Sains moden mempunyai stok pengetahuan yang agak besar tentang atmosfera Bumi dan pelbagai proses yang berlaku di dalamnya. Nampaknya semua ini harus dikaji dengan baik dan dimodelkan dengan teliti di makmal yang disukai oleh saintis. Walau bagaimanapun, ternyata sehingga kini tidak ada gambaran yang jelas dan jelas tentang fenomena seperti elektrik atmosfera. Sebaliknya, terdapat beberapa model, yang masing-masing mempunyai kebaikan dan keburukan.
Sedikit sejarah
Orang yang berdiri di tempat asal kajian dan mengesahkan secara saintifik, sebenarnya, kewujudan fenomena ini, adalah ahli ideologi terkenal di dunia pembentukan Amerika Syarikat - Benjamin Franklin. Sesungguhnya, elektrik atmosfera sebagai fenomena fizikal berada di hadapannya dalam peringkat pengiraan hipotesis. Salah seorang Bapa Pengasas Amerika adalah yang pertama menunjukkan kehadirannya di udara, dan juga menjelaskan sebab-sebabnyakejadian kilat. Perkara yang paling menarik tentang cerita ini ialah fakta bahawa Franklin menggunakan layang-layang dengan wayar runcing khas di atasnya untuk membuktikannya.
Dengan mengumpul elektrik dengan cara ini, dia menerima nyahcas percikan, membuka kunci dalam litar pembumian yang paling mudah. Satu cara mudah untuk membuktikan kehadiran zarah bercas di atmosfera, bagaimanapun, sama sekali tidak mengurangkan merit ahli politik yang hebat ini, serta ahli sains, dalam penemuan fenomena semula jadi yang dipertimbangkan di sini. Selepas itu, ahli fizik di seluruh dunia mula mengesahkan keputusan mereka dengan eksperimen mereka sendiri seperti ini.
Apakah itu elektrik atmosfera?
Ini adalah gabungan pelbagai proses yang disebabkan oleh kehadiran zarah bercas di udara mengelilingi Bumi. Para saintis menyiasat fenomena seperti medan elektrik atmosfera, keamatannya, arus yang wujud berkaitan dengan ini, caj angkasa, dan banyak perkara lain. Contohnya, faktor meteorologi, persekitaran, kesan ke atas pelbagai cabang aktiviti antropologi manusia: penerbangan, industri, pertanian, dll.
Analogi fizikal yang mudah
Planet kita dalam anggaran yang sangat kasar ialah kapasitor sfera yang besar. Ini adalah peranti paling mudah yang boleh menyimpan tenaga elektrik. Ionosfera dan permukaan bumi itu sendiri boleh dianggap sebagai plat pemuat gergasi. Dalam kes ini, udara bertindak sebagai penebat, yang dalam keadaan normal mempunyaikekonduksian elektrik yang sangat rendah. Permukaan bumi bercas negatif, manakala ionosfera bercas positif.
Seperti di antara plat kapasitor konvensional, medan elektrik terbentuk di sini, yang mempunyai ciri-ciri unik sepenuhnya. Sebagai contoh, keamatannya adalah maksimum berhampiran permukaan bumi, menurun secara eksponen dengan peningkatan ketinggian. By the way, sudah pada 10 kilometer di atas paras laut, nilainya adalah 30 kali lebih rendah. Medan ini pada asasnya membentuk pelbagai jenis fenomena, disatukan di bawah nama am "elektrik atmosfera".
Ini adalah salah satu model yang paling biasa dalam dunia saintifik moden. Ia dipanggil teori Wilson. Terdapat juga hipotesis yang dikemukakan oleh saintis Soviet Frenkel, yang menurutnya ionosfera tidak memainkan peranan penting dalam mewujudkan medan elektrik. Dia percaya bahawa ia terbentuk terutamanya disebabkan oleh interaksi permukaan bumi dan awan, serta polarisasinya.
