Müasir elm Yer atmosferi və orada baş verən proseslərin müxtəlifliyi haqqında nisbətən böyük bilik ehtiyatına malikdir. Belə görünür ki, bütün bunlar elm adamlarının bəyəndiyi laboratoriyalarda yaxşı tədqiq edilməli və diqqətlə modelləşdirilməlidir. Lakin məlum olur ki, indiyədək atmosfer elektriki kimi bir fenomenin aydın, birmənalı mənzərəsi yoxdur. Əksinə, hər birinin müsbət və mənfi tərəfləri olan bir neçə model var.
Bir az tarix
Tədqiqatın başlanğıcında dayanan və əslində bu fenomenin mövcudluğunu elmi şəkildə təsdiqləyən şəxs ABŞ-ın formalaşmasının dünyaca məşhur ideoloqu Bencamin Franklindir. Həqiqətən də, fiziki bir hadisə kimi atmosfer elektrik enerjisi ondan əvvəl hipotetik hesablamalar mərhələsində idi. Amerikanın Qurucu Atalarından biri ilk olaraq havada varlığını nümayiş etdirdi və səbəblərini də açıqladı.ildırımın baş verməsi. Bu hekayənin ən maraqlı tərəfi Franklinin bunu sübut etmək üçün üzərində xüsusi uclu məftil olan uçurtmadan istifadə etməsidir.
Bu şəkildə elektrik cərəyanı toplayaraq o, ən sadə torpaqlama dövrəsində açarı açaraq qığılcım boşalması aldı. Atmosferdə yüklü zərrəciklərin mövcudluğunu sübut etməyin sadə yolu, lakin burada nəzərdən keçirilən təbiət hadisəsinin kəşfində bu böyük siyasətçinin, eləcə də alimin xidmətlərindən heç bir şəkildə xələl gətirmir. Sonradan bütün dünyada fiziklər öz nəticələrini bu cür təcrübələrlə təsdiqləməyə başladılar.
Atmosfer elektriki nədir?
Bu, Yer kürəsini əhatə edən havada yüklü hissəciklərin olması nəticəsində yaranan müxtəlif proseslərin məcmusudur. Alimlər atmosferin elektrik sahəsi, onun intensivliyi, bununla bağlı mövcud olan cərəyanlar, kosmik yüklər və bir çox başqa məqamları araşdırırlar. Məsələn, meteoroloji, ətraf mühit amilləri, insanın antropoloji fəaliyyətinin müxtəlif sahələrinə təsiri: aviasiya, sənaye, kənd təsərrüfatı və s.
Rahat fiziki analogiya
Planetimiz çox təxmini olaraq nəhəng sferik kondansatördür. Bu, elektrik enerjisini saxlaya bilən ən sadə cihazdır. İonosfer və yer səthinin özü nəhəng bir kondansatörün lövhələri kimi qəbul edilə bilər. Bu vəziyyətdə hava normal şəraitdə olan bir izolyator kimi çıxış edirçox aşağı elektrik keçiriciliyi. Yerin səthi mənfi, ionosfer isə müsbət yüklüdür.
Adi kondansatörün lövhələri arasında olduğu kimi burada da tamamilə unikal xüsusiyyətlərə malik elektrik sahəsi əmələ gəlir. Məsələn, onun intensivliyi yer səthinin yaxınlığında maksimumdur, artan hündürlüklə eksponent olaraq azalır. Yeri gəlmişkən, artıq dəniz səviyyəsindən 10 kilometr yüksəklikdə onun dəyəri 30 dəfə aşağıdır. Bu sahə, əsasən, "atmosfer elektriki" ümumi adı altında birləşən bütün müxtəlif hadisələri təşkil edir.
Bu, müasir elm dünyasında ən çox yayılmış modellərdən biridir. Bu, Wilson nəzəriyyəsi adlanır. Sovet alimi Frenkelin irəli sürdüyü bir fərziyyə də var ki, ona görə ionosfer elektrik sahəsinin yaranmasında heç bir mühüm rol oynamır. O hesab edirdi ki, o, əsasən yer səthinin və buludların qarşılıqlı təsiri, həmçinin onların qütbləşməsi nəticəsində əmələ gəlir.
