La scienza moderna ha relativamenteun vasto bagaglio di conoscenze sull'atmosfera terrestre e sulla varietà dei processi che si verificano in essa. Sembrerebbe che tutto questo debba essere ben studiato e modellato meticolosamente nei laboratori amati dagli scienziati. Tuttavia, in pratica, risulta che fino ad ora non esiste un'immagine chiara e univoca di un fenomeno come l'elettricità atmosferica. Al contrario, ci sono diversi modelli, ognuno con i suoi pro e contro.
La persona che stava alle origini dello studio escientificamente confermato, infatti, l'esistenza di questo fenomeno, è l'ideologo di fama mondiale della formazione degli Stati Uniti - Benjamin Franklin. In effetti, l'elettricità atmosferica come fenomeno fisico era davanti a lui nella fase di calcoli ipotetici. Uno dei padri fondatori dell'America fu il primo a mostrare la sua presenza nell'aria e spiegò anche le cause dei fulmini. La cosa più interessante di questa storia è il fatto che Franklin ha usato un aquilone con uno speciale filo affilato per dimostrarlo.
Raccogliendo elettricità in questo modo, ha ricevutoscarica di scintille, aprendo la chiave nello schema di messa a terra più semplice. Un modo semplice per dimostrare la presenza di particelle cariche nell'atmosfera, tuttavia, non diminuisce i meriti di questo grande politico, oltre che scienziato, nella scoperta del fenomeno naturale qui in esame. Successivamente, i fisici di tutto il mondo iniziarono a confermare i risultati ottenuti con i propri esperimenti di questo tipo.
Questa è una raccolta di vari processi,causato dalla presenza di particelle cariche nell'aria intorno alla Terra. Gli scienziati stanno studiando fenomeni come il campo elettrico dell'atmosfera, la sua intensità, le correnti esistenti in relazione a questo, le cariche spaziali e molti altri punti. Ad esempio, i fattori meteorologici, ambientali, l'impatto su vari settori dell'attività antropologica umana: aviazione, industria, agricoltura, ecc.
Il nostro pianeta in un'approssimazione molto approssimativa èun enorme condensatore sferico. Questo è il dispositivo più semplice in grado di immagazzinare energia elettrica. La ionosfera e la stessa superficie terrestre possono essere considerate come le armature di un gigantesco condensatore. In questo caso, l'aria funge da isolante, che in condizioni normali ha una conduttività elettrica molto bassa. La superficie della Terra è carica negativamente e la ionosfera è carica positivamente.
Come tra le armature di un condensatore convenzionale,qui si forma un campo elettrico con caratteristiche del tutto uniche. Ad esempio, la sua intensità è massima sulla superficie terrestre, decrescendo esponenzialmente con l'aumentare dell'altitudine. A proposito, già a 10 chilometri sul livello del mare, il suo valore è 30 volte inferiore. Questo campo forma fondamentalmente l'intera varietà di fenomeni, riuniti sotto il nome generale di "elettricità atmosferica".
Questo è uno dei più comuni nel modernomondo scientifico dei modelli. Si chiama teoria di Wilson. Esiste anche un'ipotesi avanzata dallo scienziato sovietico Frenkel, secondo la quale la ionosfera non svolge alcun ruolo significativo nella creazione di un campo elettrico. Credeva che si formasse principalmente a causa dell'interazione della superficie terrestre e delle nuvole, nonché della loro polarizzazione.
Ma se torniamo al modello del condensatore,che fornisce non solo una buona analogia, ma anche possibilità teoriche per creare fonti di energia praticamente gratuita, quindi l'elettricità atmosferica si manifesta solo in alcuni processi di base. Consideriamo i più importanti.
Prima di tutto, queste sono le cosiddette correnti di dispersione.Come per un condensatore convenzionale, si tratta di fenomeni parassiti che ne riducono l'efficienza nel conservare la carica. Nel caso dell'atmosfera, si tratta di correnti convettive generate, ad esempio, nelle regioni degli uragani e dei temporali. La loro forza raggiunge decine di migliaia di ampere e, nonostante ciò, la differenza di potenziale tra la superficie terrestre e la ionosfera non subisce variazioni significative, mantenendo naturalmente l'intensità del campo. In un circuito elettrico contenente un condensatore, ciò è possibile solo con un generatore aggiuntivo.
Seguendo la logica, vale la pena ipotizzare la presenza di qualcosasimile nel caso dell'atmosfera terrestre. In effetti, esiste una tale fonte di energia. Questo è il campo magnetico del nostro pianeta, che, ruotando con esso nel flusso della radiazione solare, crea un potente generatore. A proposito, c'è l'idea di usare la sua energia, usando solo l'elettricità atmosferica. L'energia libera è uno stimolo incredibilmente potente per lo sviluppo del pensiero scientifico in tutte le aree dell'attività umana. Questa tendenza non ha risparmiato la fisica dei fenomeni atmosferici. Ma ne parleremo più avanti.
