Shkenca moderne ka një rezervë relativisht të madhe njohurish për atmosferën e Tokës dhe shumëllojshmërinë e proceseve që ndodhin në të. Duket se e gjithë kjo duhet të hulumtohet mirë dhe të modelohet me përpikëri në laboratorë të favorizuar nga shkencëtarët. Sidoqoftë, rezulton se deri më tani nuk ka një pamje të qartë, të paqartë të një fenomeni të tillë si energjia elektrike atmosferike. Përkundrazi, ka disa modele, secila prej të cilave ka të mirat dhe të këqijat e veta.
Pak histori
Personi që qëndroi në origjinën e studimit dhe konfirmoi shkencërisht, në fakt, ekzistencën e këtij fenomeni, është ideologu me famë botërore i formimit të Shteteve të Bashkuara - Benjamin Franklin. Në të vërtetë, elektriciteti atmosferik si fenomen fizik ishte para tij në fazën e llogaritjeve hipotetike. Një nga Etërit Themelues të Amerikës ishte i pari që tregoi praninë e tij në ajër, dhe gjithashtu shpjegoi arsyetshfaqja e rrufesë. Gjëja më interesante në këtë histori është fakti se Franklin përdori një qift me një tel të veçantë me majë për ta vërtetuar këtë.
Duke mbledhur energji elektrike në këtë mënyrë, ai mori një shkarkesë shkëndijë, duke hapur çelësin në qarkun më të thjeshtë të tokëzimit. Një mënyrë e thjeshtë për të vërtetuar praninë e grimcave të ngarkuara në atmosferë, megjithatë, në asnjë mënyrë nuk i heq meritat e këtij politikani të madh, si dhe shkencëtarit, në zbulimin e fenomenit natyror të konsideruar këtu. Më pas, fizikanët në mbarë botën filluan të konfirmojnë rezultatet e tyre me eksperimentet e tyre të këtij lloji.
Çfarë është elektriciteti atmosferik?
Ky është një kombinim i proceseve të ndryshme të shkaktuara nga prania e grimcave të ngarkuara në ajrin që rrethon Tokën. Shkencëtarët hetojnë fenomene të tilla si fusha elektrike e atmosferës, intensiteti i saj, rrymat që ekzistojnë në lidhje me këtë, ngarkesat hapësinore dhe shumë pika të tjera. Për shembull, faktorët meteorologjikë, mjedisorë, ndikimi në degë të ndryshme të veprimtarisë antropologjike njerëzore: aviacioni, industria, bujqësia, etj.
Analogji fizike e përshtatshme
Planeti ynë në një përafrim shumë të përafërt është një kondensator i madh sferik. Kjo është pajisja më e thjeshtë që mund të ruajë energji elektrike. Jonosfera dhe vetë sipërfaqja e tokës mund të konsiderohen si pllakat e një kondensatori gjigant. Në këtë rast, ajri vepron si izolues, i cili në kushte normale kapërçueshmëri elektrike shumë e ulët. Sipërfaqja e tokës është e ngarkuar negativisht, ndërsa jonosfera është e ngarkuar pozitivisht.
Ndërsa midis pllakave të një kondensatori konvencional, këtu formohet një fushë elektrike, e cila ka karakteristika krejtësisht unike. Për shembull, intensiteti i tij është maksimal pranë sipërfaqes së tokës, duke u zvogëluar në mënyrë eksponenciale me rritjen e lartësisë. Nga rruga, tashmë në 10 kilometra mbi nivelin e detit, vlera e tij është 30 herë më e ulët. Kjo fushë në thelb formon të gjithë shumëllojshmërinë e fenomeneve, të bashkuara nën emrin e përgjithshëm "energjia elektrike atmosferike".
Ky është një nga modelet më të zakonshme në botën moderne shkencore. Ajo quhet teoria e Wilson-it. Ekziston edhe një hipotezë e paraqitur nga shkencëtari sovjetik Frenkel, sipas së cilës jonosfera nuk luan ndonjë rol të rëndësishëm në krijimin e fushës elektrike. Ai besonte se ajo është formuar kryesisht për shkak të ndërveprimit të sipërfaqes së tokës dhe reve, si dhe polarizimit të tyre.
