Știința modernă are relativun stoc mare de cunoștințe despre atmosfera Pământului și varietatea proceselor care au loc în ea. S-ar părea că toate acestea ar trebui bine cercetate și modelate meticulos în laboratoarele îndrăgite de oamenii de știință. Cu toate acestea, în practică, se dovedește că până în prezent nu există o imagine clară și lipsită de ambiguitate a unui astfel de fenomen ca electricitatea atmosferică. Dimpotrivă, există mai multe modele, fiecare cu avantajele și dezavantajele sale.
Persoana care a stat la originea studiului șiconfirmat științific, de fapt, existența acestui fenomen, este renumitul ideolog mondial al formației Statelor Unite - Benjamin Franklin. Într-adevăr, electricitatea atmosferică, ca fenomen fizic, se afla înaintea sa în stadiul calculelor ipotetice. Unul dintre părinții fondatori ai Americii a fost primul care și-a arătat prezența în aer și a explicat și cauzele fulgerului. Cel mai interesant lucru despre această poveste este faptul că Franklin a folosit un zmeu cu un fir special ascuțit pe el pentru a dovedi acest lucru.
Prin colectarea electricității în acest fel, a primitdescărcare prin scânteie, deschizând cheia în cea mai simplă schemă de împământare. O modalitate simplă de a demonstra prezența particulelor încărcate în atmosferă, însă, nu diminuează meritele acestui mare om politic, precum și al unui om de știință, în descoperirea fenomenului natural luat în considerare aici. Ulterior, fizicienii din întreaga lume au început să confirme rezultatele obținute cu propriile experimente de acest fel.
Aceasta este o colecție de diverse procese,cauzată de prezența particulelor încărcate în aer în jurul Pământului. Oamenii de știință investighează fenomene precum câmpul electric al atmosferei, intensitatea acesteia, curenții existenți în legătură cu aceasta, sarcinile spațiale și multe alte puncte. De exemplu, factorii meteorologici, de mediu, impactul asupra diferitelor sectoare ale activității antropologice umane: aviație, industrie, agricultură etc.
Planeta noastră într-o aproximare foarte dură esteun imens condensator sferic. Acesta este cel mai simplu dispozitiv capabil să stocheze energie electrică. Ionosfera și suprafața terestră în sine pot fi considerate plăcile unui condensator uriaș. În acest caz, aerul acționează ca un izolator, care în condiții normale are o conductivitate electrică foarte scăzută. Suprafața Pământului este încărcată negativ, iar ionosfera este încărcată pozitiv.
Ca între plăcile unui condensator convențional,aici se formează un câmp electric cu caracteristici complet unice. De exemplu, intensitatea sa este maximă la suprafața pământului, scăzând exponențial odată cu creșterea altitudinii. Apropo, deja la 10 kilometri deasupra nivelului mării, valoarea sa este de 30 de ori mai mică. Acest câmp formează practic întreaga varietate de fenomene, unite sub denumirea generală de „electricitate atmosferică”.
Acesta este unul dintre cele mai comune în modernitatelumea științifică a modelelor. Se numește teoria lui Wilson. Există, de asemenea, o ipoteză prezentată de omul de știință sovietic Frenkel, potrivit căreia ionosfera nu joacă niciun rol semnificativ în crearea unui câmp electric. El credea că se formează în principal datorită interacțiunii suprafeței pământului și a norilor, precum și polarizarea lor.
Dar dacă ne întoarcem la modelul condensatorului,care oferă nu numai o bună analogie, ci și posibilități teoretice pentru crearea de surse de energie practic liberă, atunci electricitatea atmosferică se manifestă doar în câteva procese de bază. Să le luăm în considerare pe cele mai importante.
În primul rând, aceștia sunt așa-numiții curenți de scurgere.În ceea ce privește un condensator convențional, acestea sunt fenomene parazitare care îi reduc eficiența în conservarea sarcinii. În cazul atmosferei, aceștia sunt curenți convectivi generați, de exemplu, în regiunile de uragane și furtuni. Puterea lor atinge zeci de mii de amperi și, în ciuda acestui fapt, diferența de potențial dintre suprafața pământului și ionosferă nu suferă modificări semnificative, menținând în mod natural puterea câmpului. Într-un circuit electric care conține un condensator, acest lucru este posibil doar cu un generator suplimentar.
Urmând logica, merită să presupunem prezența a cevasimilar în cazul atmosferei Pământului. Într-adevăr, există o astfel de sursă de energie. Acesta este câmpul magnetic al planetei noastre, care, rotindu-se cu el în fluxul de radiație solară, creează un generator puternic. Apropo, există o idee despre utilizarea energiei sale, folosind doar electricitatea atmosferică. Energia liberă este un stimul incredibil de puternic pentru dezvoltarea gândirii științifice în toate domeniile activității umane. Această tendință nu a scutit fizica fenomenelor atmosferice. Dar mai multe despre asta mai târziu.
Următorul proces interesant și important,care apar în atmosferă sunt descărcări de gaze scântei care însoțesc furtunile. La fel ca curenții convectivi, acesta este un fenomen parazit din punctul de vedere al modelului condensatorului câmpului electric creat între suprafața Pământului și ionosferă. Și acest lucru, din păcate, nu limitează impactul negativ al fenomenelor de descărcare în atmosferă. Trebuie remarcat aici pericolul fulgerului pentru obiectele solului de activitate antropică, inclusiv impactul distructiv al șocului și al suprasolicităților termice care însoțesc acest fenomen redutabil.
