પૃથ્વી પર શું ચાર્જ છે, હકારાત્મક કે નકારાત્મક? વાતાવરણીય વીજળી

તોફાન. વીજળી.

વિશેષણ "ભયાનક" સંજ્ઞા "થંડરસ્ટોર્મ" પરથી બનેલ છે. આવા સૂક્ષ્મ ભાષાકીય અવલોકન અને ચિંતનપૂર્ણ નિષ્કર્ષ પછી, F.I.ની અદ્ભુત કવિતાઓ તરત જ યાદ આવે છે. ટ્યુત્ચેવા: "મને મેની શરૂઆતમાં વાવાઝોડું ગમે છે..." અલબત્ત, વાવાઝોડા વર્ષના કોઈપણ સમયે થાય છે, શિયાળામાં પણ, પરંતુ વસંતઋતુમાં, જ્યારે પ્રકૃતિ ખીલે છે, વાવાઝોડું ખાસ કરીને સુંદર હોય છે, જે તે છે. ગાયકે નોંધ્યું.

સુંદર, જાજરમાન અને તે જ સમયે શું છે ખતરનાક ઘટનાકુદરતને વાવાઝોડું કહેવાય? વૈજ્ઞાનિકો અને સામાન્ય લોકોલાંબા સમયથી તેના વિશે વિચારી રહ્યા છીએ. વાવાઝોડાના સારને ન સમજતા, પ્રાચીન સમયમાં લોકોએ આ કુદરતી ઘટનાની પવિત્ર ભયાનકતાનો સતત અનુભવ કર્યો. અને ભયભીત થવા જેવું કંઈક હતું: જોરદાર વાવાઝોડાના પરિણામો ઘણીવાર ઘરો અને આઉટબિલ્ડિંગ્સનો વિનાશ, આગ અને લોકો અને ઘરેલું પ્રાણીઓના મૃત્યુ હતા.

માત્ર 18મી સદીમાં વૈજ્ઞાનિકોએ સ્થાપિત કર્યું હતું કે વીજળી છે સ્પાર્ક સ્રાવવાતાવરણીય વીજળી. ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ વાતાવરણીય વીજળીનો અભ્યાસ કર્યો, જેમાં એમ.વી. લોમોનોસોવ, જેમણે વાતાવરણમાં ઊભા પ્રવાહો અને વાદળો પરના વિદ્યુત ચાર્જના દેખાવ વિશે સાચું અનુમાન લગાવ્યું હતું. 1752-1753 માં હાથ ધરવામાં આવેલા પ્રયોગોના આધારે, એમ.વી. લોમોનોસોવ અને અમેરિકન સંશોધક અને રાજકારણીબેન્જામિન ફ્રેન્કલીન (1706-1790) એ એકસાથે અને સ્વતંત્ર રીતે સાબિત કર્યું કે વાવાઝોડાની વીજળી એ એક વિશાળ ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક છે, જે તેના કદ અને તે મુજબ, ઊર્જા સિવાય, લેબોરેટરી ઇલેક્ટ્રિક મશીનના બોલ વચ્ચે કૂદકા મારતા સ્પાર્કથી અલગ નથી.

લોમોનોસોવે એક "થંડર મશીન" બનાવ્યું, જે એક કેપેસિટર હતું જે વાયર દ્વારા વાતાવરણીય વીજળીથી ચાર્જ કરવામાં આવતું હતું, જેનો અંત ઊંચા ધ્રુવ પર જમીનની ઉપર ઉભો કરવામાં આવ્યો હતો. કેપેસિટર લોમોનોસોવની ઓફિસમાં સ્થિત હતું. વાવાઝોડા દરમિયાન, જ્યારે કોઈના હાથ તેની નજીક આવે ત્યારે કેપેસિટરમાંથી સ્પાર્ક કાઢવાનું શક્ય હતું. 1753 માં આવા પ્રયોગો દરમિયાન, લોમોનોસોવની આંખોની સામે, તેનો મિત્ર, એક જર્મન, જેણે તેની સાથે કામ કર્યું હતું, મૃત્યુ પામ્યો. વૈજ્ઞાનિક જ્યોર્જરિચમેન.

ઓછું નહીં ખતરનાક અનુભવફ્રેન્કલિન તે જ સમયે અમેરિકામાં હતો. તેણે વાવાઝોડા દરમિયાન તેને તાર પર લોન્ચ કર્યું કાગળનો પતંગ, જે લોખંડની ટીપથી સજ્જ હતું. ધાતુની વસ્તુ (દરવાજાની ચાવી) શબ્દમાળાના નીચલા છેડે બાંધેલી હતી. જ્યારે શબ્દમાળા ભીની થાય છે અને કંડક્ટરમાં ફેરવાય છે વિદ્યુત પ્રવાહ, ફ્રેન્કલિન ચાવી કાઢવામાં સક્ષમ હતો ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક્સઅને ઇલેક્ટ્રિક મશીન સાથે વધુ પ્રયોગો માટે લેડેન જાર ચાર્જ કરો. તે સ્પષ્ટ છે કે ફ્રેન્કલિને મોટું જોખમ લીધું હતું, કારણ કે... વીજળી સાપ પર પ્રહાર કરી શકે છે, અને પછી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ મોટા કદપ્રયોગકર્તાના શરીરમાંથી જમીનમાં પસાર થશે.