Il prossimo processo interessante e importante,che si verificano nell'atmosfera sono scariche di gas scintillanti che accompagnano i temporali. Come le correnti convettive, questo è un fenomeno parassita dal punto di vista del modello a condensatore del campo elettrico creato tra la superficie terrestre e la ionosfera. E questo, purtroppo, non limita l'impatto negativo dei fenomeni di scarica in atmosfera. Va notato qui il pericolo di fulmini per oggetti terrestri di attività antropica, compreso l'impatto distruttivo di shock e sovraccarichi termici che accompagnano questo formidabile fenomeno.
L'evidenza della natura elettrica del fulmine, quindidimostrata con grazia da Franklin, forma una domanda logica. Molto probabilmente, era ancora preoccupato per i contemporanei del padre fondatore. Quindi l'elettricità atmosferica è alta o bassa tensione?
Secondo il già citato modello di condensatore,la differenza di potenziale tra le piastre di scala planetaria dovrebbe formare un campo elettrico. Infatti, la superficie della Terra caricata negativamente da un lato e la ionosfera caricata positivamente formano un campo di grande intensità. I fenomeni elettrici nelle nuvole creano enormi cariche spaziali proprio nella parte inferiore dell'atmosfera. Pertanto, l'intensità del campo sulla superficie terrestre è molto più elevata rispetto, ad esempio, a un'altitudine di 10 km.
Ovviamente un campo elettrico di tale intensitàforma potenti correnti di scarica che un osservatore inesperto può vedere durante un normale temporale alle medie latitudini. Pertanto, la tensione nel canale di scarica è alta.
Oltre alla scintilla, nell'atmosfera si osserva una corona.scarico, che per tradizione storica è chiamato le luci di Sant'Elmo. Sembrano spazzole o raggi luminosi alle estremità di oggetti alti, come alberi di navi, torri, ecc. Inoltre, questo fenomeno può essere osservato solo al buio. La ragione dell'apparizione delle luci di Sant'Elmo è un aumento della forza del campo elettrico dell'ambiente, ad esempio, quando si avvicina o durante un temporale, una tempesta, una bufera di neve, ecc.
Tale scarico può essere ottenuto abbastanza facilmente incondizioni di casa. In effetti, l'elettricità atmosferica fai-da-te è un gioco da ragazzi. Ad esempio, puoi toglierti il maglione sintetico e iniziare a portarci l'ago. Da una certa distanza, sulla sua punta apparirà una scarica, che può essere ben osservata nella completa oscurità.
Un'altra manifestazione temporalesca è una scarica di gas,solitamente sferico. Questo è un fulmine globulare, che è un fenomeno naturale unico e molto raro. Gli scienziati non sono ancora d'accordo su una giustificazione teorica adeguata per l'esistenza di questo fenomeno. E fino al 2012, non c'erano prove documentali della realtà del fulmine globulare. Comunque sia, questo è un altro mistero dell'atmosfera terrestre, su cui gli scienziati stanno ancora lottando.
È stato già menzionato sopra dell'effetto dei fulmini su varitipi di attività umane. L'elettricità atmosferica come fattore ambientale è un punto molto importante, che dovrebbe anche essere evidenziato. Dal punto di vista dell'assimilazione da parte dell'uomo delle varie risorse fornitegli dal pianeta Terra, l'ambiente aereo gli dà l'opportunità di mantenere l'esistenza come specie.
La presenza di un campo elettrico nell'atmosfera hamolte spiacevoli conseguenze per le attività antropiche. Alcuni di loro sono abbastanza innocui, ma molti di loro fanno escogitare alle migliori menti ingegneristiche modi efficaci per domare le formidabili forze della natura.
Elettricità atmosferica e protezione contro di essa -la questione più importante che dovrebbe essere discussa nel contesto dell'ecologia. Naturalmente, le più pericolose sono le scariche di scintille più potenti, come i fulmini. E questo vale non solo per la loro varietà terrestre. I fulmini all'interno delle nuvole rappresentano una minaccia definitiva per l'aviazione civile e militare. In un modo o nell'altro, tutti i fenomeni di scarica atmosferica sono soggetti a un'attenta osservazione e prevenzione di possibili danni. Questo viene fatto da servizi di ingegneria speciali nella stessa aviazione, costruzione navale o durante la protezione contro i fulmini di edifici, centrali elettriche, ecc.
Infine, torniamo alla domanda praticamenteenergia gratuita che l'elettricità atmosferica può fornire. Tesla, il famoso signore dei fulmini, ha svolto un'enorme quantità di ricerche con l'obiettivo dell'uso pratico di questo fenomeno naturale. Le sue opere non furono vane. Gli ingegneri moderni stanno brevettando vari metodi di produzione di energia a causa della presenza di un potente campo elettrico vicino alla superficie terrestre.
Un esempio lampante è un diagramma con una verticaleun conduttore messo a terra installato, tra le estremità superiore e inferiore del quale appare una differenza di potenziale dovuta alla stessa presenza di un campo. Questa energia da esso generata può essere estratta formando una scarica corona controllata all'estremità superiore del conduttore. Di conseguenza, la corrente può essere mantenuta nel conduttore, il che significa che il consumatore può essere collegato in sicurezza ad esso.
Quindi, l'elettricità atmosferica,nonostante le minacce esistenti alla normale attività antropica, apre anche ottime prospettive per fornire energia praticamente gratuita a tutta l'umanità.
