Mikä on ilmakehän sähkö?

Nykytieteellä on suhteellisen suuri tietämys maapallon ilmakehästä ja siinä esiintyvien prosessien monimuotoisuudesta. Näyttäisi siltä, että kaikki tämä olisi tutkittava hyvin ja huolellisesti mallinnettava tutkijoiden suosimissa laboratorioissa. On kuitenkin selvää, että tähän mennessä ei ole selkeää, yksiselitteistä kuvaa tällaisesta ilmiöstä kuin ilmakehän sähkö. Päinvastoin, on olemassa useita malleja, joista jokaisella on sen etuja ja haittoja.

Hieman historiaa

Ihminen, joka seisoi tutkimusten lähtökohtana ja joka tieteellisesti vahvisti tämän ilmiön olemassaolon, on Yhdysvaltojen maailmankuulu ideologi Benjamin Franklin. Itse asiassa ilmakehän sähkön fyysinen ilmiö oli ennen sitä hypoteettisten laskelmien vaiheessa. Yksi Amerikan perustajajäsentistä osoitti ensin läsnäolonsa ilmassa, ja selitti myös salaman syyt. Mielenkiintoisin asia tässä tarina on se, että Franklin käytti osoittamaan leijaa, jolla on erityinen terävä lanka siihen.

Sähkön kerääminen tällä tavalla, hän sai kipinän purkautumisen ja katkaisi avaimen yksinkertaisella maadoitusjärjestelmällä. Yksinkertainen tapa todistaa veloitettujen partikkelien läsnäolo ilmakehässä ei kuitenkaan heikennä tämän suuren poliitikon aatetta ja tutkijaa etsimässä tässä käsiteltävää luonnon ilmiötä. Myöhemmin fyysikot ympäri maailmaa alkoivat vahvistaa tuloksia omilla kokeiluillaan.

Mikä on ilmakehän sähkö?

Tämä on joukko erilaisia prosesseja, joita aiheutuu varautuneiden hiukkasten läsnäolosta Maan ympäröivässä ilmassa. Tutkijat tutkivat sellaisia ilmiöitä kuin ilmakehän sähkökenttä, sen voimakkuus, virtaukset, jotka liittyvät tähän, volumetriset maksut ja monet muut hetket. Esimerkiksi meteorologiset, ekologiset tekijät vaikuttavat ihmiskunnan antropologisen toiminnan eri osiin: ilmailu, teollisuus, maatalous jne.

Sopiva fyysinen analogia

Planeetamme on erittäin karkea approksimaatio on valtava pallomainen kondensaattori. Tämä on yksinkertainen laite, joka pystyy varastoimaan sähköenergiaa. Kuten jättiläiskondensaattorin vuoraus, voimme tarkastella itse ionosfääriä ja maapallon pintaa. Eristin on ilma, joka tavallisissa olosuhteissa on erittäin pieni sähkönjohtavuus. Maan pinta on negatiivisesti varautunut ja ionosfääri on positiivinen.

Tavallisen kondensaattorin levyjen välillä muodostuu sähkökenttä, jolla on täysin ainutlaatuiset ominaisuudet. Esimerkiksi sen intensiteetti on maksimaalinen lähellä maapallon pintaa, laskee eksponentiaalisesti kasvavan korkeuden mukaan. Muuten, jo 10 kilometriä merenpinnan yläpuolella, sen arvo on 30 kertaa pienempi. Tämä kenttä muodostaa periaatteessa kaikenlaisen ilmiöiden, jotka yhdistyvät yleisnimellä "ilmakehän sähkön".

Tämä on yksi nykyajan tieteellisen maailman yleisimmistä malleista. Sitä kutsutaan Wilson-teoriksi. Neuvostoliiton tutkija Frenkel esittää hypoteesi, jonka mukaan ionosfäärillä ei ole mitään merkittävää roolia sähkökentän luomisessa. Hän uskoi, että se muodostuu lähinnä maanpinnan ja pilvien vuorovaikutuksesta sekä niiden polarisaatiosta.

