Moderna znanost ima relativno veliku zalihu znanja o Zemljinoj atmosferi i raznolikosti procesa koji se u njoj odvijaju. Čini se da bi sve to trebalo dobro istražiti i pomno modelirati u laboratorijima koje favoriziraju znanstvenici. Međutim, pokazalo se da do sada ne postoji jasna, nedvosmislena slika takvog fenomena kao što je atmosferski elektricitet. Naprotiv, postoji nekoliko modela, od kojih svaki ima svoje prednosti i nedostatke.
Malo povijesti
Osoba koja je stajala na početku istraživanja i znanstveno potvrdila, zapravo, postojanje ovog fenomena, svjetski je poznati ideolog formiranja Sjedinjenih Država - Benjamin Franklin. Doista, atmosferski elektricitet kao fizikalni fenomen bio je pred njim u fazi hipotetskih proračuna. Jedan od osnivača Amerike prvi je pokazao svoju prisutnost u zraku, a također je objasnio i razlogepojava munje. Najzanimljivija stvar u ovoj priči je činjenica da je Franklin upotrijebio zmaja s posebnom šiljatom žicom da to dokaže.
Prikupljajući električnu energiju na ovaj način, dobio je iskre, otvarajući ključ u najjednostavnijem krugu uzemljenja. Jednostavan način dokazivanja prisutnosti nabijenih čestica u atmosferi, međutim, ni na koji način ne umanjuje zasluge ovog velikog političara, kao i znanstvenika, u otkriću ovdje razmatranog prirodnog fenomena. Nakon toga, fizičari diljem svijeta počeli su potvrđivati svoje rezultate vlastitim eksperimentima ove vrste.
Što je atmosferski elektricitet?
Ovo je kombinacija različitih procesa uzrokovanih prisutnošću nabijenih čestica u zraku koji okružuje Zemlju. Znanstvenici istražuju takve pojave kao što su električno polje atmosfere, njegov intenzitet, struje koje postoje u vezi s tim, svemirski naboji i mnoge druge točke. Na primjer, meteorološki, okolišni čimbenici, utjecaj na različite grane ljudske antropološke aktivnosti: zrakoplovstvo, industrija, poljoprivreda, itd.
Pogodna fizička analogija
Naš planet u vrlo gruboj aproksimaciji je ogroman sferni kondenzator. Ovo je najjednostavniji uređaj koji može pohraniti električnu energiju. Ionosfera i sama površina Zemlje mogu se smatrati pločama divovskog kondenzatora. U ovom slučaju zrak djeluje kao izolator, što u normalnim uvjetima imavrlo niska električna vodljivost. Zemljina površina je negativno nabijena, dok je ionosfera pozitivno nabijena.
Kao između ploča konvencionalnog kondenzatora, ovdje se formira električno polje koje ima potpuno jedinstvene karakteristike. Na primjer, njegov je intenzitet maksimalan u blizini površine zemlje, opadajući eksponencijalno s povećanjem visine. Inače, već na 10 kilometara nadmorske visine njegova vrijednost je 30 puta manja. Ovo polje u osnovi tvori čitav niz fenomena, ujedinjenih pod općim nazivom "atmosferski elektricitet".
Ovo je jedan od najčešćih modela u modernom znanstvenom svijetu. Zove se Wilsonova teorija. Postoji i hipoteza koju je iznio sovjetski znanstvenik Frenkel, prema kojoj ionosfera ne igra značajnu ulogu u stvaranju električnog polja. Vjerovao je da nastaje uglavnom zbog interakcije zemljine površine i oblaka, kao i njihove polarizacije.
Prirodni generator
No, vratimo li se modelu kondenzatora, koji pruža ne samo dobru analogiju, već i teorijske mogućnosti za stvaranje izvora praktički besplatne energije, tada se atmosferski elektricitet očituje u samo nekoliko osnovnih procesa. Uzmite u obzir najvažnije.
Prije svega, to su takozvane struje curenja. Što se tiče konvencionalnog kondenzatora, to su parazitske pojave koje smanjuju njegovu učinkovitost u pohranjivanju naboja. U slučaju atmosfere, to su konvektivne struje nastale, na primjer, upodručja uragana i grmljavine. Njihova snaga doseže desetke tisuća ampera, i, unatoč tome, razlika potencijala između zemljine površine i ionosfere ne doživljava nikakve značajne promjene, čuvajući, naravno, snagu polja. U električnom krugu koji sadrži kondenzator, to je moguće samo s dodatnim generatorom.
Slijedeći logiku, vrijedi pretpostaviti prisutnost nečeg sličnog u slučaju Zemljine atmosfere. Doista, postoji takav izvor energije. Ovo je magnetsko polje našeg planeta, koje, rotirajući s njim u struji sunčevog zračenja, stvara snažan generator. Usput, postoji ideja da se koristi njegova energija, koristeći samo atmosferski elektricitet. Slobodna energija je nevjerojatno snažan poticaj za razvoj znanstvene misli u svim područjima ljudskog djelovanja. Ovaj trend nije zaobišao ni fiziku atmosferskih pojava. Ali više o tome kasnije.
