Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Молния поражает землю 40 000 раз в день [1]

Глобальная атмосферная электрическая цепь представляет собой курс непрерывного движения атмосферного электричества между ионосферой и Землей . Из-за солнечной радиации , гроз и ясных погодных условий атмосфера постоянно подвергается значительному электрическому току .

В основном, грозы по всему миру несут на землю отрицательные заряды, которые затем постепенно разряжаются по воздуху в хорошую погоду. [1]

Этот атмосферный контур занимает центральное место в изучении физики атмосферы и метеорологии . Он используется в прогнозировании гроз , [2] и имеет центральное значение для понимания электричества . В прошлом его предлагали в качестве источника доступной энергии или коммуникационной платформы .

Глобальная электрическая схема также применяется для изучения здоровья человека и загрязнения воздуха из-за взаимодействия отрицательных ионов и аэрозолей . Эффект глобального потепления и температурная чувствительность электрической цепи Земли неизвестны. [3]

История [ править ]

Wardenclyffe электростанция попыталась использовать электрическую цепь Земли для телекоммуникаций

В 18 веке ученые начали понимать связь между молнией и электричеством. В дополнении к знаковым экспериментам кайта на Бенджамин Франклин и Томас-Франсуа Далибара , некоторые ранние исследования электрических зарядов в «безоблачной атмосфере» были сделаны Джоном Кантоном , Giambatista Беккариа и Джон Ридом . [4]

В 1752 году Луи-Гийом Ле Монье наблюдал электрификацию в хорошую погоду. Различные другие проводили измерения в конце 18 века, часто обнаруживая постоянные суточные колебания. В 19 веке было сделано несколько длинных серий наблюдений. На измерения вблизи городов сильно повлияло дымовое загрязнение. В начале 20 века полеты на воздушном шаре давали информацию об электрическом поле в верхних слоях атмосферы . Важная работа была проделана исследовательским судном Carnegie , которое произвело стандартизированные измерения в Мировом океане (где воздух относительно чистый).

CTR Wilson был первым, кто представил теорию глобальной цепи в 1920 году.

Механизм [ править ]

Молния [ править ]

Основная статья: Молния

Молния ударяет в землю 40 000 раз в день [1], и можно подумать, что она заряжает землю [ необходимо пояснение ], как аккумулятор. Грозы создают разность электрических потенциалов между земной поверхностью и ионосферой, в основном за счет молний [ как? ] . Из-за этого ионосфера заряжена положительно относительно Земли. Следовательно, всегда существует небольшой ток, переносящий заряженные частицы между ионосферой и поверхностью.

Условия хорошей погоды [ править ]

Этот ток переносится небольшим количеством ионов, присутствующих в атмосфере (генерируемых в основном космическими лучами в верхних слоях атмосферы и радиоактивностью у поверхности). Разные места и метеорологические условия на Земле могут иметь разную электропроводность . Хорошие погодные условия описывают состояние атмосферного электричества, при котором воздух переносит этот электрический ток между землей и ионосферой .

Измерение [ править ]

В напряжении , участвующее в цепи Земель существенны. На уровне моря типичный градиент потенциала в хорошую погоду составляет 120 В / м. Тем не менее, поскольку проводимость воздуха ограничена, соответствующие токи также ограничены. Типичное значение - 1800  А для всей планеты. Когда нет дождя или шторма, количество электричества в атмосфере [ требуется пояснение ] обычно составляет от 1000 до 1800 ампер. В условиях хорошей погоды это около 3,5 микроампер на квадратный километр (9 микроампер на квадратную милю). [5] Это может привести к разнице в 200+ вольт между головой и ногами обычного человека.

Местная турбулентность, ветры и другие колебания также вызывают небольшие изменения в электрическом поле хорошей погоды, в результате чего условия хорошей погоды частично становятся региональными. [3]

Кривая Карнеги [ править ]

Электрический ток Земли изменяется в соответствии с суточным графиком, называемым кривой Карнеги, который, как полагают, вызван регулярными ежедневными колебаниями электрификации атмосферы, связанными с погодными регионами Земли. [6] Модель также показывает сезонные колебания, связанные с земными солнцестояниями и равноденствиями. Он был назван в честь Научного института Карнеги .

См. Также [ править ]

  • Геофизика
  • Магнитное поле Земли
  • Спрайты и молния
  • Космический заряд
  • Теллурические токи

Внешние источники [ править ]

Публикации [ править ]

