Nykyajan tieteellä on suhteellisen laaja tietokanta Maan ilmakehästä ja siinä tapahtuvista prosesseista. Vaikuttaa siltä, että tämä kaikki pitäisi tutkia hyvin ja mallintaa huolellisesti tiedemiesten suosimissa laboratorioissa. Osoittautuu kuitenkin, että toistaiseksi ei ole olemassa selkeää, yksiselitteistä kuvaa sellaisesta ilmiöstä kuin ilmakehän sähkö. Päinvastoin, on olemassa useita malleja, joista jokaisella on hyvät ja huonot puolensa.
Hieman historiaa
Henkilö, joka seisoi tutkimuksen alkuvaiheessa ja vahvisti tieteellisesti tämän ilmiön olemassaolon, on Yhdysv altojen muodostumisen maailmankuulu ideologi - Benjamin Franklin. Itse asiassa ilmakehän sähkö fyysisenä ilmiönä oli hänen edessään hypoteettisten laskelmien vaiheessa. Yksi Amerikan perustajista oli ensimmäinen, joka osoitti läsnäolonsa ilmassa ja selitti myös syytsalaman esiintyminen. Mielenkiintoisin asia tässä tarinassa on se, että Franklin käytti leijaa, jossa oli erityinen terävä lanka todistaakseen sen.
Keräämällä sähköä tällä tavalla hän sai kipinäpurkauksen, joka avasi avaimen yksinkertaisimmassa maadoituspiirissä. Yksinkertainen tapa osoittaa varautuneiden hiukkasten esiintyminen ilmakehässä ei kuitenkaan millään tavalla vähennä tämän suuren poliitikon ja tiedemiehen ansioita tässä tarkasteltavan luonnonilmiön löytämisessä. Myöhemmin fyysikot ympäri maailmaa alkoivat vahvistaa tuloksiaan omilla tämäntyyppisillä kokeillaan.
Mitä on ilmakehän sähkö?
Tämä on yhdistelmä erilaisia prosesseja, jotka aiheutuvat varautuneiden hiukkasten läsnäolosta Maata ympäröivässä ilmassa. Tiedemiehet tutkivat sellaisia ilmiöitä kuin ilmakehän sähkökenttä, sen voimakkuus, siihen liittyvät virrat, avaruusvaraukset ja monet muut kohdat. Esimerkiksi meteorologiset, ympäristötekijät, vaikutukset ihmisen antropologisen toiminnan eri aloihin: ilmailu, teollisuus, maatalous jne.
Kätevä fyysinen analogia
Planeettamme on hyvin karkeasti arvioituna v altava pallomainen kondensaattori. Tämä on yksinkertaisin laite, joka voi varastoida sähköenergiaa. Ionosfääriä ja itse maan pintaa voidaan pitää jättimäisen kondensaattorin levyinä. Tässä tapauksessa ilma toimii eristimenä, jolla on normaaleissa olosuhteissaerittäin alhainen sähkönjohtavuus. Maan pinta on negatiivisesti varautunut, kun taas ionosfääri on varautunut positiivisesti.
Perinteisen kondensaattorin levyjen väliin muodostuu sähkökenttä, jolla on täysin ainutlaatuiset ominaisuudet. Esimerkiksi sen intensiteetti on suurin lähellä maan pintaa, ja se pienenee eksponentiaalisesti korkeuden kasvaessa. Muuten, jo 10 kilometriä merenpinnan yläpuolella sen arvo on 30 kertaa pienempi. Tämä kenttä muodostaa pohjimmiltaan kaiken kirjon ilmiöitä, jotka yhdistyvät yleisnimellä "ilmakehän sähkö".
Tämä on yksi yleisimmistä malleista nykyaikaisessa tieteellisessä maailmassa. Sitä kutsutaan Wilsonin teoriaksi. Neuvostoliiton tiedemiehen Frenkelin esittämä hypoteesi, jonka mukaan ionosfäärillä ei ole merkittävää roolia sähkökentän luomisessa. Hän uskoi, että se muodostuu pääasiassa maan pinnan ja pilvien vuorovaikutuksesta sekä niiden polarisaatiosta.
