La ciència moderna té un fons relativament gran de coneixement sobre l'atmosfera terrestre i la varietat de processos que hi tenen lloc. Sembla que tot això hauria de ser ben investigat i modelat meticulosament en laboratoris afavorits pels científics. Tanmateix, resulta que fins ara no hi ha una imatge clara i inequívoca d'un fenomen com l'electricitat atmosfèrica. Al contrari, hi ha diversos models, cadascun dels quals té els seus pros i contres.
Una mica d'història
La persona que es va situar als orígens de l'estudi i va confirmar científicament, de fet, l'existència d'aquest fenomen, és l'ideòleg de fama mundial de la formació dels Estats Units - Benjamin Franklin. De fet, l'electricitat atmosfèrica com a fenomen físic es trobava davant seu en l'etapa de càlculs hipotètics. Un dels Pares Fundadors d'Amèrica va ser el primer a mostrar la seva presència a l'aire, i també va explicar els motiusaparició de llamps. El més interessant d'aquesta història és el fet que Franklin va utilitzar un estel amb un cable especial punxegut per demostrar-ho.
En recollir electricitat d'aquesta manera, va rebre una descàrrega d'espurna, obrint la clau en el circuit de connexió a terra més senzill. Una manera senzilla de demostrar la presència de partícules carregades a l'atmosfera, però, en cap cas desvirtua els mèrits d'aquest gran polític, així com del científic, en el descobriment del fenomen natural que aquí es considera. Posteriorment, els físics de tot el món van començar a confirmar els seus resultats amb els seus propis experiments d'aquest tipus.
Què és l'electricitat atmosfèrica?
Aquesta és una combinació de diversos processos causats per la presència de partícules carregades a l'aire que envolta la Terra. Els científics investiguen fenòmens com el camp elèctric de l'atmosfera, la seva intensitat, els corrents que hi ha en relació amb això, les càrregues espacials i molts altres punts. Per exemple, els factors meteorològics, ambientals, l'impacte en diverses branques de l'activitat antropològica humana: aviació, indústria, agricultura, etc.
Analogia física convenient
El nostre planeta en una aproximació molt aproximada és un enorme condensador esfèric. Aquest és l'aparell més senzill que pot emmagatzemar energia elèctrica. La ionosfera i la pròpia superfície terrestre es poden considerar com les plaques d'un condensador gegant. En aquest cas, l'aire actua com a aïllant, que en condicions normals téconductivitat elèctrica molt baixa. La superfície de la Terra està carregada negativament, mentre que la ionosfera està carregada positivament.
Com entre les plaques d'un condensador convencional, aquí es forma un camp elèctric, que té característiques completament úniques. Per exemple, la seva intensitat és màxima prop de la superfície terrestre, decreixent exponencialment a mesura que augmenta l'alçada. Per cert, ja a 10 quilòmetres sobre el nivell del mar, el seu valor és 30 vegades inferior. Aquest camp forma bàsicament tota la varietat de fenòmens, units sota el nom general "electricitat atmosfèrica".
Aquest és un dels models més comuns al món científic modern. S'anomena teoria de Wilson. També hi ha una hipòtesi proposada pel científic soviètic Frenkel, segons la qual la ionosfera no té cap paper significatiu en la creació del camp elèctric. Creia que es forma principalment per la interacció de la superfície terrestre i els núvols, així com per la seva polarització.
Generador natural
Però si tornem al model del condensador, que proporciona no només una bona analogia, sinó també possibilitats teòriques per crear fonts d'energia pràcticament lliure, aleshores l'electricitat atmosfèrica es manifesta en només uns pocs processos bàsics. Considereu el més important.
En primer lloc, aquests són els anomenats corrents de fuga. Pel que fa a un condensador convencional, es tracta de fenòmens paràsits que redueixen la seva eficàcia en l'emmagatzematge de càrrega. En el cas de l'atmosfera, es tracta de corrents convectius formats, per exemple, enzones d'huracans i tempestes. La seva força arriba a desenes de milers d'amperes i, malgrat això, la diferència de potencial entre la superfície terrestre i la ionosfera no experimenta canvis significatius, conservant, per descomptat, la força del camp. En un circuit elèctric que conté un condensador, això només és possible amb un generador addicional.
Seguint la lògica, val la pena suposar la presència d'alguna cosa semblant en el cas de l'atmosfera terrestre. De fet, existeix aquesta font d'energia. Aquest és el camp magnètic del nostre planeta, que, girant amb ell en un corrent de radiació solar, crea un potent generador. Per cert, hi ha una idea d'utilitzar la seva energia, utilitzant només l'electricitat atmosfèrica. L'energia lliure és un estímul increïblement poderós per al desenvolupament del pensament científic en tots els àmbits de l'activitat humana. Aquesta tendència no ha passat per alt la física dels fenòmens atmosfèrics. Però més endavant.
