O que é eletricidade atmosférica?

A ciência moderna tem relativamenteum grande estoque de conhecimento sobre a atmosfera da Terra e a diversidade de processos que ocorrem nela. Parece que tudo isso deve ser bem pesquisado e meticulosamente modelado nos laboratórios preferidos pelos cientistas. No entanto, verifica-se que até agora não há uma imagem clara e inequívoca de um fenômeno como a eletricidade atmosférica. Pelo contrário, existem vários modelos, cada um dos quais tem seus prós e contras.

Um pouco de história

A pessoa que ficou nas origens da pesquisa ecientificamente confirmado, de fato, a existência deste fenômeno, é o mundialmente famoso ideólogo dos Estados Unidos - Benjamin Franklin. De fato, a eletricidade atmosférica como um fenômeno físico estava antes dela no estágio de cálculos hipotéticos. Um dos pais fundadores da América mostrou pela primeira vez sua presença no ar e também explicou as causas do raio. A coisa mais interessante nessa história é o fato de que Franklin costumava provar uma pipa com um fio pontiagudo especial.

Coletando eletricidade dessa maneira, ele recebeudescarga de faísca, quebrando a chave em um esquema de aterramento simples. Uma maneira simples de provar a presença de partículas carregadas na atmosfera, no entanto, não diminui os méritos deste grande político, assim como o cientista em descobrir o fenômeno da natureza considerado aqui. Mais tarde, físicos de todo o mundo começaram a confirmar os resultados com seus próprios experimentos desse tipo.

O que é eletricidade atmosférica?

Este é um conjunto de diversos processos,causada pela presença de partículas carregadas no ar ao redor da Terra. Os cientistas investigam fenômenos como o campo elétrico da atmosfera, sua tensão, correntes, existentes em conexão com isto, cargas volumétricas e muitos outros momentos. Por exemplo, fatores ecológicos e meteorológicos influenciam vários ramos da atividade antropológica da humanidade: aviação, indústria, agricultura, etc.

Uma analogia física conveniente

Nosso planeta em uma aproximação muito aproximada éum enorme capacitor esférico. É o dispositivo mais simples capaz de preservar a energia elétrica. Como revestimento de um condensador gigante, é possível considerar a ionosfera e a própria superfície da Terra. Neste caso, o isolador é ar, que sob condições normais tem uma condutividade elétrica muito baixa. A superfície da Terra é carregada negativamente e a ionosfera é positiva.

Entre as placas de um capacitor convencional,aqui é formado um campo elétrico que possui características completamente únicas. Por exemplo, sua intensidade é máxima na superfície da Terra, diminuindo exponencialmente com o aumento da altitude. By the way, já a 10 quilômetros acima do nível do mar, seu valor é 30 vezes menor. Este campo basicamente forma toda a variedade de fenômenos unidos sob o nome geral de "eletricidade atmosférica".

Este é um dos mais comuns na modernao mundo científico dos modelos. É chamado a teoria de Wilson. Há também uma hipótese apresentada pelo cientista soviético Frenkel, segundo a qual a ionosfera não desempenha nenhum papel significativo na criação de um campo elétrico. Ele acreditava que ele é formado principalmente devido à interação da superfície e das nuvens da Terra, bem como sua polarização.

Gerador natural

Mas se você voltar ao modelo de capacitor,o que fornece não apenas uma boa analogia, mas também possibilidades teóricas para criar fontes de energia praticamente livre, então a eletricidade atmosférica se manifesta apenas em alguns processos básicos. Considere o mais importante.

A primeira é a chamada corrente de fuga. Quanto a um capacitor convencional, estes são fenômenos parasitários que reduzem sua eficácia na retenção de carga. No caso da atmosfera, estas são correntes convectivas que se formam, por exemplo, em áreas de furacões e tempestades. Sua força atinge dezenas de milhares de amplificadores e, apesar disso, a diferença de potencial entre a superfície da Terra e a ionosfera não experimenta nenhuma mudança significativa, preservando, é claro, a força do campo. Em um circuito elétrico contendo um capacitor, isso só é possível se houver um gerador adicional.

Seguindo a lógica, é necessário assumir a presença de algosemelhante no caso da atmosfera da Terra. E, de fato, existe essa fonte de energia. Este é o campo magnético do nosso planeta, que, girando com ele em um fluxo de radiação solar, cria um poderoso gerador. Aliás, existe a ideia de usar sua energia, usando apenas a eletricidade atmosférica. A energia livre é um estímulo incrivelmente poderoso para o desenvolvimento do pensamento científico em todas as áreas da atividade humana. Esta tendência não ultrapassou a física dos fenômenos atmosféricos. Mas mais sobre isso depois.