Natural Generator
Mutta jos palataan kondensaattorimalliin, joka tarjoaa paitsi hyvän analogian, myös teoreettiset mahdollisuudet luoda käytännöllisesti katsoen vapaan energian lähteitä, ilmakehän sähkö ilmenee vain muutamassa perusprosessissa. Harkitse tärkeintä.
Ensinnäkin nämä ovat niin sanottuja vuotovirtoja. Mitä tulee tavanomaiseen kondensaattoriin, nämä ovat loisilmiöitä, jotka vähentävät sen tehokkuutta varauksen varastoinnissa. Ilmakehän tapauksessa nämä ovat konvektiivisia virtoja, jotka muodostuvat esimerkiksi sisäänhurrikaani- ja ukkosmyrskyalueet. Niiden voimakkuus yltää kymmeniin tuhansiin ampeereihin, ja tästä huolimatta maan pinnan ja ionosfäärin välisessä potentiaalierossa ei tapahdu merkittäviä muutoksia, mikä tietysti säilyttää kentänvoimakkuuden. Kondensaattorin sisältävässä sähköpiirissä tämä on mahdollista vain lisägeneraattorilla.
Logiikkaa seuraten kannattaa olettaa, että jotain vastaavaa esiintyy Maan ilmakehän tapauksessa. Todellakin, sellainen energialähde on olemassa. Tämä on planeettamme magneettikenttä, joka pyöriessään sen kanssa auringonsäteilyn virrassa luo tehokkaan generaattorin. Muuten, on ajatus käyttää sen energiaa käyttämällä vain ilmakehän sähköä. Vapaa energia on uskomattoman voimakas kannustin tieteellisen ajattelun kehitykselle kaikilla ihmisen toiminnan alueilla. Tämä suuntaus ei ole ohittanut ilmakehän ilmiöiden fysiikkaa. Mutta siitä lisää myöhemmin.
Ukkosmyrskyt
Seuraava mielenkiintoinen ja tärkeä prosessi ilmakehässä on ukkosmyrskyjen mukana tulevat kipinäkaasupurkaukset. Kuten konvektiiviset virrat, tämä on loisilmiö maan pinnan ja ionosfäärin väliin syntyvän sähkökentän kondensaattorimallin näkökulmasta. Ja tämä valitettavasti ei suinkaan rajoitu ilmakehän purkausilmiöiden negatiivisiin vaikutuksiin. Tässä on huomioitava ihmistoiminnan maanpäällisiin esineisiin kohdistuva salaman vaara, mukaan lukien iskun ja lämpöylikuormituksen tuhoisa vaikutus, joka liittyy tähän v altavaan ilmiöön.
Vetoketjut
Todiste salaman sähköisestä luonteesta, niin tyylikkäästi todistettuFranklin muodostaa yhden loogisen kysymyksen. Todennäköisesti hän huolestutti jopa perustajaisän aikalaisia. Onko ilmakehän sähkö korkea vai matala jännite?
Jo mainitun kondensaattorimallin mukaan planeetta-asteikon levyjen välisen potentiaalieron tulisi muodostaa sähkökenttä. Todellakin, toisa alta Maan negatiivisesti varautunut pinta ja positiivisesti varautunut ionosfääri muodostavat korkean intensiteetin kentän. Pilvien sähköilmiöt luovat v altavia avaruusvarauksia vain ilmakehän alaosassa. Siksi kentänvoimakkuus maan pinnalla on paljon suurempi kuin esimerkiksi 10 km:n korkeudessa.
Ilmeisesti tämän intensiteetin sähkökenttä synnyttää voimakkaita purkausvirtoja, jotka kokematon tarkkailija voi nähdä tavallisen ukkosmyrskyn aikana keskileveysasteilla. Siksi purkauskanavan jännite on korkea.
St. Elmo's Lights
Kipinän lisäksi ilmakehässä on koronapurkaus, jota historiallisen perinteen vuoksi kutsutaan Pyhän Elmon tulipaloiksi. Se näyttää harjoilta tai valosäteiltä korkeiden esineiden, kuten laivan mastojen, tornien jne. päissä. Lisäksi tämä ilmiö voidaan havaita vain pimeässä. Syynä St. Elmon valojen ilmestymiseen on ympäristön sähkökentän voimakkuuden lisääntyminen esimerkiksi lähestyessä tai ukkosmyrskyn, myrskyn, lumimyrskyn jne. aikana.