લોમોનોસોવ અને ફ્રેન્કલિનના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે વીજળીના વાદળો ખૂબ જ ચાર્જ થાય છે.

બાદમાં જાણવા મળ્યું કે જુદા જુદા ભાગો મેઘગર્જનાવિવિધ ચિહ્નોના ચાર્જ વહન કરો. મોટેભાગે, વાદળનો નીચેનો ભાગ (જમીન તરફનો) નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, અને ઉપરનો ભાગ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે. યાદ કરો કે સમગ્ર પૃથ્વી પર નકારાત્મક ચાર્જ છે. જો બે વાદળો વિરોધી રીતે ચાર્જ કરેલા ભાગો સાથે એકબીજાની નજીક આવે છે, તો તેમની વચ્ચે વીજળી ચમકશે. પરંતુ વીજળીનો સ્રાવ બીજી રીતે થઈ શકે છે. પૃથ્વી ઉપરથી પસાર થતાં, વીજળીનો વાદળ તેની સપાટી પર મોટા પ્રેરક ચાર્જ બનાવે છે. વાદળ અને પૃથ્વીની સપાટી, જેમ કે, મોટા કેપેસિટરની બે પ્લેટો બનાવે છે. વાદળ અને જમીન વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત પહોંચે છે વિશાળ મૂલ્યો, સેંકડો મિલિયન વોલ્ટ સુધી પહોંચે છે, અને હવામાં મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉદભવે છે. જો આ ક્ષેત્રની તાકાત પહોંચે ચોક્કસ મર્યાદા, પછી બ્રેકડાઉન થાય છે, એટલે કે. વીજળી જમીન પર પડે છે. વિશે સંભવિત પરિણામોઅમે પહેલાથી જ લોકો અને આસપાસના પદાર્થોને આવા આંચકોનો ઉલ્લેખ કર્યો છે.

અસંખ્ય અને લાંબા ગાળાના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે વીજળીમાં સ્પાર્ક ડિસ્ચાર્જ નીચેના સરેરાશ પરિમાણો ધરાવે છે:

વાદળ અને જમીન વચ્ચેનો વોલ્ટેજ 100,000,000 (એકસો મિલિયન) વોલ્ટ છે;
વીજળીમાં વર્તમાન તાકાત 100,000 (એક લાખ) એમ્પીયર છે;
ઇલેક્ટ્રિક ડિસ્ચાર્જનો સમયગાળો સેકન્ડનો 10 -6 (એક મિલિયનમો ભાગ) છે;
તેજસ્વી ચેનલનો વ્યાસ 10-20 સે.મી.

વીજળી પછી થાય છે તે ગર્જના થાય છે કારણ કે લાઈટનિંગ ચેનલની અંદર અને તેની આસપાસની હવા ખૂબ જ ગરમ થઈ જાય છે અને ઝડપથી વિસ્તરે છે. ધ્વનિ તરંગો. જ્યારે આ તરંગો પૃથ્વીની સપાટી પરના વાદળો અથવા પદાર્થોમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, ત્યારે એક પડઘો દેખાય છે, જે આપણા કાન દ્વારા ગર્જના તરીકે જોવામાં આવે છે. આ પીલ્સની કારમી ગર્જના આડકતરી રીતે સૂચવે છે કે અર્થો કેટલા ભયંકર છે વિદ્યુત જથ્થોજેણે વીજળીને જન્મ આપ્યો.

પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર.

સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે પૃથ્વીના વાતાવરણના વિવિધ બિંદુઓ વચ્ચે વિવિધ ઊંચાઈએ સ્થિત છે, સંભવિત તફાવત છે, એટલે કે. નજીક પૃથ્વીની સપાટીઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર છે. ઊંચાઈ સાથે સંભવિત ફેરફારની તીવ્રતા અલગ છે અલગ અલગ સમયવર્ષ અને વિવિધ વિસ્તારો માટે અને પૃથ્વીની સપાટીની નજીક પ્રતિ મીટર 130 વોલ્ટનું સરેરાશ મૂલ્ય ધરાવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પૃથ્વીની નજીક ક્ષેત્રની શક્તિ 1.3 V/cm છે. જેમ જેમ તે પૃથ્વીની ઉપર વધે છે તેમ, આ ક્ષેત્ર ઝડપથી નબળું પડતું જાય છે, અને પહેલેથી જ 1 કિમીની ઊંચાઈએ તેની તીવ્રતા માત્ર 0.4 V/cm છે, અને 10 કિમીની ઊંચાઈએ તે નજીવી બની જાય છે. આ પરિવર્તનની નિશાની પૃથ્વીના નકારાત્મક ચાર્જને અનુરૂપ છે. આમ, અમે સતત નોંધપાત્ર તીવ્રતાના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રમાં રહીએ છીએ અને કામ કરીએ છીએ.

