meg a legfontosabbat.
Először is, ezek az úgynevezett szivárgási áramok. Ami a hagyományos kondenzátort illeti, ezek olyan parazita jelenségek, amelyek csökkentik annak hatékonyságát a töltés tárolásában. A légkör esetében ezek konvektív áramok, amelyek például inhurrikán és zivatar területeken. Erősségük eléri a több tízezer ampert, és ennek ellenére a földfelszín és az ionoszféra közötti potenciálkülönbség nem tapasztal jelentős változást, természetesen megőrzi a térerőt. Kondenzátort tartalmazó elektromos áramkörben ez csak egy további generátorral lehetséges.
A logikát követve a Föld légköre esetében is érdemes valami hasonló jelenlétét feltételezni. Valóban, van ilyen energiaforrás. Ez bolygónk mágneses tere, amely a napsugárzás áramlásában vele együtt forog, és erős generátort hoz létre. Egyébként van egy ötlet, hogy az energiáját csak a légköri elektromosság felhasználásával használjuk. A szabad energia hihetetlenül erőteljes ösztönző a tudományos gondolkodás fejlődéséhez az emberi tevékenység minden területén. Ez az irányzat nem kerülte meg a légköri jelenségek fizikáját. De erről később.
Viharok
A következő érdekes és fontos folyamat a légkörben a zivatarokat kísérő szikragáz-kisülések. A konvektív áramokhoz hasonlóan ez is parazita jelenség a Föld felszíne és az ionoszféra között létrejövő elektromos tér kondenzátormodellje szempontjából. És ez sajnos korántsem korlátozódik a légköri kisülési jelenségek negatív hatására. Itt meg kell jegyezni az antropogén tevékenységet folytató földi objektumok villámcsapásának veszélyét, beleértve a sokk és a hő túlterhelések pusztító hatását, amelyek ezt a félelmetes jelenséget kísérik.
Cipzárak
A villám elektromos természetének bizonyítéka, elegánsan beváltFranklin egyetlen logikus kérdést fogalmaz meg. Valószínűleg még az alapító atya kortársait is aggasztotta. Tehát a légköri elektromosság magas vagy alacsony feszültségű?
A már említett kondenzátormodell szerint bolygóskálán a lemezek közötti potenciálkülönbségnek elektromos teret kell alkotnia. Valójában egyrészt a Föld negatív töltésű felszíne, másrészt a pozitív töltésű ionoszféra nagy intenzitású mezőt alkot. A felhők elektromos jelenségei hatalmas tértöltéseket hoznak létre éppen a légkör alsó részében. Ezért a térerősség a Föld felszínén sokkal nagyobb, mint például 10 km magasságban.
Nyilvánvalóan egy ilyen intenzitású elektromos tér olyan erős kisülési áramot hoz létre, amelyet egy tapasztalatlan megfigyelő láthat egy közönséges zivatar során a középső szélességi fokokon. Ezért a kisülési csatorna feszültsége magas.
St. Elmo's Lights
A szikra mellett koronakisülés is van a légkörben, amit a történelmi hagyományok miatt Szent Elmo tüzeinek neveznek. Úgy néz ki, mint a kefék vagy a világító sugarak a magas tárgyak, például hajóárbocok, tornyok, stb. végén. Ráadásul ez a jelenség csak sötétben figyelhető meg. A St. Elmo lámpák megjelenésének oka a környezet elektromos térerősségének növekedése, például zivatar, vihar, hóvihar, stb. közeledtében vagy közben.
Ilyen kisülés lehetelég könnyen beszerezhető otthon. Valójában a „csináld magad” atmoszférikus elektromosság nagyon egyszerű dolog. Például levehetsz egy szintetikus pulóvert, és elkezdhetsz hozzá tűt húzni. Bizonyos távolságból kisülés jelenik meg a csúcsán, ami teljes sötétségben jól megfigyelhető.
Fireball
A zivatar másik megnyilvánulása a gázkisülés, amely általában gömb alakú. A gömbvillámról beszélünk, ami egyedülálló és nagyon ritka természeti jelenség. A tudósok még mindig nem tudnak megegyezni a jelenség létezésének megfelelő elméleti igazolásában. 2012-ig pedig egyáltalán nem volt okirati bizonyíték a gömbvillám valóságára. Bárhogy is legyen, ez a Föld légkörének egy újabb rejtélye, amellyel a tudósok még mindig küzdenek.
Környezeti tényező
A villámlás különféle emberi tevékenységekre gyakorolt hatásáról fentebb már volt szó. A légköri elektromosság, mint környezeti tényező nagyon fontos szempont, amelyet szintén meg kell vitatni. A Föld bolygó által számára biztosított különféle erőforrások emberi fejlődése szempontjából a levegő környezete lehetőséget ad számára, hogy fajként fennmaradjon.
Az elektromos mező jelenléte a légkörben számos kellemetlen következménnyel jár az emberi tevékenységekre nézve. Némelyikük meglehetősen ártalmatlan, de sok megnyilvánulás arra kényszeríti a legjobb mérnöki elméket, hogy hatékony módszereket találjanak ki a hatalmas erők megnyugtatására.természet.
Életbiztonság
A légköri elektromosság és a vele szembeni védelem a legfontosabb téma, amelyet az ökológia összefüggésében meg kell vitatni. Természetesen a legveszélyesebbek a legerősebb szikrakisülések, például a villámlás. És ez nem csak a szárazföldi fajtáikra vonatkozik. A felhőn belüli villámlás bizonyos veszélyt jelent a polgári és katonai repülésre. Így vagy úgy, minden kisülési légköri jelenséget alaposan megfigyelnek, és megelőzik az esetleges károkat. Ezt speciális mérnöki szolgálatok végzik ugyanabban a légiközlekedési, hajóépítési vagy villámvédelmi épületekben, erőművekben stb.
Ingyenes energia
Végül térjünk vissza a gyakorlatilag ingyenes energia kérdéséhez, amelyet a légköri elektromosság biztosíthat. Tesla, a villámlás híres mestere hatalmas mennyiségű kutatást végzett, hogy ezt a természeti jelenséget a gyakorlatban is megvalósítsa. Munkája nem volt hiábavaló. A modern mérnökök különféle energiatermelési módszereket szabadalmaztatnak annak a ténynek köszönhetően, hogy a földfelszín közelében erős elektromos mező van.
Meglepő példa egy függőlegesen telepített földelt vezetővel rendelkező áramkör, amelynek felső és alsó vége között a tér azonos jelenléte miatt potenciálkülönbség jelenik meg. Ez az általa létrehozott energia a vezető felső végén szabályozott koronakisülés kialakításával nyerhető ki. Ennek eredményeként a vezetékben áram tartható, ami azt jelenti, hogy biztonságosan csatlakoztatható hozzá fogyasztó.
Így a légköri elektromosság a normál antropogén tevékenységet fenyegető veszélyek ellenére is nagyszerű távlatokat nyit az egész emberiség gyakorlatilag ingyenes energiával való ellátására.
