persoanelor interesate 1. fulger de energie electrică pentru o lungă perioadă de timp. Primul a studiat energia electrică furtunoasă Mikhail Lomonosov (1711-1765) și Benjamin Franklin (1706-1790). Clematis legată origine a electricității atmosferice cu ascendentă și descendentă curenților de aer. Franklin a demonstrat în 1753 natura electrică a fulgere și identitatea energiei electrice terestre și atmosferice. El a inventat paratrăsnetul în 1750.
În secolul XX, a fost făcută o cantitate imensa de cercetare asupra energiei electrice atmosferice. Imaginea reală a fost atât de complex încât este încă o teorie a energiei electrice atmosferice, în general, și furtună de energie electrică, în special, un caracter semi-calitativ.
2. Distribuția taxelor într-un nor de furtună. În timp ce norul nu se formează și nu cad din precipitații de particule, nor cea mai mare parte neutră. Numai formarea particulelor de precipitații nor destul de mari sunt separate particulele încărcate opus. Ca urmare, taxele volumetrice semnificative sunt formate în nor.
Odată cu începutul separării particulelor într-un thundercloud în partea inferioară a locația înălțimea izotermei 0 ° acumula sarcini negative (ris.174). Mai sus -12 ° C izotermă de sarcini pozitive sunt acumulate. Stratul intermediar între izotermele 0 ° C și -12 ° C, amestecul este creat de sarcini pozitive și negative.
Ca urmare, un efect balloelektriches format mare sarcină spațiu pozitiv la partea de sus de nori de furtună. Între cum ar fi o sarcină spațială în interiorul norului, sau între un nor și pământul produce putere Nye câmp electric de până la 100 000 V / m. În aceste domenii, și există scântei electrice - fulgere.
3. fulger. Distinge 4 tipuri de fulgere: liniare, plate, chotochnaya, cu bile.
fulgere liniare apare cel mai des. Forma sa - în zig-zag, arbore ramificat, bandă. Lungimea medie a părții vizibile a unui fulger 2-3 km. Lungimea fermoarului dintre nori pot fi 15-20 de km. Diametrul mediu al canalului de trăsnet este de aproximativ 15 cm.
Lightning percepută de ochi ca un flash, de fapt reprezintă evacuarea intermitentă, constând dintr-un număr de cifre distincte - impulsuri, număr care poate fi de până la 50. Durata unui impuls individual 50-100 microsecunde, distanța medie între 0,03 s. Full lungime fermoar, în funcție de numărul de impulsuri individuale pot fi de până la 1,5. Cel mai adesea este de aproximativ 0,2 s.
Cantitatea de energie electrică care curge în timpul unui fulger, poate fi de până la 50 cu o valoare medie Cl 20 Cl. Deoarece durata fulgerului este mică, curentul în fulgerul poate ajunge la 10 5 latitudini temperate Amp, curentul mediu este de aproximativ 10 aprilie A. Aproximativ ¾ din fulgerul pe pământ suportă sarcini negative, și ¼ - pozitiv.
fulgere liniare însoțite de un zgomot sunete - tunete. Aceasta are loc deoarece în timpul trăsnet creșterea actuală rapidă a canalului său aproape instantaneu încălzit până la 10 000-20 000 ° C. Creșterea explozivă a presiunii în gazul duce la apariția undei sonore. Distanța medie la care se aude tunete, 15-20 km. Atunci când fulgerul lovește solul în apropierea observatorului, Thunder are caracterul unui accident vascular cerebral puternic și sacadat. Odată cu creșterea distanței din cauza sunetului reflexii apar asurzitor.
fermoar plat este spațiu de descărcare Lungime în interiorul norului. Însoțită de o strălucire difuză slabă. Sunetul este aproape absent sau foarte slab. Poporul fulgerul plat cunoscut sub numele de fulger. Cel mai adesea, fulgere observate la sfârșitul verii.
Chotochnaya fermoar apare după descărcare prin scânteie intensă și reprezintă un lanț de bile cu un diametru de 10-30 »10 cm.