પૃથ્વીની નજીકના ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ લગભગ 130 V/m છે, તો પછી આપણામાંના દરેકના માથા અને પગ જ્યાં સ્થિત છે તે બિંદુઓ વચ્ચે, 200 વોલ્ટથી વધુનો વોલ્ટેજ હોવો જોઈએ. 100-120 વોલ્ટના વોલ્ટેજવાળા નેટવર્ક સાથે જોડાયેલા કંડક્ટરને સ્પર્શ કરતી વખતે આપણે આ ક્ષેત્ર કેમ અનુભવતા નથી, તે માત્ર પીડાદાયક જ નહીં, જીવલેણ પણ હોઈ શકે છે? તે તારણ આપે છે કે હકીકત એ છે કે માનવ શરીર એક વાહક છે અને તેથી જ્યારે ચાર્જ સંતુલિત હોય ત્યારે ક્ષેત્રમાં તેની સપાટી હોવી જોઈએ. સમકક્ષ સપાટી, એટલે કે જેમ કે પોઈન્ટની કોઈપણ જોડી માટે સંભવિત તફાવત શૂન્ય છે. તેથી, શરીરની સપાટી (માથું અને પગ) પરના વ્યક્તિગત બિંદુઓ વચ્ચે સંભવિત તફાવત હોઈ શકતો નથી. ગ્લોબસામાન્ય રીતે વાહક છે, તેથી પૃથ્વીની સપાટી પણ એક સમકક્ષ સપાટી છે.

પૃથ્વીના વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રાયોગિક અભ્યાસો અને અનુરૂપ ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે સમગ્ર પૃથ્વી પર નકારાત્મક ચાર્જ છે, સરેરાશ મૂલ્યજે અડધા મિલિયન કૂલમ્બ્સ (આશરે 4.5x10 5) હોવાનો અંદાજ છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં અને તેની બહાર (વૈશ્વિક અવકાશમાં) સંખ્યાબંધ પ્રક્રિયાઓને કારણે આ ચાર્જ લગભગ અપરિવર્તિત જાળવવામાં આવે છે, જે હજુ પણ સંપૂર્ણ રીતે સમજવાથી દૂર છે.

જ્યાં અનુરૂપ છે હકારાત્મક શુલ્ક? આ શુલ્ક કહેવાતા આયનોસ્ફિયરમાં સ્થિત છે, એટલે કે. આયનોઈઝ્ડ (સકારાત્મક રીતે ચાર્જ) અણુઓના સ્તરમાં પૃથ્વીથી ઘણા દસ કિલોમીટર ઉપર સ્થિત છે. વાતાવરણના આ સ્તરનો વોલ્યુમેટ્રિક હકારાત્મક ચાર્જ પૃથ્વીના નકારાત્મક ચાર્જને વળતર આપે છે. પૃથ્વીના વિદ્યુત ક્ષેત્રની રેખાઓ આ સ્તરથી પૃથ્વીની સપાટી પર જાય છે (ધનથી નકારાત્મક ચાર્જ સુધી).

મેઘધનુષ્ય.

સામાન્ય રીતે વરસાદ પછી આકાશમાં મેઘધનુષ્ય દેખાય છે, પાણી અને પ્રકાશની આ રંગીન કમાન. અનાદિ કાળથી, મેઘધનુષીએ સંશોધકો અને પૌરાણિક કથાકારોના મનને ઉત્સાહિત કર્યા છે. એરિસ્ટોટલ, ઉદાહરણ તરીકે, મેઘધનુષ્યને પ્રતિબિંબ માને છે સૂર્યપ્રકાશવાદળો આ, અલબત્ત, વાસ્તવિક ઘટનાનું સરળીકરણ ખૂબ જ છે. દ્વારા આધુનિક વિચારોસફેદ પ્રકાશ એ તેમની પોતાની તરંગલંબાઇ સાથે વિવિધ કિરણોત્સર્ગનું મિશ્રણ છે. હવામાં લટકાવવું પાણીનું એક ટીપું, બીમ સફેદ પ્રકાશપ્રિઝમની જેમ રીફ્રેક્ટેડ. જ્યારે તે ડ્રોપની આંતરિક દિવાલને અથડાવે છે, ત્યારે તે પ્રતિબિંબિત થાય છે અને સિંગલ-કલર રેડિયેશનમાં વિઘટન થાય છે, જે વિવિધ ખૂણાસામેની દીવાલ તરફ જઈ રહ્યા છે. આ કિરણોત્સર્ગ, જ્યારે પ્રકાશિત થાય છે, ત્યારે તેમની પોતાની તરંગલંબાઇને અનુરૂપ રંગ હોય છે. તેઓ મેઘધનુષ્યની બહુ-રંગીન પેલેટ બનાવે છે. ચોક્કસ સાધનોનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધકોએ નક્કી કર્યું કે લાલ કિરણના પ્રતિબિંબનો કોણ 137°58` છે અને વાયોલેટ બીમનો કોણ 139°43` છે. આ રીતે રંગોનો એક નાજુક, સતત પુનરાવર્તિત કડક ક્રમ ઉદ્ભવે છે: મેઘધનુષ્યની આંતરિક ધાર સાથે - વાયોલેટ, ધીમે ધીમે વાદળી, લીલો, પીળો, નારંગી અને બાહ્ય ધાર સાથે - લાલ.