Grmljavina
Sljedeći zanimljiv i važan proces u atmosferi su pražnjenja iskrih plinova koja prate grmljavinu. Poput konvektivnih struja, ovo je parazitski fenomen sa stajališta kondenzatorskog modela električnog polja stvorenog između Zemljine površine i ionosfere. A to, nažalost, nije ograničeno na negativan utjecaj fenomena pražnjenja u atmosferi. Ovdje treba napomenuti opasnost od munje za kopnene objekte antropogene aktivnosti, uključujući destruktivni utjecaj šoka i toplinskih preopterećenja koja prate ovu strašnu pojavu.
zatvarači
Dokaz električne prirode munje, tako elegantno dokazanFranklin, postavlja jedno logično pitanje. Najvjerojatnije je zabrinuo čak i suvremenike oca utemeljitelja. Dakle, je li atmosferska električna energija visokog ili niskog napona?
Prema već spomenutom modelu kondenzatora, razlika potencijala između ploča na planetarnoj skali trebala bi tvoriti električno polje. Doista, negativno nabijena površina Zemlje s jedne strane i pozitivno nabijena ionosfera tvore polje visokog intenziteta. Električne pojave u oblacima stvaraju ogromne svemirske naboje upravo u donjem dijelu atmosfere. Stoga je jakost polja na zemljinoj površini mnogo veća nego, na primjer, na visini od 10 km.
Očito, električno polje ovog intenziteta stvara snažne struje pražnjenja koje neiskusni promatrač može vidjeti tijekom obične grmljavine u srednjim geografskim širinama. Stoga je napon u kanalu za pražnjenje visok.
Svjetla sv. Elma
U atmosferi je osim iskre i koronsko pražnjenje, koje se zbog povijesne tradicije naziva vatrama svetog Elma. Izgleda kao četke ili svjetleće zrake na krajevima visokih objekata, poput brodskih jarbola, tornjeva itd. Štoviše, ovaj se fenomen može promatrati samo u mraku. Razlog za pojavu svjetiljki sv. Elma je povećanje jakosti električnog polja okoline, na primjer, prilikom približavanja ili tijekom grmljavine, oluje, snježne oluje, itd.
Takvo pražnjenje može bitiprilično lako dobiti kod kuće. Doista, atmosferski elektricitet "uradi sam" vrlo je jednostavna stvar. Na primjer, možete skinuti sintetički džemper i početi unositi iglu u njega. S određene udaljenosti pojavit će se iscjedak na njegovom vrhu, koji se može jasno vidjeti u potpunoj tami.
Vatrena kugla
Još jedna manifestacija grmljavine je plinsko pražnjenje, obično sfernog oblika. Riječ je o kuglastoj munji, koja je jedinstven i vrlo rijedak prirodni fenomen. Znanstvenici se još uvijek ne mogu složiti oko adekvatnog teorijskog opravdanja postojanja ovog fenomena. A sve do 2012. nije uopće bilo dokumentarnih dokaza o stvarnosti kuglastih munja. Kako god bilo, ovo je još jedan misterij Zemljine atmosfere s kojim se znanstvenici još bore.
Ekološki faktor
Gore je već rečeno o utjecaju munje na različite vrste ljudskih aktivnosti. Atmosferski elektricitet kao okolišni čimbenik vrlo je važna točka, o kojoj također treba raspravljati. Sa stajališta ljudskog razvoja različitih resursa koje mu pruža planeta Zemlja, zračni okoliš mu daje priliku da održi postojanje kao vrsta.
Prisutnost električnog polja u atmosferi ima mnoge neugodne posljedice na ljudske aktivnosti. Neki od njih su prilično bezopasni, ali mnoge manifestacije tjeraju najbolje inženjerske umove da smisle učinkovite načine smirivanja ogromnih sila.priroda.
Sigurnost života
Atmosferski elektricitet i zaštita od nje najvažnije je pitanje o kojem treba raspravljati u kontekstu ekologije. Naravno, najopasnije su najsnažnije iskre, poput munje. I to se ne odnosi samo na njihove kopnene sorte. Munje unutar oblaka predstavljaju određenu prijetnju civilnom i vojnom zrakoplovstvu. Na ovaj ili onaj način, svi atmosferski fenomeni pražnjenja podliježu pažljivom promatranju i sprječavanju mogućih oštećenja. To rade posebne inženjerske službe u istom zrakoplovstvu, brodogradnji ili gromobranskoj zaštiti zgrada, elektrana itd.
Besplatna energija
Konačno, vratimo se pitanju praktički besplatne energije koju može pružiti atmosferski elektricitet. Tesla, poznati majstor munje, napravio je ogromnu količinu istraživanja kako bi ovaj prirodni fenomen pretočio u praksu. Njegov trud nije bio uzaludan. Moderni inženjeri patentiraju različite metode proizvodnje energije zbog činjenice da postoji snažno električno polje blizu površine zemlje.
Upečatljiv primjer je strujni krug s okomito postavljenim uzemljenim vodičem, između čijeg gornjeg i donjeg kraja se javlja razlika potencijala zbog iste prisutnosti polja. Ova energija koju stvara može se izvući formiranjem kontroliranog koronskog pražnjenja na gornjem kraju vodiča. Kao rezultat toga, struja se može održavati u vodiču, što znači da je sigurno spojiti potrošača na njega.
Dakle, atmosferska električna energija, unatoč postojećim prijetnjama normalnoj antropogenoj aktivnosti, također otvara velike izglede za opskrbu cijelom čovječanstvu praktički besplatnom energijom.