Gjenerator natyror
Por nëse kthehemi te modeli i kondensatorit, i cili ofron jo vetëm një analogji të mirë, por edhe mundësi teorike për krijimin e burimeve të energjisë praktikisht të lirë, atëherë energjia elektrike atmosferike shfaqet në vetëm disa procese bazë. Konsideroni më të rëndësishmet.
Së pari, këto janë të ashtuquajturat rryma rrjedhjeje. Sa për një kondensator konvencional, këto janë fenomene parazitare që ulin efektivitetin e tij në ruajtjen e ngarkesës. Në rastin e atmosferës, këto janë rryma konvektive të formuara, për shembull, nëzonat me stuhi dhe stuhi. Forca e tyre arrin dhjetëra mijëra amper, dhe, pavarësisht kësaj, ndryshimi i mundshëm midis sipërfaqes së tokës dhe jonosferës nuk përjeton ndonjë ndryshim të rëndësishëm, duke ruajtur, natyrisht, forcën e fushës. Në një qark elektrik që përmban një kondensator, kjo është e mundur vetëm me një gjenerator shtesë.
Duke ndjekur logjikën, ia vlen të supozohet prania e diçkaje të ngjashme në rastin e atmosferës së Tokës. Në të vërtetë, ekziston një burim i tillë energjie. Kjo është fusha magnetike e planetit tonë, e cila, duke u rrotulluar me të në një rrymë rrezatimi diellor, krijon një gjenerator të fuqishëm. Nga rruga, ekziston një ide për të përdorur energjinë e saj, duke përdorur vetëm energjinë elektrike atmosferike. Energjia e lirë është një stimul tepër i fuqishëm për zhvillimin e mendimit shkencor në të gjitha fushat e veprimtarisë njerëzore. Kjo prirje nuk e ka anashkaluar fizikën e dukurive atmosferike. Por më shumë për këtë më vonë.
Stuhitë
Procesi tjetër interesant dhe i rëndësishëm në atmosferë janë shkarkimet e gazit të shkëndijës që shoqërojnë stuhitë. Ashtu si rrymat konvektive, ky është një fenomen parazitar nga pikëpamja e modelit të kondensatorit të fushës elektrike të krijuar midis sipërfaqes së Tokës dhe jonosferës. Dhe kjo, për fat të keq, nuk është aspak e kufizuar në ndikimin negativ të fenomeneve të shkarkimit në atmosferë. Këtu duhet theksuar rreziku i rrufesë për objektet tokësore të aktivitetit antropogjen, duke përfshirë ndikimin shkatërrues të goditjeve dhe mbingarkesave termike që shoqërojnë këtë fenomen të frikshëm.
Zippers
Dëshmi e natyrës elektrike të rrufesë, e vërtetuar në mënyrë kaq eleganteFranklin, formon një pyetje logjike. Me shumë mundësi, ai shqetësoi edhe bashkëkohësit e babait themelues. Pra, a është elektriciteti atmosferik tension i lartë apo i ulët?
Sipas modelit të kondensatorit të përmendur tashmë, ndryshimi potencial midis pllakave në një shkallë planetare duhet të formojë një fushë elektrike. Në të vërtetë, sipërfaqja e ngarkuar negativisht e Tokës nga njëra anë dhe jonosfera e ngarkuar pozitivisht formojnë një fushë me intensitet të lartë. Fenomenet elektrike në retë krijojnë ngarkesa të mëdha hapësinore vetëm në pjesën e poshtme të atmosferës. Prandaj, forca e fushës në sipërfaqen e tokës është shumë më e madhe se, për shembull, në një lartësi prej 10 km.
Natyrisht, një fushë elektrike e këtij intensiteti gjeneron rryma të fuqishme shkarkimi që një vëzhgues i papërvojë mund t'i shohë gjatë një stuhie të zakonshme në gjerësi të mesme gjeografike. Prandaj, voltazhi në kanalin e shkarkimit është i lartë.
Dritat e Shën Elmos
Përveç shkëndijës, në atmosferë ka një rrjedhje korona, e cila, për shkak të traditës historike, quhet zjarret e Shën Elmos. Duket si furça apo trarë ndriçues në skajet e objekteve të larta, si direkët e anijeve, kullat etj. Për më tepër, ky fenomen mund të vërehet vetëm në errësirë. Arsyeja e shfaqjes së dritave të Shën Elmos është rritja e fuqisë së fushës elektrike të mjedisit, për shembull, kur afrohet ose gjatë një stuhie, stuhie, stuhi bore, etj.