એ જ રીતે, દૂરના શિખરો પર અથવા દરિયાઈ ક્ષિતિજ પર વાદળી પ્રભામંડળ ત્યારે થાય છે જ્યારે ચોક્કસ તરંગલંબાઈના કિરણો હવાના અણુઓ દ્વારા રચાયેલા કણો સાથે અથડાય છે. જો પ્રકાશ ટીપાં અને કણોમાંથી પ્રતિબિંબિત ન થયો હોત, તો આકાશ આપણને પૃથ્વીના વાતાવરણની બહાર અવકાશયાત્રીઓ દ્વારા અવલોકન કરાયેલ આંતરગ્રહીય અવકાશ જેટલું કાળું દેખાશે.

વૈજ્ઞાનિક સમજૂતીરેને ડેસકાર્ટેસ દ્વારા 1635માં મેઘધનુષ્ય પાછા આપવામાં આવ્યા હતા.

પ્રકાશ તરંગો- આ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વાઇબ્રેશન્સ છે. આંખ દ્વારા જોવામાં આવે છે અને મગજ દ્વારા પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, તેઓ વિશ્વનું ત્રિ-પરિમાણીય રંગીન ચિત્ર બનાવે છે જે આપણે અનુભવીએ છીએ. મેઘધનુષ એ ઓર્ડર કરેલ શ્રેણી છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સ્પંદનોલાલ માટે 8x10 -5 cm થી વાયોલેટ માટે 4x10 -5 cm તરંગલંબાઈ સાથે. અન્ય રંગો માટે તરંગલંબાઇ આ મૂલ્યો વચ્ચે છે. માનવ આંખ એ એક અવિશ્વસનીય જટિલ ભૌતિક ઉપકરણ છે, જે રંગમાં તફાવત શોધવા માટે સક્ષમ છે, રંગના શેડ્સ પણ, જે પ્રકાશ તરંગોની લંબાઈમાં સંપૂર્ણપણે નજીવા તફાવતને અનુરૂપ છે: લગભગ 10 -6 (આશરે એક મિલિયનમાં!) સેન્ટીમીટર. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, પ્રકૃતિમાં કોઈ રંગો અસ્તિત્વમાં નથી, ત્યાં માત્ર વિવિધ લંબાઈના તરંગો છે. આપણે જે રંગો જોઈએ છીએ તે પ્રકાશ તરંગની ઉર્જા છે જે આંખ દ્વારા માપવામાં આવે છે અને મગજ દ્વારા અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. રંગોની અદ્ભુત રમત આપણી આંખ દ્વારા માત્ર પ્રકાશ સ્પંદનોની સાંકડી આવર્તન પટ્ટામાં જ અનુભવાય છે. તે શું દેખાઈ શકે? આપણી આસપાસની દુનિયા, જો માનવ આંખને ફ્રીક્વન્સીઝની વિશાળ શ્રેણીમાં તેનો અનુવાદ કરવા માટે ઍક્સેસ હોય રંગ યોજના? આપણે આવી પરિસ્થિતિની કલ્પના પણ કરી શકતા નથી.

અને હવે બાયોસ્ફિયરની કામગીરીથી સંબંધિત અન્ય કુદરતી ઘટના વિશે થોડાક શબ્દો. વરસાદના વિષયને ચાલુ રાખીને, હિમવર્ષા અને કરા વિશે કહેવું જરૂરી છે. શારિરીક રીતે, આ બંને પ્રકારના વરસાદ સમાન છે, કારણ કે રૂપાંતરિત સમાન પાણીના વાદળોના પતનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે નીચા તાપમાનબીજા માટે હવા શારીરિક સ્થિતિ. જ્યારે તાપમાન લગભગ 0 o -1 o સેલ્સિયસ સુધી વધે છે, ત્યારે બરફ અને કરા ફરીથી પાણીમાં ફેરવાય છે, એટલે કે. પ્રવાહી તબક્કામાં.

ખેડૂતો માટે, શિયાળાની શરૂઆતમાં ભારે હિમવર્ષા એ સારા ભાવિ લણણીની નિશાની છે: છેવટે, શિયાળાના પાકના બીજ હવે હિમથી સારી રીતે સુરક્ષિત છે. "બરફ ઊંડો છે અને બ્રેડ સારી છે" - આ તે છે જે તેઓ પ્રાચીન સમયથી રશિયન ગામોમાં કહેતા હતા. અને બરફથી આચ્છાદિત વૃક્ષો મોહક લાગે છે શિયાળાની વાર્તા. જ્યારે બાળકોને આંધળા થવાની તક મળે છે ત્યારે તેમને કેટલો આનંદ થાય છે સ્નો વુમન, અથવા બરફમાં રમો!