Penjana Semulajadi
Tetapi jika kita kembali kepada model kapasitor, yang memberikan bukan sahaja analogi yang baik, tetapi juga kemungkinan teoritis untuk mencipta sumber tenaga yang boleh dikatakan bebas, maka elektrik atmosfera memanifestasikan dirinya dalam beberapa proses asas sahaja. Pertimbangkan yang paling penting.
Pertama sekali, ini adalah apa yang dipanggil arus bocor. Bagi kapasitor konvensional, ini adalah fenomena parasit yang mengurangkan keberkesanannya dalam menyimpan cas. Dalam kes atmosfera, ini adalah arus perolakan yang terbentuk, contohnya, dalamkawasan taufan dan ribut petir. Kekuatan mereka mencapai puluhan ribu ampere, dan, walaupun ini, perbezaan potensi antara permukaan bumi dan ionosfera tidak mengalami apa-apa perubahan ketara, memelihara, tentu saja, kekuatan medan. Dalam litar elektrik yang mengandungi kapasitor, ini hanya boleh dilakukan dengan penjana tambahan.
Mengikut logik, adalah wajar mengandaikan kehadiran sesuatu yang serupa dalam kes atmosfera Bumi. Memang ada sumber tenaga sebegitu. Ini adalah medan magnet planet kita, yang berputar bersamanya dalam aliran sinaran suria, menghasilkan penjana yang berkuasa. By the way, ada idea untuk menggunakan tenaganya, hanya menggunakan tenaga elektrik atmosfera. Tenaga bebas adalah rangsangan yang sangat kuat untuk perkembangan pemikiran saintifik dalam semua bidang aktiviti manusia. Aliran ini tidak memintas fizik fenomena atmosfera. Tetapi lebih lanjut mengenainya kemudian.
Ribut petir
Proses seterusnya yang menarik dan penting dalam atmosfera ialah pelepasan gas percikan yang mengiringi ribut petir. Seperti arus perolakan, ini adalah fenomena parasit dari sudut pandang model kapasitor medan elektrik yang dicipta di antara permukaan Bumi dan ionosfera. Dan ini, malangnya, jauh dari terhad kepada kesan negatif fenomena pelepasan di atmosfera. Di sini perlu diperhatikan bahaya petir untuk objek terestrial aktiviti antropogenik, termasuk kesan merosakkan kejutan dan beban terma yang mengiringi fenomena yang menggerunkan ini.
Zip
Bukti sifat elektrik kilat, terbukti dengan sangat eleganFranklin, membentuk satu soalan logik. Kemungkinan besar, dia bimbang walaupun sezaman bapa pengasas. Jadi, adakah elektrik atmosfera voltan tinggi atau rendah?
Mengikut model kapasitor yang telah disebutkan, beza potensi antara plat pada skala planet harus membentuk medan elektrik. Sesungguhnya, permukaan Bumi bercas negatif di satu pihak dan ionosfera bercas positif membentuk medan keamatan tinggi. Fenomena elektrik di awan mencipta caj ruang yang besar hanya di bahagian bawah atmosfera. Oleh itu, kekuatan medan di permukaan bumi jauh lebih besar daripada, contohnya, pada ketinggian 10 km.
Jelas sekali, medan elektrik dengan keamatan ini menghasilkan arus nyahcas yang kuat yang boleh dilihat oleh pemerhati yang tidak berpengalaman semasa ribut petir biasa di latitud pertengahan. Oleh itu, voltan dalam saluran nyahcas adalah tinggi.
Lampu St. Elmo
Selain percikan api, terdapat pelepasan korona di atmosfera, yang, kerana tradisi sejarah, dipanggil api St. Elmo. Ia kelihatan seperti berus atau rasuk bercahaya di hujung objek tinggi, seperti tiang kapal, menara, dll. Selain itu, fenomena ini hanya boleh diperhatikan dalam gelap. Sebab kemunculan lampu St. Elmo ialah peningkatan dalam kekuatan medan elektrik persekitaran, contohnya, apabila menghampiri atau semasa ribut petir, ribut, ribut salji, dll.