Evidentitatea naturii electrice a fulgerului, decidovedit cu grație de Franklin, formează o singură întrebare logică. Cel mai probabil, el încă se îngrijora de contemporanii tatălui fondator. Deci, electricitatea atmosferică este înaltă sau joasă tensiune?
Conform modelului condensatorului deja menționat,diferența de potențial între plăcile la scară planetară ar trebui să formeze un câmp electric. Într-adevăr, suprafața încărcată negativ a Pământului pe o parte și ionosfera încărcată pozitiv formează un câmp de mare intensitate. Fenomenele electrice din nori creează sarcini spațiale uriașe chiar în partea inferioară a atmosferei. Prin urmare, puterea câmpului la suprafața pământului este mult mai mare decât, de exemplu, la o altitudine de 10 km.
Evident, un câmp electric de o asemenea intensitateformează curenți puternici de descărcare pe care un observator neexperimentat îi poate vedea în timpul unei furtuni obișnuite în latitudini medii. Prin urmare, tensiunea în canalul de descărcare este mare.
Pe lângă scânteie, în atmosferă se observă o coroană.descărcare, care, datorită tradiției istorice, se numește luminile Sfântului Elmo. Arată ca niște perii sau grinzi strălucitoare la capetele obiectelor înalte, cum ar fi catargele navelor, turnuri etc. În plus, acest fenomen poate fi observat doar în întuneric. Motivul apariției luminilor Sf. Elmo este creșterea puterii câmpului electric al mediului, de exemplu, atunci când se apropie sau în timpul unei furtuni, furtuni, viscol etc.
O astfel de descărcare poate fi obținută destul de ușor încondițiile de domiciliu. Într-adevăr, electricitatea atmosferică „faceți-o singură” este o clipă. De exemplu, puteți să vă scoateți puloverul sintetic și să începeți să aduceți acul spre el. De la o anumită distanță, la vârful său va apărea o descărcare, care poate fi bine observată în întuneric complet.
O altă manifestare de furtună este descărcarea de gaz,de obicei sferice. Acesta este fulgerul cu bile, care este un fenomen natural unic și foarte rar. Oamenii de știință încă nu pot fi de acord asupra unei justificări teoretice adecvate pentru existența acestui fenomen. Și până în 2012, nu a existat nici o dovadă documentară a realității fulgerului cu bile. Oricum ar fi, acesta este un alt mister al atmosferei pământului, asupra căruia oamenii de știință încă se luptă.
S-a menționat deja mai sus despre efectul fulgerului asupra diferitelortipuri de activități umane. Electricitatea atmosferică ca factor de mediu este un punct foarte important, care ar trebui, de asemenea, subliniat. Din punctul de vedere al asimilării de către om a diferitelor resurse pe care i le oferă planeta Pământ, mediul aerian îi oferă posibilitatea de a menține existența ca specie.
Prezența unui câmp electric în atmosferă aremulte consecințe neplăcute pentru activitățile antropice. Unele dintre ele sunt destul de inofensive, dar multe dintre ele fac ca cele mai bune minți inginerești să vină cu modalități eficiente de a îmblânzi forțele formidabile ale naturii.
Electricitatea atmosferică și protecția împotriva acesteia -cea mai importantă problemă care ar trebui discutată în contextul ecologiei. Bineînțeles, cele mai periculoase sunt cele mai puternice descărcări de scântei, ca fulgerele. Și acest lucru se aplică nu numai soiului lor terestru. Fulgerul intra-nor reprezintă o amenințare clară pentru aviația civilă și militară. Într-un fel sau altul, toate fenomenele de descărcare atmosferică sunt supuse unei observații atente și prevenirii posibilelor daune. Acest lucru este realizat de servicii de inginerie speciale în aceeași aviație, construcții navale sau în timpul protecției împotriva trăsnetelor a clădirilor, centralelor electrice etc.
În cele din urmă, să revenim practic la întrebareenergie gratuită pe care o poate furniza electricitatea atmosferică. Tesla, faimosul domn al fulgerelor, a efectuat o cantitate uriașă de cercetări cu scopul utilizării practice a acestui fenomen natural. Lucrările sale nu au fost în zadar. Inginerii moderni brevetează diferite metode de producere a energiei datorită prezenței unui câmp electric puternic lângă suprafața pământului.
Un exemplu izbitor este o diagramă cu o verticalăun conductor instalat la pământ, între capetele superioare și inferioare ale căruia apare o diferență de potențial datorită aceleiași prezențe a unui câmp. Această energie generată de aceasta poate fi extrasă prin formarea unei descărcări coronate controlate la capătul superior al conductorului. Ca urmare, curentul poate fi menținut în conductor, ceea ce înseamnă că consumatorul poate fi conectat în siguranță la acesta.
Astfel, electricitatea atmosferică,în ciuda amenințărilor existente la adresa activității antropice normale, aceasta deschide, de asemenea, perspective excelente pentru a furniza întregii umanități cu energie practic gratuită.