પરંતુ બરફવર્ષા એ એકમાત્ર વસ્તુ નથી જે આનંદ લાવે છે. જો તેઓ ખૂબ વિપુલ પ્રમાણમાં, લાંબા સમય સુધી ચાલતા અને બરફવર્ષાવાળા હોય, તો તે શું સારું છે? રસ્તાઓ પર મીટર લાંબી સ્નો ડ્રિફ્ટ્સ અને ડ્રિફ્ટ્સ, જમીનના કામમાં વિક્ષેપ અને હવાઈ પરિવહન, તૂટેલા વિદ્યુત વાયરો, પર્વતોમાં બરફ હિમપ્રપાત, જે ઘણીવાર બરફના સમૂહમાં લોકોના કેપ્ચર અને ક્યારેક મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે. વન્ય પ્રાણીઓ અને પક્ષીઓ માટે ખોરાક શોધવો મુશ્કેલ બની જાય છે. અમે લગભગ દર વર્ષે વિશ્વના સૌથી વધુ વૈવિધ્યસભર વિસ્તારોમાં આ બધું અવલોકન કરીએ છીએ અને અનુભવીએ છીએ.

મોટા કરા, ખાસ કરીને જો તે વસંતઋતુમાં પડે છે, તો તે બગીચાઓ અને ખેતરોની લણણીને ભારે નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, અને ઇમારતો, કારને પણ નુકસાન પહોંચાડે છે. ખુલ્લી હવાવગેરે

પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર,ગ્રહ તરીકે પૃથ્વીનું કુદરતી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર, જેનું અવલોકન કરવામાં આવે છે નક્કર શરીરપૃથ્વી, સમુદ્રમાં, વાતાવરણમાં અને ચુંબકમંડળમાં. E. આઇટમ 3. ભૌગોલિક ઘટનાના જટિલ સંકુલને કારણે થાય છે. ક્ષેત્ર સંભવિતનું વિતરણ પૃથ્વીની રચના વિશે, વાતાવરણના નીચલા સ્તરોમાં, આયનોસ્ફિયરમાં, મેગ્નેટોસ્ફિયરમાં તેમજ નજીકના આંતરગ્રહીય અવકાશમાં અને સૂર્ય પર થતી પ્રક્રિયાઓ વિશે ચોક્કસ માહિતી વહન કરે છે.

ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા 3. માપવા માટેની તકનીક તે માધ્યમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જેમાં ક્ષેત્રનું અવલોકન કરવામાં આવે છે. સૌથી વધુ સાર્વત્રિક પદ્ધતિ- અવકાશમાં અલગ પડેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સનો ઉપયોગ કરીને સંભવિત તફાવતનું નિર્ધારણ. પૃથ્વીના પ્રવાહોને રેકોર્ડ કરતી વખતે આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે (જુઓ. ટેલ્યુરિક પ્રવાહો ), સાથે માપવામાં આવે ત્યારે વિમાનવાતાવરણનું ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર અને સાથે અવકાશયાન- મેગ્નેટોસ્ફિયર અને બાહ્ય અવકાશ(આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેનું અંતર ઓળંગવું જોઈએ ડેબાય સ્ક્રીનીંગ ત્રિજ્યા વી અવકાશ પ્લાઝ્મા, એટલે કે સેંકડો મીટર)

પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ મુખ્યત્વે હવાના આયનીકરણની પ્રક્રિયાઓ અને આયનીકરણ દરમિયાન ઉદ્ભવતા હકારાત્મક અને નકારાત્મક વિદ્યુત ચાર્જના અવકાશી વિભાજન સાથે સંકળાયેલું છે. હવાનું આયનીકરણ પ્રભાવ હેઠળ થાય છે કોસ્મિક કિરણો અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગસૂર્ય; રેડિયેશન કિરણોત્સર્ગી પદાર્થો, પૃથ્વીની સપાટી પર અને હવામાં ઉપલબ્ધ છે; વાતાવરણમાં વિદ્યુત વિસર્જન, વગેરે. ઘણી વાતાવરણીય પ્રક્રિયાઓ: સંવહન, વાદળની રચના, વરસાદ અને અન્ય - વિપરીત ચાર્જના આંશિક વિભાજન અને વાતાવરણીય વિદ્યુત ક્ષેત્રોના ઉદભવ તરફ દોરી જાય છે (જુઓ. વાતાવરણીય વીજળી ). વાતાવરણની તુલનામાં, પૃથ્વીની સપાટી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે.