Pelepasan sebegitu bolehcukup mudah untuk sampai di rumah. Sesungguhnya, elektrik atmosfera buat sendiri adalah perkara yang sangat mudah. Sebagai contoh, anda boleh menanggalkan baju sejuk sintetik dan mula membawa jarum kepadanya. Dari jarak tertentu, lelehan akan muncul di hujungnya, yang boleh dilihat dengan jelas dalam kegelapan sepenuhnya.
Bola Api
Satu lagi manifestasi ribut petir ialah pelepasan gas, biasanya mempunyai bentuk sfera. Kita bercakap tentang kilat bola, yang merupakan fenomena semula jadi yang unik dan sangat jarang berlaku. Para saintis masih tidak bersetuju dengan justifikasi teori yang mencukupi untuk kewujudan fenomena ini. Dan sehingga 2012, tiada bukti dokumentari tentang realiti kilat bola sama sekali. Walau apa pun, ini adalah satu lagi misteri atmosfera Bumi yang masih bergelut dengan para saintis.
Faktor persekitaran
Telah dikatakan di atas tentang kesan kilat terhadap pelbagai jenis aktiviti manusia. Tenaga elektrik atmosfera sebagai faktor persekitaran adalah perkara yang sangat penting, yang juga harus dibincangkan. Dari sudut pembangunan manusia dari pelbagai sumber yang disediakan oleh planet Bumi kepadanya, persekitaran udara memberinya peluang untuk mengekalkan kewujudan sebagai spesies.
Kehadiran medan elektrik di atmosfera mempunyai banyak akibat yang tidak menyenangkan untuk aktiviti manusia. Sesetengah daripada mereka agak tidak berbahaya, tetapi banyak manifestasi memaksa minda kejuruteraan terbaik untuk menghasilkan cara yang berkesan untuk menenangkan kuasa yang menggerunkan.alam semula jadi.
Keselamatan hidup
Elektrik atmosfera dan perlindungan daripadanya adalah isu paling penting yang harus dibincangkan dalam konteks ekologi. Sememangnya, yang paling berbahaya ialah nyahcas percikan yang paling kuat, seperti kilat. Dan ini terpakai bukan sahaja kepada jenis daratan mereka. Kilat intra-awan menimbulkan ancaman tertentu kepada penerbangan awam dan tentera. Satu cara atau yang lain, semua fenomena atmosfera pelepasan tertakluk kepada pemerhatian rapi dan pencegahan kemungkinan kerosakan. Ini dilakukan oleh perkhidmatan kejuruteraan khas dalam penerbangan yang sama, pembinaan kapal atau perlindungan kilat bangunan, stesen janakuasa, dsb.
Tenaga percuma
Akhir sekali, mari kita kembali kepada isu tenaga yang boleh dikatakan bebas yang boleh dibekalkan oleh elektrik atmosfera. Tesla, pakar kilat yang terkenal, melakukan banyak penyelidikan untuk mempraktikkan fenomena semula jadi ini. Usahanya tidak sia-sia. Jurutera moden mematenkan pelbagai kaedah penghasilan tenaga kerana terdapat medan elektrik yang kuat berhampiran permukaan bumi.
Contoh yang menarik ialah litar dengan konduktor pembumian yang dipasang secara menegak, di antara hujung atas dan bawah yang mana perbezaan potensi muncul disebabkan kehadiran medan yang sama. Tenaga yang dicipta olehnya boleh diekstrak dengan membentuk pelepasan korona terkawal di hujung atas konduktor. Akibatnya, arus boleh dikekalkan dalam konduktor, yang bermaksud bahawa ia adalah selamat untuk menyambungkan pengguna kepadanya.
Oleh itu, tenaga elektrik atmosfera, walaupun terdapat ancaman yang sedia ada terhadap aktiviti antropogenik biasa, juga membuka prospek yang hebat untuk menyediakan tenaga yang hampir bebas kepada semua manusia.
