Moderne wetenskap het 'n relatief groot voorraad kennis oor die Aarde se atmosfeer en die verskeidenheid prosesse wat daarin plaasvind. Dit wil voorkom asof dit alles goed nagevors en noukeurig gemodelleer moet word in laboratoriums wat deur wetenskaplikes bevoordeel word. Dit blyk egter dat daar tot nou toe geen duidelike, ondubbelsinnige beeld is van so 'n verskynsel soos atmosferiese elektrisiteit nie. Inteendeel, daar is verskeie modelle wat elkeen sy voor- en nadele het.
'n bietjie geskiedenis
Die persoon wat by die oorsprong van die studie gestaan het en die bestaan van hierdie verskynsel wetenskaplik bevestig het, is die wêreldberoemde ideoloog van die vorming van die Verenigde State – Benjamin Franklin. Inderdaad, atmosferiese elektrisiteit as 'n fisiese verskynsel was voor hom in die stadium van hipotetiese berekeninge. Een van die stigtersvaders van Amerika was die eerste om sy teenwoordigheid in die lug te wys, en het ook die redes verduidelikvoorkoms van weerlig. Die interessantste ding van hierdie storie is die feit dat Franklin 'n vlieër met 'n spesiale puntdraad daarop gebruik het om dit te bewys.
Deur elektrisiteit op hierdie manier te versamel, het hy 'n vonkontlading ontvang, wat die sleutel in die eenvoudigste aardkring oopmaak.’n Eenvoudige manier om die teenwoordigheid van gelaaide deeltjies in die atmosfeer te bewys, doen egter geensins afbreuk aan die meriete van hierdie groot politikus, sowel as die wetenskaplike, in die ontdekking van die natuurverskynsel wat hier beskou word nie. Daarna het fisici regoor die wêreld hul resultate met hul eie eksperimente van hierdie soort begin bevestig.
Wat is atmosferiese elektrisiteit?
Dit is 'n kombinasie van verskeie prosesse wat veroorsaak word deur die teenwoordigheid van gelaaide deeltjies in die lug wat die Aarde omring. Wetenskaplikes ondersoek sulke verskynsels soos die elektriese veld van die atmosfeer, die intensiteit daarvan, die strome wat in verband hiermee bestaan, ruimteladings en vele ander punte. Byvoorbeeld, meteorologiese, omgewingsfaktore, die impak op verskeie vertakkings van menslike antropologiese aktiwiteit: lugvaart, nywerheid, landbou, ens.
Gemaklike fisiese analogie
Ons planeet in 'n baie rowwe benadering is 'n groot sferiese kapasitor. Dit is die eenvoudigste toestel wat elektriese energie kan stoor. Die ionosfeer en die aarde se oppervlak self kan beskou word as die plate van 'n reuse kapasitor. In hierdie geval, lug dien as 'n isolator, wat onder normale omstandighede hetbaie lae elektriese geleidingsvermoë. Die aarde se oppervlak is negatief gelaai, terwyl die ionosfeer positief gelaai is.
Soos tussen die plate van 'n konvensionele kapasitor, word 'n elektriese veld hier gevorm, wat heeltemal unieke eienskappe het. Die intensiteit daarvan is byvoorbeeld maksimum naby die aarde se oppervlak, en neem eksponensieel af met toenemende hoogte. Terloops, reeds op 10 kilometer bo seespieël is die waarde daarvan 30 keer laer. Hierdie veld vorm basies die hele verskeidenheid van verskynsels, verenig onder die algemene naam "atmosferiese elektrisiteit".
Dit is een van die mees algemene modelle in die moderne wetenskaplike wêreld. Dit word Wilson se teorie genoem. Daar is ook 'n hipotese wat deur die Sowjet-wetenskaplike Frenkel voorgehou is, waarvolgens die ionosfeer geen noemenswaardige rol speel in die skep van die elektriese veld nie. Hy het geglo dat dit hoofsaaklik gevorm word as gevolg van die interaksie van die aarde se oppervlak en wolke, asook hul polarisasie.