વાતાવરણીય વિદ્યુત ક્ષેત્રનું અસ્તિત્વ પ્રવાહોના ઉદભવ તરફ દોરી જાય છે, વિદ્યુત "કેપેસિટર" વાતાવરણનું વિસર્જન કરવું - પૃથ્વી. પૃથ્વીની સપાટી અને વાતાવરણ વચ્ચેના ચાર્જના વિનિમયમાં વરસાદ નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવે છે. સરેરાશ, વરસાદ નકારાત્મક કરતા 1.1-1.4 ગણા વધુ હકારાત્મક શુલ્ક લાવે છે. વીજળી સાથે સંકળાયેલા પ્રવાહો અને પોઈન્ટેડ ઑબ્જેક્ટ્સ (બિંદુઓ)માંથી ચાર્જના પ્રવાહને કારણે વાતાવરણમાંથી ચાર્જનું લીકેજ પણ ફરી ભરાય છે. 1 ના ક્ષેત્રફળ સાથે પૃથ્વીની સપાટી પર લાવવામાં આવેલા વિદ્યુત ચાર્જનું સંતુલન કિમી 2 દર વર્ષે નીચેના ડેટા દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:

વહન વર્તમાન + 60 k/(km 2 વર્ષ)

વરસાદનો પ્રવાહ + 20 "

લાઈટનિંગ ડિસ્ચાર્જ – 20 »

ટીપ્સમાંથી પ્રવાહ - 100 "

__________________________

કુલ - 40 k/(km 2 વર્ષ)

પૃથ્વીની સપાટીના નોંધપાત્ર ભાગ પર - મહાસાગરોની ઉપર - ટીપ્સમાંથી પ્રવાહોને બાકાત રાખવામાં આવ્યા છે, અને ત્યાં સકારાત્મક સંતુલન હશે. પૃથ્વીની સપાટી પર સ્થિર નકારાત્મક ચાર્જનું અસ્તિત્વ (લગભગ 5.7 × 10 5 થી) સૂચવે છે કે આ પ્રવાહો સરેરાશ સંતુલિત છે.

આયનોસ્ફિયરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો બંનેમાં થતી પ્રક્રિયાઓને કારણે થાય છે ઉપલા સ્તરોવાતાવરણ અને ચુંબકમંડળમાં. ભરતીની હિલચાલ હવા સમૂહ, પવન, અશાંતિ - આ બધું હાઇડ્રોમેગ્નેટિક ડાયનેમો ઇફેક્ટને કારણે આયનોસ્ફિયરમાં ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ જનરેશનનો સ્ત્રોત છે (જુઓ. પાર્થિવ ચુંબકત્વ ) ઉદાહરણ એ સૌર-દિવસીય વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રણાલી છે, જે પૃથ્વીની સપાટી પરના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં દૈનિક ભિન્નતાનું કારણ બને છે. આયનોસ્ફિયરમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિની તીવ્રતા અવલોકન બિંદુના સ્થાન, દિવસના સમય પર આધારિત છે. સામાન્ય સ્થિતિમેગ્નેટોસ્ફિયર અને આયનોસ્ફિયર, સૌર પ્રવૃત્તિમાંથી. તે થોડા એકમોથી દસ સુધીની છે mv/મી,અને ઉચ્ચ-અક્ષાંશ આયનોસ્ફિયરમાં સો કે તેથી વધુ સુધી પહોંચે છે mv/mઆ કિસ્સામાં, વર્તમાન સેંકડો હજારો એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે. કારણે ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતાપૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રની રેખાઓ સાથે આયનોસ્ફિયર અને મેગ્નેટોસ્ફિયરનું પ્લાઝમા મેગ્નેટોસ્ફિયરમાં અને ચુંબકમંડળના ક્ષેત્રો આયનોસ્ફિયરમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે.

ચુંબકમંડળમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રનો એક સીધો સ્ત્રોત છે સૌર પવન. જ્યારે સૌર પવન ચુંબકમંડળની આસપાસ વહે છે, ત્યારે એક emf ઉત્પન્ન થાય છે ઇ= વિ´ b^, ક્યાં b ^ - મેગ્નેટોસ્ફિયરની સપાટી પર ચુંબકીય ક્ષેત્રનો સામાન્ય ઘટક, v- સરેરાશ ઝડપકણો સૌર પવન.

આ ઇએમએફ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહોનું કારણ બને છે જે મેગ્નેટોસ્ફિયરની પૂંછડીમાં વહેતા વિપરીત પ્રવાહો દ્વારા બંધ થાય છે (ફિગ જુઓ. પૃથ્વી ). બાદમાં મેગ્નેટોટેલની સવારની બાજુએ પોઝિટિવ સ્પેસ ચાર્જ અને તેની સાંજની બાજુએ નકારાત્મક ચાર્જ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. સમગ્ર મેગ્નેટોટેલમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની તાકાત 1 સુધી પહોંચે છે mv/mસમગ્ર સંભવિત તફાવત ધ્રુવીય ટોપી 20-100 છે ચો.

મેગ્નેટોસ્ફિયરમાં ઇએમએફના ઉત્તેજના માટેની બીજી પદ્ધતિ મેગ્નેટોસ્ફિયરની પૂંછડીના ભાગમાં વિપરીત નિર્દેશિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર રેખાઓના પતન સાથે સંકળાયેલ છે; આ કિસ્સામાં પ્રકાશિત ઊર્જા પૃથ્વી તરફ મેગ્નેટોસ્ફેરિક પ્લાઝ્માની ઝડપી હિલચાલનું કારણ બને છે. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન પૃથ્વીની આસપાસ સવારની બાજુ તરફ વળે છે, પ્રોટોન - સાંજની બાજુ તરફ. સમકક્ષ સ્પેસ ચાર્જના કેન્દ્રો વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત દસ કિલોવોલ્ટ સુધી પહોંચે છે. આ ક્ષેત્ર પૂંછડીના ચુંબકમંડળના ક્ષેત્રની દિશામાં વિરુદ્ધ છે.

