Co je atmosférická elektřina?

Moderní věda má poměrně velké množství znalostí o zemské atmosféře a rozmanitosti procesů, které se v ní vyskytují. Zdá se, že to vše by mělo být dobře prozkoumáno a pečlivě modelováno v laboratořích podporovaných vědci. Ukázalo se však, že až dosud neexistuje jasný a jednoznačný obraz takového jevu jako atmosférická elektřina. Naopak, existuje několik modelů, z nichž každá má své výhody a nevýhody.

Trochu historie

Muž, který stál za počátky výzkumu a vědecky potvrzený, ve skutečnosti existence tohoto jevu, je světově proslulý ideolog Spojených států - Benjamin Franklin. Ve skutečnosti je atmosférická elektřina jako fyzický jev byl před ním ve fázi hypotetických výpočtů. Jeden z otců založených v Americe nejprve ukázal svou přítomnost ve vzduchu a také vysvětlil příčiny blesku. Nejzajímavější věcí v tomto příběhu je fakt, že Franklin zvyklý dokázat draka se zvláštním špičatým drátem.

Sběrem elektřiny tímto způsobem dostal jiskřiště a rozbíjel klíč v jednoduchém uzemnění. Jednoduchý způsob, jak dokázat přítomnost nabitých částic v atmosféře, nicméně nezbavuje zásluh tohoto velkého politika, stejně jako vědce při zjišťování přírodního jevu, který je zde zvažován. Později fyzici z celého světa začali výsledky potvrzovat pomocí vlastních experimentů tohoto druhu.

Co je atmosférická elektřina?

Jedná se o soubor různých procesů způsobených přítomností nabitých částic ve vzduchu obklopujícím Zemi. Vědci zkoumají takové jevy jako elektrická pole atmosféry, její napětí, proudy, existující v souvislosti s tím, objemové náboje a mnoho dalších okamžiků. Například meteorologické, ekologické faktory, vliv na různé oblasti antropologické činnosti lidstva: letectví, průmysl, zemědělství atd.

Vhodná fyzická analogie

Naše planeta ve velmi drsném přiblížení je obrovský sférický kondenzátor. Je to nejjednodušší zařízení, které je schopné zachovat elektrické energie. Jako výstelka obřího kondenzátoru je možné zvážit i ionosféru a samotný zemský povrch. V tomto případě je izolát vzduch, který za běžných podmínek má velmi nízkou elektrickou vodivost. Povrch Země je negativně nabitý a ionosféra je pozitivní.

Mezi deskami konvenčního kondenzátoru zde vzniká elektrické pole, které má zcela jedinečné vlastnosti. Například jeho intenzita je maximálně blízko zemského povrchu, s rostoucí nadmořskou výškou klesá exponenciálně. Mimochodem, již 10 kilometrů nad hladinou moře je jeho hodnota 30krát nižší. Toto pole v podstatě tvoří celou řadu jevů spojených pod obecným názvem "atmosférická elektřina".

Jedná se o jeden z nejběžnějších modelů v moderním vědeckém světě. Říká se Wilsonově teorii. Existuje také hypotéza, kterou pokročil sovětský vědec Frenkel, podle něhož ionosféra nehraje žádnou významnou roli při vytváření elektrického pole. On věřil, že to je tvořeno hlavně kvůli interakci zemského povrchu a mraků, stejně jako jejich polarizace.

Přírodní generátor

Ale pokud se vrátíme ke kondenzačnímu modelu, který poskytuje nejen dobrou analogii, ale i teoretické možnosti pro vytváření zdrojů téměř volné energie, atmosférická elektřina se projevuje jen v několika základních procesech. Zvažte nejdůležitější.

Nejdříve jsou to tzv. Svodové proudy. Co se týče konvenčního kondenzátoru, jedná se o parazitní jevy, které snižují jeho účinnost při zachování náboje. V případě atmosféry se tyto konvekční proudy vytvářejí například v hurikánech a oblastech s bouřkou. Jejich síla dosahuje desítky tisíc ampérů a navzdory tomu potenciální rozdíl mezi zemským povrchem a ionosférou nezaznamenává žádné významné změny, přirozeně zachovává sílu pole. V elektrickém obvodu, který obsahuje kondenzátor, je to možné pouze s přídavným generátorem.

Podle logiky je nutné předpokládat přítomnost něčeho podobného v případě zemské atmosféry. Takový zdroj energie je skutečně k dispozici. Jedná se o magnetické pole naší planety, která s ním rotuje v proudu slunečního záření, vytváří silný generátor. Mimochodem, existuje myšlenka využívat jeho energii pouze s použitím atmosféry elektrické energie. Zdarma energie je neuvěřitelně silným podnětem pro rozvoj vědeckého myšlení ve všech oblastech lidské činnosti. Tento trend nebyl ignorován fyzikou atmosférických jevů. Ale o tom - o něco později.