Tornades
El següent procés interessant i important a l'atmosfera són les descàrregues de gas d'espurna que acompanyen les tempestes. Com els corrents convectius, es tracta d'un fenomen paràsit des del punt de vista del model condensador del camp elèctric creat entre la superfície terrestre i la ionosfera. I això, malauradament, està lluny de limitar-se a l'impacte negatiu dels fenòmens de descàrrega a l'atmosfera. Aquí cal destacar el perill dels llamps per als objectes terrestres d'activitat antropogènica, inclòs l'impacte destructiu dels xocs i les sobrecàrregues tèrmiques que acompanyen aquest fenomen formidable..
Cremalers
Evidència de la naturalesa elèctrica dels llamps, tan elegantment provadaFranklin, forma una pregunta lògica. Molt probablement, va preocupar fins i tot els contemporanis del pare fundador. Llavors, l'electricitat atmosfèrica és alta o baixa tensió?
Segons el model de condensador ja esmentat, la diferència de potencial entre les plaques a escala planetària hauria de formar un camp elèctric. De fet, la superfície de la Terra carregada negativament d'una banda i la ionosfera carregada positivament formen un camp d' alta intensitat. Els fenòmens elèctrics als núvols creen enormes càrregues espacials només a la part baixa de l'atmosfera. Per tant, la força del camp a la superfície terrestre és molt més gran que, per exemple, a una alçada de 10 km.
Òbviament, un camp elèctric d'aquesta intensitat genera potents corrents de descàrrega que un observador sense experiència pot veure durant una tempesta normal a latituds mitjanes. Per tant, la tensió al canal de descàrrega és alta.
Llums de Sant Elmo
A més de l'espurna, a l'atmosfera hi ha una descàrrega de corona que, per tradició històrica, rep el nom de focs de Sant Elm. Sembla pinzells o raigs lluminosos als extrems d'objectes alts, com pals de vaixells, torres, etc. A més, aquest fenomen només es pot observar a la foscor. El motiu de l'aparició de les llums de Sant Elm és un augment de la intensitat del camp elèctric de l'entorn, per exemple, quan s'apropa o durant una tempesta, tempesta, neu, etc.
Una descàrrega així pot sermolt fàcil d'arribar a casa. De fet, l'electricitat atmosfèrica de fer-ho tu mateix és una qüestió molt senzilla. Per exemple, pots treure un jersei sintètic i començar a portar-hi una agulla. Des d'una certa distància, apareixerà una descàrrega a la seva punta, que es pot observar clarament en plena foscor.
Bola de foc
Una altra manifestació de la tempesta és una descàrrega de gas, normalment de forma esfèrica. Estem parlant del llamp de bola, que és un fenomen natural únic i molt rar. Els científics encara no es poden posar d'acord en una justificació teòrica adequada de l'existència d'aquest fenomen. I fins al 2012, no hi havia cap prova documental de la realitat dels llamps de boles. Sigui com sigui, aquest és un altre misteri de l'atmosfera terrestre amb el qual els científics encara estan lluitant.
Factor ambiental
Ja s'ha dit més amunt sobre l'impacte dels llamps en diferents tipus d'activitats humanes. L'electricitat atmosfèrica com a factor ambiental és un punt molt important, que també s'ha de parlar. Des del punt de vista del desenvolupament humà dels diferents recursos que li proporciona el planeta Terra, el medi aeri li dóna l'oportunitat de mantenir l'existència com a espècie.
La presència d'un camp elèctric a l'atmosfera té moltes conseqüències desagradables per a les activitats humanes. Alguns d'ells són força inofensius, però moltes manifestacions obliguen les millors ments d'enginyeria a trobar maneres efectives de pacificar forces formidables.natura.
Seguretat de la vida
L'electricitat atmosfèrica i la seva protecció és el tema més important que s'hauria de parlar en el context de l'ecologia. Naturalment, les més perilloses són les descàrregues d'espurnes més potents, com els llamps. I això no només s'aplica a les seves varietats terrestres. Els llamps intranúvols representen una certa amenaça per a l'aviació civil i militar. D'una manera o una altra, tots els fenòmens atmosfèrics de descàrrega estan subjectes a una estreta observació i prevenció de possibles danys. Això ho fan serveis especials d'enginyeria a la mateixa aviació, construcció naval o protecció contra llamps d'edificis, centrals elèctriques, etc.
Energia gratuïta
Per últim, tornem al tema de l'energia pràcticament lliure que pot proporcionar l'electricitat atmosfèrica. Tesla, el famós mestre del llamp, va fer una gran quantitat d'investigacions per posar en pràctica aquest fenomen natural. Els seus treballs no van ser en va. Els enginyers moderns patenten diversos mètodes de producció d'energia a causa del fet que hi ha un camp elèctric potent prop de la superfície terrestre.
Un exemple sorprenent és un circuit amb un conductor posat a terra instal·lat verticalment, entre els extrems superior i inferior del qual apareix una diferència de potencial a causa de la mateixa presència del camp. Aquesta energia creada per ella es pot extreure formant una descàrrega corona controlada a l'extrem superior del conductor. Com a resultat, es pot mantenir el corrent al conductor, la qual cosa significa que és segur connectar-hi un consumidor.
Per tant, l'electricitat atmosfèrica, malgrat les amenaces existents per a l'activitat antropogènica normal, també obre grans perspectives per proporcionar a tota la humanitat energia pràcticament gratuïta.