Një shkarkim i tillë mund të jetëmjaft e lehtë për t'u marrë në shtëpi. Në të vërtetë, energjia elektrike atmosferike bëjeni vetë është një çështje shumë e thjeshtë. Për shembull, mund të hiqni një pulovër sintetike dhe të filloni t'i vini një gjilpërë. Nga një distancë e caktuar, një shkarkesë do të shfaqet në majë të saj, e cila mund të vërehet qartë në errësirë të plotë.
Fireball
Një tjetër manifestim i stuhisë është një shkarkim gazi, zakonisht me një formë sferike. Bëhet fjalë për rrufenë e topit, e cila është një fenomen natyror unik dhe shumë i rrallë. Shkencëtarët ende nuk mund të bien dakord për një justifikim adekuat teorik për ekzistencën e këtij fenomeni. Dhe deri në vitin 2012, nuk kishte asnjë provë dokumentare për realitetin e rrufesë së topit. Sido që të jetë, ky është një tjetër mister i atmosferës së Tokës me të cilin shkencëtarët ende po luftojnë.
Faktori mjedisor
Është thënë tashmë më lart për ndikimin e rrufesë në lloje të ndryshme të aktiviteteve njerëzore. Energjia elektrike atmosferike si faktor mjedisor është një pikë shumë e rëndësishme, e cila gjithashtu duhet diskutuar. Nga pikëpamja e zhvillimit njerëzor të burimeve të ndryshme që i ofron planeti Tokë, mjedisi ajror i jep atij mundësinë të ruajë ekzistencën si specie.
Prania e një fushe elektrike në atmosferë ka shumë pasoja të pakëndshme për aktivitetet njerëzore. Disa prej tyre janë mjaft të padëmshme, por shumë manifestime i detyrojnë mendjet më të mira inxhinierike të gjejnë mënyra efektive për të qetësuar forcat e frikshme.natyra.
Siguria e jetës
Elektriciteti atmosferik dhe mbrojtja prej tij është çështja më e rëndësishme që duhet diskutuar në kontekstin e ekologjisë. Natyrisht, më të rrezikshmet janë shkarkimet më të fuqishme të shkëndijave, si rrufeja. Dhe kjo vlen jo vetëm për varietetet e tyre tokësore. Rrufeja brenda reve përbën një kërcënim të caktuar për aviacionin civil dhe ushtarak. Në një mënyrë apo tjetër, të gjitha dukuritë atmosferike të shkarkimit i nënshtrohen vëzhgimit nga afër dhe parandalimit të dëmtimeve të mundshme. Kjo bëhet nga shërbime të veçanta inxhinierike në të njëjtin aviacion, ndërtim anijesh ose mbrojtje nga rrufetë e ndërtesave, termocentraleve, etj.
Energji falas
Më në fund, le t'i kthehemi çështjes së energjisë praktikisht falas që mund të sigurojë energjia elektrike atmosferike. Tesla, mjeshtri i famshëm i rrufesë, bëri një sasi të madhe kërkimesh për ta vënë në praktikë këtë fenomen natyror. Puna e tij nuk ishte e kotë. Inxhinierët modernë patentojnë metoda të ndryshme të prodhimit të energjisë për faktin se ekziston një fushë elektrike e fuqishme pranë sipërfaqes së tokës.
Një shembull i mrekullueshëm është një qark me një përcjellës të tokëzuar të instaluar vertikalisht, midis skajeve të sipërme dhe të poshtme të të cilit shfaqet një ndryshim potencial për shkak të së njëjtës prani të fushës. Kjo energji e krijuar prej tij mund të nxirret duke formuar një shkarkesë të kontrolluar të koronës në skajin e sipërm të përcjellësit. Si rezultat, rryma mund të mbahet në përcjellës, që do të thotë se është e sigurt të lidhni një konsumator me të.
Kështu, elektriciteti atmosferik, pavarësisht nga kërcënimet ekzistuese ndaj aktivitetit normal antropogjen, gjithashtu hap perspektiva të mëdha për t'i siguruar të gjithë njerëzimit energji praktikisht falas.