Natural Generator
Maar as ons terugkeer na die kapasitormodel, wat nie net 'n goeie analogie bied nie, maar ook teoretiese moontlikhede vir die skep van bronne van prakties vrye energie, dan manifesteer atmosferiese elektrisiteit hom in net 'n paar basiese prosesse. Oorweeg die belangrikste.
In die eerste plek is dit die sogenaamde lekstrome. Wat 'n konvensionele kapasitor betref, is dit parasitiese verskynsels wat die doeltreffendheid daarvan in die berging van lading verminder. In die geval van die atmosfeer is dit konvektiewe strome wat byvoorbeeld inorkaan- en donderstormgebiede. Hulle sterkte bereik tienduisende ampère, en ten spyte hiervan ervaar die potensiaalverskil tussen die aarde se oppervlak en die ionosfeer geen noemenswaardige veranderinge nie, wat natuurlik die veldsterkte behou. In 'n elektriese stroombaan wat 'n kapasitor bevat, is dit slegs moontlik met 'n bykomende kragopwekker.
Volg die logika, is dit die moeite werd om die teenwoordigheid van iets soortgelyks aan te neem in die geval van die Aarde se atmosfeer. Inderdaad, daar is so 'n bron van energie. Dit is die magnetiese veld van ons planeet, wat, wat daarmee saam in 'n stroom sonstraling draai, 'n kragtige kragopwekker skep. Terloops, daar is 'n idee om sy energie te gebruik deur net atmosferiese elektrisiteit te gebruik. Gratis energie is 'n ongelooflike kragtige stimulus vir die ontwikkeling van wetenskaplike denke in alle areas van menslike aktiwiteit. Hierdie tendens het nie die fisika van atmosferiese verskynsels omseil nie. Maar meer daaroor later.
Donderstorms
Die volgende interessante en belangrike proses in die atmosfeer is die vonkgasontladings wat met donderstorms gepaardgaan. Soos konvektiewe strome, is dit 'n parasitiese verskynsel vanuit die oogpunt van die kapasitormodel van die elektriese veld wat tussen die Aarde se oppervlak en die ionosfeer geskep word. En dit is ongelukkig ver van beperk tot die negatiewe impak van ontladingsverskynsels in die atmosfeer. Hier moet gelet word op die gevaar van weerlig vir aardse voorwerpe van antropogeniese aktiwiteit, insluitend die vernietigende impak van skok en termiese oorladings wat hierdie formidabele verskynsel vergesel.
Ritsens
Bewys van die elektriese aard van weerlig, so elegant bewysFranklin, vorm een logiese vraag. Heel waarskynlik het hy selfs die tydgenote van die stigtersvader bekommerd gemaak. Dus, is atmosferiese elektrisiteit hoog of lae spanning?
Volgens die reeds genoemde kapasitormodel behoort die potensiaalverskil tussen die plate op 'n planetêre skaal 'n elektriese veld te vorm. Inderdaad, die negatief gelaaide oppervlak van die Aarde aan die een kant en die positief gelaaide ionosfeer vorm 'n veld van hoë intensiteit. Elektriese verskynsels in die wolke skep groot ruimteladings net in die onderste deel van die atmosfeer. Daarom is die veldsterkte by die aarde se oppervlak baie groter as byvoorbeeld op 'n hoogte van 10 km.
Natuurlik genereer 'n elektriese veld van hierdie intensiteit kragtige ontladingsstrome wat 'n onervare waarnemer tydens 'n gewone donderstorm in middelbreedtelyne kan sien. Daarom is die spanning in die ontladingskanaal hoog.
St. Elmo's Lights
Benewens die vonk is daar 'n korona-ontlading in die atmosfeer, wat weens historiese tradisie die vure van St. Elmo genoem word. Dit lyk soos borsels of ligstrale aan die punte van hoë voorwerpe, soos skeepsmaste, torings, ens. Boonop kan hierdie verskynsel net in die donker waargeneem word. Die rede vir die verskyning van St. Elmo se ligte is 'n toename in die elektriese veldsterkte van die omgewing, byvoorbeeld wanneer dit nader kom of tydens 'n donderstorm, storm, sneeustorm, ens.