Bouřka

Dalším zajímavým a důležitým procesem probíhajícím v atmosféře jsou výboje jisker, které doprovázejí bouřky. Stejně jako konvektivní proudy je to parazitní jev z pohledu kondenzátorového modelu elektrického pole vytvořeného mezi zemským povrchem a ionosférou. A to bohužel neomezuje negativní účinek výbojových jevů v atmosféře. Zde bychom měli zaznamenat nebezpečí blesku pro pozemní objekty antropogenní aktivity, včetně destruktivního dopadu šokového a tepelného přetížení doprovázejícího tento hrozivý jev.

Blesk

Důkaz o elektrické povaze blesku, tak elegantně dokázaný Franklinem, tvoří jednu logickou otázku. S největší pravděpodobností se stále staral o současníky zakladatele. Takže atmosférická elektřina je vysoká nebo nízká?

Podle již zmíněného kondenzátorového modelu by potenciální rozdíl mezi deskami planetární škály měl tvořit elektrické pole. Záporně nabitý povrch Země na jedné straně a pozitivně nabitá ionosféra vytvářejí pole s vysokým napětím. Elektrické jevy v oblacích vytvářejí obrovské objemové náboje jen ve spodní části atmosféry. Proto, intenzita pole zemský povrch je mnohem větší než například v nadmořské výšce 10 km.

Je zřejmé, že elektrické pole této intenzity vytváří silné výbojové proudy, které vidí nezkušený pozorovatel při běžné bouřce ve středních šířkách. Proto je napětí v vypouštěcím kanálu vysoké.

Světla sv. Elmy

Kromě jiskry, v atmosféře, koronový výboj, který je na základě historické tradice nazýván světla St. Elm. Vypadá to jako štětce nebo zářící paprsky na koncích vysokých objektů, jako jsou stožáry lodí, věže apod. A tento jev lze pozorovat jen ve tmě. Příčinou vzhledu svítidel sv. Elm je zvýšení intenzity elektrického pole životního prostředí, například při přiblížení nebo při bouřce, bouřkách, vichřicích apod.

Takový výtok lze snadno získat doma. Vlastně atmosférická elektřina s vlastními rukama - je to docela jednoduché. Například si můžete vzít syntetický svetr a začít přinést jehlu. Z určité vzdálenosti se na špičce objevuje výboj, který lze dobře pozorovat v naprosté tmě.

Plesový blesk

Dalším hromovým projevem je výboj plynu, který má obvykle sférický tvar. Je to asi koule blesk, což je jedinečný a velmi vzácný přírodní jev. Vědci se stále nedokáží dohodnout na adekvátním teoretickém základě existence tohoto jevu. A až do roku 2012 nebyly žádné doklady o skutečném stavu ohnivých koulí vůbec. Ať je to možné, je to další tajemství zemské atmosféry, nad kterou se vědci stále potýkají.

Ekologický faktor

Již jsme hovořili o účinku blesku na různé druhy lidské činnosti. Atmosférická elektřina jako environmentální faktor je velmi důležitým bodem, který je třeba řešit. Z pohledu toho, jak mu člověk zvládne různé zdroje, které mu poskytuje planeta Země, vzduchové prostředí mu umožňuje udržovat si existenci jako druh.

Přítomnost elektrického pole v atmosféře má mnoho nepříjemných důsledků pro antropogenní činnost. Některé z nich jsou spíše neškodné, ale mnoho projevů činí z nejlepších inženýrských myslí vymyslet účinné způsoby, jak uklidnit mohutné síly přírody.

Bezpečnost životních funkcí

Atmosférická elektřina a ochrana před ní jsou nejdůležitější otázkou, kterou bychom se měli zabývat v kontextu ekologie. Samozřejmě nejnebezpečnější - nejsilnější výboje jisker, jako blesk. A to se týká nejen jejich pozemské odrůdy. Blesk uvnitř mraku představuje určitou hrozbu pro civilní a vojenskou letectví. Každopádně, veškeré atmosférické jevy podléhají pečlivému sledování a prevenci možných škod. To je prováděno zvláštními inženýrskými službami ve stejné letecké, lodiřské nebo bleskové ochraně budov, elektráren atd.

Volná energie

A konečně, vráťme se k otázce téměř volné energie, kterou atmosférická elektřina může poskytnout. Tesla, slavný bleskový panovník, provedl obrovské množství výzkumů s cílem praktického využití tohoto přírodního jevu. Jeho práce nebyly zbytečné. Moderní inženýři patentují různé způsoby získávání energie v souvislosti s přítomností silného elektrického pole v blízkosti zemského povrchu.

Výrazným příkladem je obvod se svisle instalovaným uzemněným vodičem, jehož horní a dolní konce vykazují potenciální rozdíl v důsledku stejné dostupnosti pole. Tato energie, kterou vytvořil, lze extrahovat vytvořením řízeného koronového výboje na horním konci vodiče. V důsledku toho je možné udržovat proud ve vodiči, což znamená, že je bezpečné připojit k němu spotřebič.

Takže atmosférická elektřina, navzdory hrozbám pro normální antropogenní činnost, také nabízí skvělé vyhlídky na to, aby lidstvo poskytlo téměř volnou energii.