  • Ле Монье, Л.-Г .: "Наблюдения за электричеством в воздухе", История королевской академии наук (1752 г.) , стр. 233 и далее. 1752.
  • Свен Исраэльссон, О концепции благоприятных погодных условий в атмосферном электричестве. 1977 г.
  • Огава Т. "Явное электричество". J. Geophys. Res., 90, 5951–5960, 1985.
  • Волин, Л., "Элементы электричества в хорошую погоду". J. Geophys. Res., 99, 10767-10772, 1994
  • Р.Бент, У.А.А. Хатчинсон, Измерения объемного электрического заряда и электродного эффекта на высоте 21 м мачты . J. Atmos. Terr. Phys, 196.
  • Беспалов П.А., Чугунов Ю. В., Давыденко С.С. Планетарный электрогенератор в условиях ясной погоды с зависящей от высоты проводимостью атмосферы , Журнал атмосферной и земной физики, т. 58, № 5, с. 605–611,1996
  • Д. Г. Йерг, К. Р. Джонсон, Короткопериодические колебания электрического поля при хорошей погоде . J. Geophys. Res., 1974.
  • Огава Т. Суточные колебания атмосферного электричества . J. Geomag. Геоэлектрик, 1960.
  • Рейтер Р. Связь между атмосферными электрическими явлениями и одновременными метеорологическими условиями . 1960 г.
  • Дж. Лоу, Ионизация атмосферы у земли в хорошую погоду . Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества, 1963 г.
  • Т. Маршалл, В. Д. Раст, М. Стольценбург, В. Рёдер, П. Кребим Исследование усиленных электрических полей в хорошую погоду, возникающих вскоре после восхода солнца .
  • Р. Марксон, Модуляция электрического поля Земли космическим излучением . Природа , 1981
  • Кларк, Джон Фулмер, Атмосферный электрический потенциал в хорошую погоду и его градиент .
  • П.А. Беспалов, Ю. Чугунов В., Давыденко С.С. Планетарный электрогенератор в условиях ясной погоды с высотной атмосферной проводимостью .
  • А.М. Сельва и др. Новый механизм поддержания электрического поля в хорошую погоду и электрификации облаков .
  • MJ Rycroft, S. Israelssonb и C. Pricec, Глобальная электрическая цепь атмосферы, солнечная активность и изменение климата .
  • А. Мэри Селвам, А.С. Рамачандра Мурти, Г.К. Манохар, SS Kandalgaonkar, Bh. В. Рамана Мурти, Новый механизм поддержания электрического поля в хорошую погоду и электрификации облаков . arXiv: физика / 9910006
  • Огава, Тосио, Ясное электричество . Журнал геофизических исследований, том 90, выпуск D4, стр. 5951–5960.
  • Авроральный эффект на электрическое поле ясной погоды . Nature 278, 239–241 (15 марта 1979 г.); ‹См. Tfd› doi : 10.1038 / 278239a0 ‹См. Tfd›
  • Беспалов П.А.; Чугунов, Ю. В. Вращение плазмосферы и происхождение атмосферного электричества . Физика - Доклады, том 39, выпуск 8, август 1994 г., стр. 553–555.
  • Беспалов П.А.; Чугунов, Ю. V .; Давыденко С.С. Планетарный электрогенератор в условиях ясной погоды с высотной атмосферной проводимостью . Журнал атмосферной и земной физики.
  • AJ Bennett, RG Harrison, Простой атмосферный электрический прибор для образовательного использования

Патенты [ править ]

  • Патент США 6,974,110 Способ и устройство для преобразования электростатической потенциальной энергии.
  • Патент США 4931739 Измеритель для измерения электрического заряда тела. Артур Х. Макларен
  • Патент США 4 130 798 Unimeter для обнаружения и индикации изменения электрического заряда. Артур Х. Макларен
  • Патент США 3,925,726 ДАТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. Артур А. Фью
  • Патент США 3 694 754 Отто Дж. Бальцера .
  • Патент США 3,311,108
  • Патент США 3,121,196 ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ . Хафез В. Касемир. (ред., назначен в Соединенные Штаты Америки в лице министра ВВС армии США)

Ссылки [ править ]

  • Харрисон, Р.Г. (2004). «Глобальная электрическая цепь атмосферы и климат». Исследования по геофизике . 25 (5–6): 441–484. arXiv : физика / 0506077 . Bibcode : 2004SGeo ... 25..441H . DOI : 10.1007 / s10712-004-5439-8 . S2CID  19519070 .
  • Сингх, АК (2011). «Электродинамическая связь атмосферы и ионосферы Земли: обзор» . Международный журнал геофизики . 2011 : 1–13. DOI : 10.1155 / 2011/971302 .
  1. ^ a b c Электричество в атмосфере - Лекции Фейнмана
  2. ^ «Инструменты миссии: электрические поля» . www.missioninstruments.com . Проверено 5 ноября 2017 года .
  3. ^ a b «Поглощение атмосферного электричества | Управление научной миссии» . science.nasa.gov . Проверено 5 ноября 2017 года .
  4. ^ Беннетт, AJ; Харрисон, Р.Г. (1 октября 2007 г.). «Атмосферное электричество в разных погодных условиях». Погода . 62 (10): 277–283. Bibcode : 2007Wthr ... 62..277B . DOI : 10.1002 / wea.97 . ISSN 1477-8696 . 
  5. ^ Элерт, Гленн. «Электрический ток в атмосфере - Сборник фактов по физике» . hypertextbook.com . Проверено 3 ноября 2017 года .
  6. Перейти ↑ Harrison, R. Giles (1 марта 2013 г.). «Кривая Карнеги» . Исследования по геофизике . 34 (2): 209–232. Bibcode : 2013SGeo ... 34..209H . DOI : 10.1007 / s10712-012-9210-2 . ISSN 0169-3298 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с глобальной атмосферной электрической цепью на Викискладе?