Tempestades

O próximo processo interessante e importanteque ocorrem na atmosfera são as descargas de gás de faísca que acompanham as tempestades. Como as correntes convectivas, este é um fenômeno parasitário em termos do modelo de capacitor do campo elétrico criado entre a superfície da Terra e a ionosfera. E isso, infelizmente, está longe de se limitar ao impacto negativo dos fenômenos de descarga na atmosfera. Aqui devemos notar o perigo de raios para os objetos terrestres de atividade antrópica, incluindo o impacto destrutivo do choque e das sobrecargas térmicas que acompanham este terrível fenômeno.

Relâmpagos

Evidência da natureza elétrica do raio, entãoelegantemente comprovado por Franklin, constitui uma questão lógica. Provavelmente, ele se preocupou até mesmo contemporâneos do pai fundador. Então, a eletricidade atmosférica é de alta ou baixa tensão?

De acordo com o modelo de capacitor já mencionado,A diferença de potencial entre as placas de uma escala planetária deve formar um campo elétrico. De fato, a superfície carregada negativamente da Terra, por um lado, e a ionosfera positivamente carregada, formam um campo de grande tensão. Fenômenos elétricos nas nuvens criam enormes cargas espaciais bem no fundo da atmosfera. Portanto, a intensidade de campo na superfície da Terra é muito maior do que, por exemplo, a uma altitude de 10 km.

Obviamente, um campo elétrico de tal intensidadeforma correntes de descarga poderosas que um observador inexperiente pode ver durante uma tempestade comum em latitudes médias. Portanto, a tensão no canal de descarga é alta.

Luzes de Saint Elmo

Além da faísca, uma corona é observada na atmosferauma descarga que, em virtude da tradição histórica, é chamada as luzes de Santo Elmo. Parece escovas ou raios luminosos nas extremidades de objetos altos, como mastros de navios, torres, etc. Além disso, esse fenômeno só pode ser observado no escuro. A causa das luzes de St. Elmo é um aumento no campo elétrico do ambiente, por exemplo, quando se aproxima ou durante tempestades, tempestades, nevascas, etc.

Tal descarga pode ser facilmente obtida emcondições de casa. De fato, a eletricidade atmosférica do tipo faça-você-mesmo é uma questão simples. Por exemplo, você pode se retirar de um suéter sintético e começar a trazer uma agulha para ele. De certa distância, uma descarga aparece em sua ponta, que pode ser observada bem na escuridão total.

Relâmpago bola

Outra manifestação de tempestade é a descarga de gás,geralmente esférico. Este é um raio de bola, que é um fenômeno natural único e muito raro. Os cientistas ainda não podem concordar com uma fundamentação teórica adequada da existência desse fenômeno. E até 2012 não havia provas documentais da realidade dos raios de bola. Seja como for, este é outro mistério da atmosfera da Terra, sobre o qual os cientistas ainda estão batendo.

Fator ambiental

Já mencionamos o efeito de raios em váriosatividades humanas. A eletricidade atmosférica como um fator ambiental é um ponto muito importante que também deve ser considerado. Do ponto de vista do desenvolvimento humano dos vários recursos que lhe são fornecidos pelo planeta Terra, o ambiente aéreo permite-lhe manter a existência como espécie.

A presença de um campo elétrico na atmosferamuitas conseqüências desagradáveis ​​para as atividades humanas. Algumas delas são bastante inofensivas, mas muitas manifestações forçam as melhores mentes da engenharia a inventar maneiras eficazes de pacificar as formidáveis ​​forças da natureza.

Segurança de funções vitais

Eletricidade atmosférica e proteção contra isso -A questão mais importante a ser discutida no contexto da ecologia. Naturalmente, o mais perigoso - as descargas de faíscas mais poderosas, como raios. E isso se aplica não apenas às espécies terrestres. Relâmpagos nebulosos representam uma certa ameaça à aviação civil e militar. De qualquer forma, todos os fenômenos atmosféricos de descarga estão sujeitos a uma observação atenta e à prevenção de possíveis danos. Isto é feito por serviços especiais de engenharia na mesma aviação, construção naval ou proteção contra raios de edifícios, centrais elétricas, etc.

Energia livre

Finalmente, de volta à pergunta quaseenergia livre que a eletricidade atmosférica pode fornecer. Tesla, o famoso senhor do raio, conduziu uma enorme quantidade de pesquisas com o objetivo de uso prático deste fenômeno natural. Suas obras não foram em vão. Engenheiros modernos estão patenteando vários métodos de extração de energia devido ao fato da presença de um poderoso campo elétrico perto da superfície da Terra.

Um exemplo impressionante é o esquema com umacondutor instalado aterrado, entre as extremidades superior e inferior da qual existe uma diferença de potencial devido a toda a mesma presença do campo. Esta energia criada por ele pode ser extraída formando uma descarga corona controlada na extremidade superior do condutor. Como resultado, é possível manter a corrente no condutor, o que significa que é seguro conectar um consumidor a ele.

Então, eletricidade atmosférica,apesar das ameaças existentes de atividade antrópica normal, também abre excelentes perspectivas para fornecer energia praticamente livre a toda a humanidade.