Luonnollinen generaattori

Mutta jos palataan kondensaattorimalliin, joka tarjoaa paitsi hyvän analogian, mutta myös teoreettiset mahdollisuudet lähes vapaan energian lähteiden luomiseen, ilmakehän sähkö näkyy vain muutamassa perusprosessissa. Harkitse kaikkein tärkeintä.

Ensinnäkin nämä ovat niin sanottuja vuotovirtoja. Mitä tavanomaiseen kondensaattoriin nähden, nämä ovat loistavia ilmiöitä, jotka vähentävät sen tehokkuutta latauksen säilyttämisessä. Ilmakehän tapauksessa nämä konvektiovirrat muodostuvat esimerkiksi hurrikaani- ja ukkosmyrskyalueilla. Niiden vahvuus on kymmeniä tuhansia ampeereja, ja tästä huolimatta maapallon pinnan ja ionosfäärin mahdollinen ero ei ole merkittäviä muutoksia, ja tietysti myös kentän vahvuus säilyy. Kondensaattoria sisältävässä sähköpiirissä tämä on mahdollista vain lisägeneraattorilla.

Logiikan seurauksena on välttämätöntä olettaa olevan jotain samanlaista maapallon ilmakehässä. Todellakin tällainen energialähde on käytettävissä. Tämä on planeettamme magneettikenttä, joka pyörii sen mukana auringon säteilyssä ja luo voimakkaan generaattorin. Muuten on olemassa ajatus käyttää energiaansa käyttäen vain ilmakehää . Vapaa energia on uskomattoman voimakas kannustin tieteellisen ajattelun kehittämiseen kaikilla ihmisen toiminnan aloilla. Ilmakehän ilmiöiden fysiikkaa ei huomioinut tätä suuntausta. Mutta tästä - vähän myöhemmin.

ukkosta

Seuraava mielenkiintoinen ja tärkeä ilmapiirin prosessi on ukkosmyrskyjen mukana tulleita kipinöitä. Kuten konvektivirrat, tämä on loistava ilmiö maapallon pinnan ja ionosfäärin välisen sähkökentän kondensaattorimallin mukaan. Valitettavasti purkausilmiöiden negatiivinen vaikutus ilmakehään ei ole kovinkaan rajallinen. Tässä on syytä huomata, että ukkossuoja maaperän antropogeenisen toiminnan kohteille, mukaan luettuna järkyttävän ilmiön mukana aiheutuva shokki ja termiset ylikuormitukset.

salama

Franklinin tyylikkäästi osoittama salaman sähköinen luonne muodostaa yhden loogisen kysymyksen. Todennäköisesti hän huolestutti edelleen aviomiehensä perustajajäsentä. Joten, ilmakehän sähkö on korkea tai matala jännite?

Edellä mainitun kondensaattorimallin mukaan planetaarisen levyn potentiaaliero tulisi muodostaa sähkökentän. Itse asiassa maan negatiivisesti varautunut pinta ja toisaalta positiivisesti varautunut ionosfääri muodostavat suurta jännitystä. Pilvien sähköiset ilmiöt aiheuttavat valtavia volumetrisiä maksuja vain ilmakehän alaosassa. Siksi maanpinnan kentänvoimakkuus on paljon suurempi kuin esim. 10 km korkeudessa.

Ilmeisesti tämän intensiteetin sähkökenttä muodostaa voimakkaita purkausvirtoja, joita kokematon tarkkailija voi nähdä tavallisen ukkosmyrkyn aikana keskivälissä. Siksi poistokanavassa oleva jännite on suuri.

St Elman valot

Kipinän lisäksi ilmakehässä on koronapurkaus, jota historiallisen perinteen ansiosta kutsutaan St. Elmin valoiksi. Se näyttää siltä kuin harjat tai hehkuva palkit korkeiden esineiden päissä, kuten alusten mastot, tornit jne. Ja tämä ilmiö voidaan havaita vain pimeässä. St. Elmin valojen ulkonäön syy on ympäristön sähkökentän voimakkuuden kohoaminen esimerkiksi lähestyessä tai ukkosen, myrskyjen, lumimyrskyjen jne. Aikana.