Təbii Generator
Lakin nəinki yaxşı bənzətmə, həm də praktiki olaraq sərbəst enerji mənbələri yaratmaq üçün nəzəri imkanlar təqdim edən kondansatör modelinə qayıtsaq, atmosfer elektriki yalnız bir neçə əsas prosesdə özünü göstərir. Ən vacibini nəzərdən keçirin.
İlk növbədə bunlar sızma cərəyanları adlanan cərəyanlardır. Adi bir kondansatörə gəldikdə, bunlar yükün saxlanmasında effektivliyini azaldan parazitar hadisələrdir. Atmosfer vəziyyətində bunlar, məsələn, içərisində əmələ gələn konvektiv cərəyanlardırqasırğa və tufan zonaları. Onların gücü on minlərlə amperə çatır və buna baxmayaraq, yerin səthi ilə ionosfer arasındakı potensial fərq, əlbəttə ki, sahə gücünü qoruyaraq, heç bir əhəmiyyətli dəyişiklik hiss etmir. Tərkibində kondansatör olan elektrik dövrəsində bu, yalnız əlavə generatorla mümkündür.
Məntiqə əsasən, Yer atmosferi vəziyyətində oxşar bir şeyin mövcudluğunu güman etməyə dəyər. Həqiqətən də belə bir enerji mənbəyi var. Bu, günəş radiasiyası axınında onunla birlikdə fırlanan, güclü bir generator yaradan planetimizin maqnit sahəsidir. Yeri gəlmişkən, sadəcə atmosfer elektrikindən istifadə edərək onun enerjisindən istifadə etmək fikri var. Sərbəst enerji insan fəaliyyətinin bütün sahələrində elmi fikrin inkişafı üçün inanılmaz dərəcədə güclü stimuldur. Bu tendensiya atmosfer hadisələrinin fizikasından yan keçməmişdir. Amma bu haqda daha sonra.
Tufanlar
Atmosferdəki növbəti maraqlı və vacib proses tufanla müşayiət olunan qığılcım qazı atılmalarıdır. Konvektiv cərəyanlar kimi bu da Yer səthi ilə ionosfer arasında yaranan elektrik sahəsinin kondansatör modeli baxımından parazitar hadisədir. Və bu, təəssüf ki, atmosferdəki boşalma hadisələrinin mənfi təsiri ilə məhdudlaşmır. Burada antropogen fəaliyyətin yerüstü obyektləri üçün ildırım çaxması təhlükəsi, o cümlədən bu nəhəng fenomeni müşayiət edən şokun dağıdıcı təsiri və termal yüklənmələr qeyd edilməlidir.
Fermuarlar
Şimşək çaxmasının elektrik təbiətinin sübutu, o qədər zərif şəkildə sübut edilmişdirFranklin, bir məntiqi sual meydana gətirir. Çox güman ki, o, hətta qurucu atanın müasirlərini də narahat edirdi. Beləliklə, atmosfer elektrik enerjisi yüksəkdir, yoxsa aşağı gərginlik?
Artıq qeyd olunan kondansatör modelinə görə, planet miqyasında lövhələr arasındakı potensial fərq elektrik sahəsi əmələ gətirməlidir. Həqiqətən də, bir tərəfdən Yerin mənfi yüklü səthi və müsbət yüklü ionosfer yüksək intensivlik sahəsini təşkil edir. Buludlardakı elektrik hadisələri atmosferin yalnız aşağı hissəsində böyük kosmik yüklər yaradır. Buna görə də, yer səthində sahənin gücü, məsələn, 10 km hündürlükdən qat-qat böyükdür.
Aydındır ki, bu intensivliyin elektrik sahəsi orta enliklərdə adi tufan zamanı təcrübəsiz bir müşahidəçinin görə biləcəyi güclü boşalma cərəyanları yaradır. Buna görə boşalma kanalında gərginlik yüksəkdir.
Müqəddəs Elmonun İşıqları
Atmosferdə qığılcımla yanaşı tac boşalması da var ki, bu da tarixi ənənəyə görə Müqəddəs Elmo yanğınları adlanır. Gəmi dirəkləri, qüllələr və s. kimi hündür obyektlərin uclarında fırçalar və ya işıq saçan şüalara bənzəyir. Üstəlik, bu fenomeni yalnız qaranlıqda müşahidə etmək olar. Müqəddəs Elmo işıqlarının görünməsinin səbəbi ətraf mühitin elektrik sahəsinin gücünün artmasıdır, məsələn, tufan, tufan, qar fırtınası və s. yaxınlaşdıqda və ya zamanı.