So 'n ontlading kan weesredelik maklik om by die huis te kry. Inderdaad, doen-dit-self-atmosferiese elektrisiteit is 'n baie eenvoudige saak. Jy kan byvoorbeeld 'n sintetiese trui uittrek en 'n naald daarheen begin bring. Van 'n sekere afstand af sal 'n ontlading aan sy punt verskyn, wat duidelik in algehele donker waargeneem kan word.
Vuurbal
Nog 'n donderstorm manifestasie is 'n gasontlading, wat gewoonlik 'n sferiese vorm het. Ons praat van balweerlig, wat 'n unieke en baie seldsame natuurverskynsel is. Wetenskaplikes kan steeds nie saamstem oor 'n voldoende teoretiese regverdiging vir die bestaan van hierdie verskynsel nie. En tot 2012 was daar hoegenaamd geen dokumentêre bewyse van die realiteit van balweerlig nie. Hoe dit ook al sy, dit is nog 'n raaisel van die aarde se atmosfeer waarmee wetenskaplikes steeds sukkel.
Omgewingsfaktor
Dit is reeds hierbo gesê oor die impak van weerlig op verskeie tipes menslike aktiwiteite. Atmosferiese elektrisiteit as 'n omgewingsfaktor is 'n baie belangrike punt wat ook bespreek moet word. Uit die oogpunt van menslike ontwikkeling van die verskillende hulpbronne wat die planeet Aarde aan hom verskaf, gee die lugomgewing hom die geleentheid om as 'n spesie bestaan te handhaaf.
Die teenwoordigheid van 'n elektriese veld in die atmosfeer het baie onaangename gevolge vir menslike aktiwiteite. Sommige van hulle is redelik onskadelik, maar baie manifestasies dwing die beste ingenieurskoppe om met effektiewe maniere vorendag te kom om formidabele magte te kalmeer.natuur.
Lewensveiligheid
Atmosferiese elektrisiteit en beskerming daarteen is die belangrikste kwessie wat in die konteks van ekologie bespreek moet word. Die gevaarlikste is natuurlik die kragtigste vonkontladings, soos weerlig. En dit geld nie net vir hul aardse variëteite nie. Binne-wolkweerlig hou 'n sekere bedreiging vir burgerlike en militêre lugvaart in. Op een of ander manier is alle ontladingsatmosferiese verskynsels onderhewig aan noukeurige waarneming en voorkoming van moontlike skade. Dit word gedoen deur spesiale ingenieursdienste in dieselfde lugvaart, skeepsbou of weerligbeskerming van geboue, kragstasies, ens.
Gratis energie
Laastens, kom ons keer terug na die kwessie van feitlik gratis energie wat atmosferiese elektrisiteit kan verskaf. Tesla, die bekende meester van weerlig, het 'n groot hoeveelheid navorsing gedoen om hierdie natuurlike verskynsel in die praktyk te bring. Sy arbeid was nie tevergeefs nie. Moderne ingenieurs patenteer verskeie metodes van energieproduksie as gevolg van die feit dat daar 'n kragtige elektriese veld naby die aarde se oppervlak is.
'n Treffende voorbeeld is 'n stroombaan met 'n vertikaal geïnstalleerde geaarde geleier, tussen die boonste en onderste punte waarvan 'n potensiaalverskil verskyn as gevolg van dieselfde teenwoordigheid van die veld. Hierdie energie wat daardeur geskep word, kan onttrek word deur 'n beheerde korona-ontlading aan die boonste punt van die geleier te vorm. Gevolglik kan stroom in die geleier gehandhaaf word, wat beteken dat dit veilig is om 'n verbruiker daaraan te koppel.
Dus, atmosferiese elektrisiteit, ten spyte van die bestaande bedreigings vir normale antropogeniese aktiwiteit, maak ook groot vooruitsigte oop om die hele mensdom van feitlik gratis energie te voorsien.