Tällainen purkaus voidaan helposti saada kotona. Itse asiassa ilmakehän sähkön omat kädet - se on melko yksinkertainen. Voit esimerkiksi ottaa pois synteettisen puseron ja aloittaa neulan tuomalla siihen. Tietystä etäisyydestä purkaus näkyy kärjessä, jota voidaan havaita hyvin pimeässä.

Ball-salama

Toinen myrskyinen ilmentymä on kaasupurkaus, jolla on yleensä pallomainen muoto. Tämä on pallovalo, joka on ainutlaatuinen ja hyvin harvinainen luonnonilmiö. Tutkijat eivät vieläkään voi sopia riittävän teoreettisen perustan tämän ilmiön olemassaolosta. Ja vuoteen 2012 asti ei ollut todisteita tulipallojen todellisuudesta. Se on niin, että se on toinen mysteeri maan ilmakehästä, jonka yli tiedemiehet kamppailevat edelleen.

Ekologinen tekijä

Olemme jo puhuneet salaman vaikutuksesta erilaisiin ihmisen toimintaan. Ilmakehän sähkön ympäristövaikutus on erittäin tärkeä näkökohta, jota on myös käsiteltävä. Maan maapallon tarjoamien eri resurssien ihmisen hallitsemisen näkökulmasta ilmapiiri antaa hänelle mahdollisuuden pitää olemassaolon lajina.

Sähkökentän läsnäololla ilmakehässä on monia epämiellyttäviä vaikutuksia ihmisen toimintaan. Jotkut niistä ovat aivan vaarattomia, mutta monet ilmentymät tekevät parhaista insinöörituomista ajatella tehokkaita tapoja rauhoittaa luonnon voimallisia voimia.

Elintoiminnan turvallisuus

Ilmakehän sähköntuotanto ja sen suojaaminen - tärkein asia, josta olisi keskusteltava ympäristön kannalta. Luonnollisestikin vaarallisin - tehokkain kipinöinti, kuten salama. Ja tämä pätee paitsi maanpäälliseen lajikkeeseen. Sisä-pilvi-salama aiheuttaa tietynlaista uhkaa siviili- ja sotilasilmailulle. Joka tapauksessa kaikki tyhjennysilmakehän ilmiöt on valvottava tarkasti ja estettävä mahdolliset vauriot. Tätä tehdään erikoistekniikan palveluissa samassa ilmailussa, laivanrakennuksessa tai rakennusten, sähkövoimaloiden ym. Salamoissa.

Vapaa energia

Lopuksi, palakaamme kysymykseen melkein vapaasta energiasta, jonka ilmakehän sähkön voi tarjota. Tesla, kuuluisin salaman herra, harjoitteli valtavaa määrää tutkimusta tämän luonnonilmiön käytännön hyödyntämiseksi. Hänen teoksiaan ei tuhlattu. Nykyaikaiset insinöörit patentoitavat erilaisia tapoja energian talteenottoon sen suhteen, että voimakas sähkökenttä on lähellä maanpintaa.

Näyttävä esimerkki on piiri, jossa on pystysuoraan asennettu maadoitettu johdin, jonka ylä- ja alapäiden väliin mahdollinen ero ilmenee samasta kentän saatavuudesta. Tämä sen tuottama energia voidaan erottaa muodostamalla johdettu korona-purku johdon yläpäässä. Tämän seurauksena on mahdollista pitää virta johdin, mikä tarkoittaa, että on turvallista liittää kuluttaja siihen.

Niinpä ilmakehän sähkö, vaikka se uhkaa normaalia ihmisen toimintaa, avaa myös suuria mahdollisuuksia koko ihmiskunnan saamiseksi lähes vapaana.