Belə boşalma ola bilərevdə əldə etmək olduqca asandır. Həqiqətən, atmosfer elektrikini özünüz etmək çox sadə bir məsələdir. Məsələn, sintetik sviteri çıxarıb ona iynə gətirməyə başlaya bilərsiniz. Müəyyən məsafədən onun ucunda tam qaranlıqda aydın şəkildə müşahidə oluna bilən boşalma görünəcək.
Fireball
Başqa bir tufan təzahürü adətən sferik formada olan qaz boşalmasıdır. Söhbət nadir və çox nadir təbiət hadisəsi olan top ildırımından gedir. Elm adamları hələ də bu fenomenin mövcudluğu üçün adekvat nəzəri əsaslandırma ilə razılaşa bilmirlər. Və 2012-ci ilə qədər top ildırımının reallığına dair heç bir sənədli sübut yox idi. Nə olursa olsun, bu, elm adamlarının hələ də mübarizə apardığı Yer atmosferinin başqa bir sirridir.
Ekoloji faktor
İldırımın müxtəlif növ insan fəaliyyətlərinə təsiri haqqında yuxarıda artıq deyilib. Ətraf mühit faktoru kimi atmosfer elektriki çox vacib bir məqamdır və bu da müzakirə edilməlidir. Yer planetinin ona verdiyi müxtəlif resursların insan inkişafı nöqteyi-nəzərindən hava mühiti ona bir növ kimi mövcudluğunu davam etdirmək imkanı verir.
Atmosferdə elektrik sahəsinin olması insan fəaliyyəti üçün bir çox xoşagəlməz nəticələrə səbəb olur. Onlardan bəziləri olduqca zərərsizdir, lakin bir çox təzahürlər ən yaxşı mühəndis zehinlərini nəhəng qüvvələri sakitləşdirməyin təsirli yollarını tapmağa məcbur edir.təbiət.
Həyat təhlükəsizliyi
Atmosfer elektriki və ondan qorunma ekologiya kontekstində müzakirə edilməli olan ən mühüm məsələdir. Təbii ki, ən təhlükəlisi, ildırım kimi ən güclü qığılcım boşalmalarıdır. Və bu, təkcə onların yerüstü sortlarına aid deyil. Buluddaxili ildırım mülki və hərbi aviasiya üçün müəyyən təhlükə yaradır. Bu və ya digər şəkildə, bütün boşalma atmosfer hadisələri yaxından müşahidəyə və mümkün zərərin qarşısının alınmasına məruz qalır. Bu, eyni aviasiya, gəmiqayırma və ya binaların, elektrik stansiyalarının və s. ildırımdan mühafizədə xüsusi mühəndislik xidmətləri tərəfindən həyata keçirilir.
Pulsuz enerji
Nəhayət, atmosfer elektrik enerjisinin təmin edə biləcəyi praktiki olaraq pulsuz enerji məsələsinə qayıdaq. Məşhur ildırım ustası Tesla bu təbiət hadisəsini praktikada tətbiq etmək üçün çoxlu araşdırmalar apardı. Onun zəhməti hədər getmədi. Müasir mühəndislər yer səthinin yaxınlığında güclü elektrik sahəsinin olması səbəbindən enerji istehsalının müxtəlif üsullarını patentləşdirirlər.
Çarpıcı bir nümunə, sahənin eyni olması səbəbindən yuxarı və aşağı ucları arasında potensial fərqin göründüyü şaquli şəkildə quraşdırılmış torpaqlanmış keçirici ilə bir dövrədir. Onun yaratdığı bu enerji keçiricinin yuxarı ucunda idarə olunan tac boşalması yaratmaqla çıxarıla bilər. Nəticədə cərəyan keçiricidə saxlanıla bilər, yəni istehlakçının ona qoşulması təhlükəsizdir.
Beləliklə, atmosfer elektrik enerjisi normal antropogen fəaliyyət üçün mövcud təhlükələrə baxmayaraq, həm də bütün bəşəriyyəti praktiki olaraq pulsuz enerji ilə təmin etmək üçün böyük perspektivlər açır.