મેગ્નેટોસ્ફેરિકનું અસ્તિત્વ રિંગ કરંટપૃથ્વીની આસપાસ. પીરિયડ્સ દરમિયાન ચુંબકીય તોફાનો અને ધ્રુવીય લાઇટ મેગ્નેટોસ્ફિયર અને આયનોસ્ફિયરમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો અને પ્રવાહો નોંધપાત્ર ફેરફારો અનુભવે છે.

મેગ્નેટોસ્ફિયરમાં ઉત્પન્ન થતા મેગ્નેટોહાઈડ્રોડાયનેમિક તરંગો કુદરતી વેવગાઈડ ચેનલો સાથે પ્રચાર કરે છે પાવર લાઈનપૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર. આયનોસ્ફિયરમાં પ્રવેશતા, તેઓ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે આંશિક રીતે પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચે છે, અને આંશિક રીતે આયનોસ્ફિયરિક વેવગાઇડમાં ફેલાય છે અને પૃથ્વીની સપાટી પર, આ તરંગો ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સીના આધારે અથવા ચુંબકીય ધબકારા (10 -) તરીકે નોંધવામાં આવે છે. 2 -10 હર્ટ્ઝ), અથવા ખૂબ ઓછી આવર્તન તરંગો(10 2 -10 4 ની આવર્તન સાથે ઓસિલેશન હર્ટ્ઝ).

પૃથ્વીનું વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર, જેના સ્ત્રોતો આયનોસ્ફિયર અને મેગ્નેટોસ્ફિયરમાં સ્થાનીકૃત છે, તે પૃથ્વીના પોપડામાં વિદ્યુત ક્ષેત્રને પ્રેરિત કરે છે. આચ્છાદનની નજીકની સપાટીના સ્તરમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ સ્થાનના આધારે વધઘટ થાય છે અને વિદ્યુત પ્રતિકારકેટલાક એકમોથી લઈને કેટલાક સો સુધીના ખડકો mv/કિમીઅને ચુંબકીય તોફાનો દરમિયાન તે એકમો અને દસ સુધી પણ તીવ્ર બને છે વી/કિમીપૃથ્વીના એકબીજા સાથે જોડાયેલા વૈકલ્પિક ચુંબકીય અને વિદ્યુત ક્ષેત્રોનો ઉપયોગ અન્વેષણ જીઓફિઝિક્સમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ધ્વનિ માટે તેમજ પૃથ્વીના ઊંડા અવાજ માટે થાય છે.

આર્થિક વિજ્ઞાનમાં ચોક્કસ યોગદાન. Z. ફાળો આપે છે સંપર્ક તફાવતવિવિધ વિદ્યુત વાહકતા (થર્મોઇલેક્ટ્રિક, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ, પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસરો). વિશેષ ભૂમિકાઆ કિસ્સામાં, જ્વાળામુખી અને સિસ્મિક પ્રક્રિયાઓ ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

સમુદ્રમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રો પૃથ્વીના વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા પ્રેરિત થાય છે, અને જ્યારે વાહક રેખા ખસે છે ત્યારે પણ ઉદ્ભવે છે. દરિયાનું પાણી (દરિયાઈ મોજાઅને પ્રવાહો) ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં. દરિયામાં વિદ્યુત પ્રવાહોની ઘનતા 10 -6 સુધી પહોંચે છે કાર 2 . આ પ્રવાહોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે કુદરતી ઝરણાછાજલી પર અને દરિયામાં ચુંબકીય વિવિધતા માટે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર.

આંતરગ્રહીય અવકાશમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોત તરીકે પૃથ્વીના ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જનો પ્રશ્ન સંપૂર્ણપણે ઉકેલાયો નથી. એવું માનવામાં આવે છે કે પૃથ્વી ગ્રહ તરીકે વિદ્યુત તટસ્થ છે. જો કે, આ પૂર્વધારણા તેની પોતાની જરૂરી છે પ્રાયોગિક પુષ્ટિ. પ્રથમ માપ દર્શાવે છે કે પૃથ્વીની નજીકના આંતરગ્રહીય અવકાશમાં વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિ દસમા ભાગથી લઈને કેટલાક દસ સુધીની છે. mv/m

લિટ.:ઊંડા સ્તરોની વિદ્યુત લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવા પર ટીખોનોવ એ.એન પૃથ્વીનો પોપડો, "ડૉક. યુએસએસઆરની એકેડેમી ઓફ સાયન્સ", 1950, વોલ્યુમ 73, નંબર 2; Tverskoy P.N., હવામાનશાસ્ત્રનો અભ્યાસક્રમ, લેનિનગ્રાડ, 1962; Akasofu S.I., Chapman S., Solar-Terrestrial Physics, trans. અંગ્રેજીમાંથી, ભાગ 2, એમ., 1975.