Tällainen vuoto voi ollamelko helppo saada kotiin. Tee-se-itse-ilmakehän sähkö on todellakin hyvin yksinkertainen asia. Voit esimerkiksi riisua synteettisen puseron ja alkaa tuoda siihen neulan. Tietyltä etäisyydeltä sen kärkeen ilmestyy purkaus, joka on selvästi havaittavissa täydellisessä pimeydessä.
Tulipallo
Toinen ukkosmyrskyn ilmentymä on kaasupurkaus, joka on yleensä pallomainen. Puhumme pallosalamasta, joka on ainutlaatuinen ja erittäin harvinainen luonnonilmiö. Tiedemiehet eivät vieläkään voi olla yhtä mieltä riittävästä teoreettisesta perusteesta tämän ilmiön olemassaololle. Ja vuoteen 2012 asti ei ollut dokumentaarisia todisteita pallosalaman todellisuudesta. Oli miten oli, tämä on toinen maapallon ilmakehän mysteeri, jonka kanssa tiedemiehet kamppailevat edelleen.
Ympäristötekijä
Edellä on jo sanottu salaman vaikutuksista erilaisiin ihmistoimintoihin. Ilmakehän sähkö ympäristötekijänä on erittäin tärkeä asia, josta on myös syytä keskustella. Maapallon hänelle tarjoamien eri resurssien ihmisen kehityksen näkökulmasta ilmaympäristö antaa hänelle mahdollisuuden säilyttää olemassaolonsa lajina.
Sähkökentän läsnäololla ilmakehässä on monia epämiellyttäviä seurauksia ihmisen toiminnassa. Jotkut niistä ovat melko vaarattomia, mutta monet ilmenemismuodot pakottavat parhaat insinöörimielit keksimään tehokkaita tapoja rauhoittaa v altavia voimia.luonto.
Elämänturvallisuus
Ilmakehän sähkö ja siltä suojautuminen on tärkein asia, josta tulisi keskustella ekologian yhteydessä. Luonnollisesti vaarallisimpia ovat voimakkaimmat kipinäpurkaukset, kuten salama. Ja tämä ei koske vain heidän maanpäällisiä lajikkeita. Pilven sisäinen salama muodostaa tietyn uhan siviili- ja sotilasilmailulle. Tavalla tai toisella kaikkia purkavia ilmakehän ilmiöitä tarkkaillaan tarkasti ja estetään mahdolliset vahingot. Tämän tekevät saman ilmailun, laivanrakennuksen tai rakennusten, voimalaitosten jne. salamansuojauksen erikoistekniikan palvelut.
ilmaista energiaa
Lopuksi palataan kysymykseen käytännöllisesti katsoen ilmaisesta energiasta, jota ilmakehän sähkö voi tarjota. Tesla, kuuluisa salaman mestari, teki v altavan määrän tutkimusta tämän luonnonilmiön toteuttamiseksi käytännössä. Hänen työnsä ei ollut turhaa. Nykyaikaiset insinöörit patentoivat erilaisia energiantuotantomenetelmiä, koska lähellä maan pintaa on voimakas sähkökenttä.
Silmiinpistävä esimerkki on piiri, jossa on pystysuoraan asennettu maadoitettu johtime, jonka ylä- ja alapään välissä esiintyy potentiaaliero saman kentän läsnäolon vuoksi. Tämä sen tuottama energia voidaan ottaa t alteen muodostamalla kontrolloitu koronapurkaus johtimen yläpäähän. Tämän seurauksena virta voidaan ylläpitää johtimessa, mikä tarkoittaa, että siihen on turvallista liittää kuluttaja.
Siten ilmakehän sähkö, huolimatta olemassa olevista normaalille ihmistoiminnan uhista, avaa myös suuria mahdollisuuksia tarjota koko ihmiskunnalle käytännössä ilmaista energiaa.