Distanța dintre bile este de obicei mai mic decât diametrul lor. Durata chotochnoy fulgere aproximativ 0,5. Există o foarte rare și, prin urmare, nu a fost studiată.
fulgere globulare se observă mai des chotochnoy, dar toate observațiile pe ea sunt aleatorii și în mare parte calitative. Ea are forma unui diametru luminos minge de la câțiva centimetri la câțiva metri, de obicei 10-20 cm, la fel ca plutind în atmosferă sau pe suprafața obiectelor, pentru care stabilește.
Complexitatea studierii fulger globular constau în faptul că, până de curând, nu este posibil să se recreeze în laborator. Există mai multe modele de zeci de fulgere globulare, dar nici unul dintre ele nu poate fi considerată definitivă.
Ionii în atmosferă. La mijlocul secolului al XVIII-lea. la scurt timp după inventarea condensatorului (P. Pieter van Musschenbroek. 1745), sa observat că organismul încărcat își pierde treptat încărcătura în aer. Sharl Kulon în 1785 a constatat că rata de scădere a taxei este proporțională cu mărimea taxei, Þ . (23,1)
În cazul în care un - coeficient de proporționalitate se numește coeficient de dispersie. - o taxă inițială.
Abia la sfârșitul secolului al XIX-lea. Acest fenomen a fost explicat prin drenarea de încărcare, astfel încât aerul atmosferic conține mici particule încărcate pozitiv și negativ - ioni (din ionul greacă -. Mers pe jos). În prezent, toate ionii atmosferice sunt împărțite în două clase: ioni ușoare și grele.
Ionii de lumină sunt formate din molecule neutre de aer, care sunt ionizate, adică pierderea de electroni prin radiație cosmică sau radiație radioactivă a pământului. Molecula este transformată într-un ion încărcat pozitiv și electroni separate în timpul nu mai mult de 10 -5 secunde este atașat la o altă moleculă, transformând-o într-un ion încărcat negativ. Acest lucru produce ioni pozitivi și negativi cu mase similare.
ioni grei sunt formate din particule de aerosoli, care sunt ele însele atașate în mod normal la un ion slab. ioni grei dimensiunea de aproximativ 6 x 10 -8 m.
Deși concentrațiile de ioni ușoare și grele sunt, în general, puțin diferite unele de altele, conductivitatea aerului la 90-95% se datorează ionilor plămânilor datorită mobilității lor ridicate.
2. ionosferei. Odată cu creșterea înălțimii exterioară crește de conductivitate. Deoarece înălțimea de 30 km sau mai mulți electroni produși din procesul de ionizare, datorită concentrațiilor scăzute de molecule de aer pot exista pentru o lungă perioadă de timp într-o stare liberă. n concentrația lor în timpul zilei, la o înălțime de 60-70 km 3 ajunge la 10 electroni / cm 3. Odată cu creșterea înălțimii h concentrației de electroni crește până la nmax = maximum 10 iunie electroni / cm3 la aproximativ 300 km (ris.175).
În ceea ce privește undele radio în ionosferă datorită prezenței electronilor liberi se comportă ca un mediu, al cărui indice de refracție este mai mică decât straturile inferioare dispuse de aer slab ionizată. Prin urmare, incidentul undelor radio pe ionosferei din suprafața Pământului suferă reflexie internă totală.
Cu cât lungimea I a undelor radio, cu atât mai puțin acestea sunt absorbite de ionosferă la reflecție, cu atât mai bine asigurat prin intermediul lor de telecomunicații.
Lungimea de undă mai scurte de 10 m sunt puternic absorbite de ionosferă, intensitatea lor în reflecție cade, astfel încât aparatul de radio pe unde scurte, la distanțe mai mari linia de vedere, devine instabil.
3. câmp electric global în atmosferă.
Suprafețele echipotențiale construite cu un pas constant sunt prezentate în ris.177. Cel mai îndeaproape acestea sunt poziționate la suprafața Pământului. Acest lucru se datorează faptului că conductivitatea aerului din suprafața Pământului este minimă. Odată cu creșterea înălțimii crește conductivitate electrică rapid.
4. încărcare verticală volumetrica și curent în atmosferă. Modificarea intensității E a câmpului electric al atmosferei datorită prezenței în atmosferă a sarcinilor electrice în vrac.
Global vectorul E al câmpului electric este îndreptat vertical în jos. curgerea sa prin suprafața laterală a cilindrului este zero. Curgerea prin baza de jos este pozitiv, deoarece vectorul normal de n este paralelă cu vectorul E. n --E. Nniz = ES.
Curgerea prin baza superioară este negativ, deoarece n -¯E. Presupunând că la înălțimea h + intensitatea câmpului dh este egal cu E + dE. Obținem Nverh = - (E + dE) S. aici
Aici GRADE = dEçdh - gradientul câmpului electric. Cu cât câmpul variază în funcție de altitudine, cu atât mai mare gradient, și cu atât mai mare această locație ocupă spațiu de densitate r.
Pe ris.179 arată r relația (h). Amploarea numărului de sarcină spațială r exprimat sarcina electrica elementara e în 1 cm 3 de aer. Cu înălțimea densității de sarcină spațială scade rapid.
Calculele arată că, în coloana de aer de 1 cm2 și o înălțime de 9 km de încărcare spațiu 7 izolare x 10 May e. Aceasta corespunde aproximativ cu o densitate de încărcare de suprafață pe suprafață.
taxa spațiu de aer - aceasta taxa necompensate. În cazul în care ionii pozitivi și negativi și electroni liberi sunt recombinate într-o anumită sumă, ei ar fi ionii pozitivi care recombinarea nu ar găsi perechea. Acești ioni în exces și formează aerului de supraalimentare voluminos.
Deoarece ionii de aer și electronii sunt în câmpul electric al atmosferei, sub acțiunea forțelor electrice care derivă. ioni pozitivi - din partea de sus în jos, electroni si ioni negativi - de jos în sus. Există un curent de conducție verticală i în atmosferă. Spre deosebire de intensitate E și volumul densitatea de sarcină r. care scad cu înălțimea, curentul de conducere cu greu se schimbă odată cu înălțimea (într-un strat de aproximativ 0-30 km). Densitatea medie este de aproximativ 2 x 10 -1 2 A / m 2 curent pe întreaga suprafață a Pământului 1800 A.
În cazul în care nu au existat mecanisme de separare de încărcare, atunci când o astfel de sarcină de curent suprafața Pământului să se scurgă în timpul t = qçi = 5,7 × 10 mai ç 1,8 × 10 martie „5¸7 minute. Având în vedere că taxa în medie a Pământului nu se schimbă, este evident că există mecanisme naturale pentru încărcarea condensatorului atmosferic. Această furtună nori. Rolul forțelor externe este jucat de aer în creștere, separarea taxelor.
Conform teoriei lui Wilson, propusă de el la sfârșitul secolului al XIX-lea. Pământul și actul ionosferă ca plăcile unui condensator, care este încărcat nori de furtună. Diferența potențială rezultată dintre electrozi produce un câmp electric al atmosferei.
10. Soldul curenți electrici între atmosfera și pământul. Distinge 4 tipuri de curenți electrici în atmosferă:
a. curent de conducere verticală,
b. de transport convectiva taxa de precipitare și aerosoli de curent,
în. Curent cu colți la putere ridicată câmpului ambiant,
, Curentul de trăsnet la suprafața pământului.
Dacă nu există decât actuala conducere atmosferică, ionosfera și potențialul de sol devin egale cu câteva ore. Dar câmpul electric la nivel mondial este în mod substanțial constantă. Acest lucru înseamnă că există procese prin care este compensat acest curent.
Deoarece curentul de conducere la sol aduce o sarcină pozitivă, în scopul de a păstra intactă totalul la nivel mondial a efectului de câmp electric alte procese trebuie să compenseze acest curent.
Cu toate varietate de procese și relația cu întreaga lor dependență de localizarea geografică și timpul anului, raportul dintre curenții din zona temperată sunt aproximativ în concordanță cu rezultatele obținute pentru Cambridge (Anglia). Mai jos sunt valorile taxei în coulombi, adus pe o suprafata de 1 km 2 pe an.
+60 C / km x 2 ani