યુ. પી. સિઝોવ.

ગ્રેટ સોવિયેત જ્ઞાનકોશ એમ.: " સોવિયેત જ્ઞાનકોશ", 1969-1978

ગ્રહ પૃથ્વી નામના અવકાશી પદાર્થમાં વિદ્યુત ચાર્જ છે જે પૃથ્વીના કુદરતી ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને બનાવે છે. વિદ્યુત ક્ષેત્રની લાક્ષણિકતાઓમાંની એક સંભવિત છે, અને પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર પણ સંભવિત દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. આપણે એમ પણ કહી શકીએ કે પ્રાકૃતિક વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉપરાંત, પૃથ્વી ગ્રહનો કુદરતી પ્રત્યક્ષ વિદ્યુત પ્રવાહ (DC) પણ છે. પૃથ્વીનો સંભવિત ઢાળ તેની સપાટીથી આયનોસ્ફિયરમાં વિતરિત થાય છે. સ્થિર વીજળી માટે સારા હવામાનમાં, વાતાવરણીય વિદ્યુત ક્ષેત્ર પૃથ્વીની સપાટીની નજીક આશરે 150 વોલ્ટ પ્રતિ મીટર (V/m) છે, પરંતુ આ મૂલ્ય 1 V/m અથવા તેનાથી ઓછી ઊંચાઈ (30 કિમીની ઊંચાઈએ) વધવા સાથે ઝડપથી ઘટે છે. ઢાળમાં ઘટાડો થવાનું કારણ, અન્ય વસ્તુઓની વચ્ચે, વાતાવરણીય વાહકતામાં વધારો છે.

જો તમે સારા ઇન્સ્યુલેટરથી બનેલા કપડાં પહેરો છો, જે એક ઉત્તમ ડાઇલેક્ટ્રિક છે, ઉદાહરણ તરીકે, નાયલોનથી બનેલા કપડાં, અને ફક્ત રબરના જૂતાનો ઉપયોગ કરો છો, અને કપડાંની સપાટી પર કોઈ ધાતુની વસ્તુઓ નથી, તો સંભવિત તફાવત હોઈ શકે છે. પૃથ્વીની સપાટી અને માથાની ટોચ વચ્ચે માપવામાં આવે છે. દરેક મીટર 150 વોલ્ટનું હોવાથી, પછી 170 સે.મી.ની ઊંચાઈ સાથે, માથાની ટોચ પર સપાટીની તુલનામાં 1.7x150 = 255 વોલ્ટનો સંભવિત તફાવત હશે. જો તમે તમારા માથા પર મેટલ પૅન મૂકો છો, તો તે એકત્રિત થશે સપાટી ચાર્જ. આ ચાર્જ કલેક્શનનું કારણ એ છે કે નાયલોનના કપડાં સારા ઇન્સ્યુલેટર છે અને શૂઝ રબરના છે. ગ્રાઉન્ડિંગ, એટલે કે, પૃથ્વીની સપાટી સાથે કોઈ વાહક સંપર્ક નથી. તમારા પર વિદ્યુત શુલ્ક એકઠા ન કરવા માટે, તમારે "તમારી જાતને ગ્રાઉન્ડ" કરવાની જરૂર છે. તે જ રીતે, વસ્તુઓ, વસ્તુઓ, ઇમારતો અને માળખાં, ખાસ કરીને ઊંચી ઇમારતો, વાતાવરણીય વીજળી એકઠા કરવામાં સક્ષમ છે. આ અપ્રિય પરિણામો તરફ દોરી શકે છે, કારણ કે કોઈપણ સંચિત ચાર્જ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને વાયુઓમાં સ્પાર્ક ભંગાણનું કારણ બની શકે છે. આવા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ડિસ્ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો નાશ કરી શકે છે અને આગનું કારણ બની શકે છે, ખાસ કરીને જ્વલનશીલ પદાર્થો માટે.

વાતાવરણીય વીજળીના શુલ્ક એકઠા ન કરવા માટે, ઉપલા બિંદુને નીચલા એક (જમીન) સાથે જોડવા માટે તે પૂરતું છે. વિદ્યુત વાહક, અને જો વિસ્તાર મોટો હોય, તો પછી ગ્રાઉન્ડિંગ પાંજરા, સર્કિટના રૂપમાં કરવામાં આવે છે, પરંતુ, હકીકતમાં, તેઓ "ફેરાડે કેજ" તરીકે ઓળખાતા ઉપયોગનો ઉપયોગ કરે છે.

વાતાવરણીય વીજળીની લાક્ષણિકતાઓ

પૃથ્વી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે અને તેનો ચાર્જ 500,000 કૂલમ્બ્સ (C) વિદ્યુત ચાર્જ જેટલો છે. સંભવિત તફાવત 300,000 વોલ્ટ (300 kV) થી છે, જો આપણે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનોસ્ફિયર અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચેના વોલ્ટેજને ધ્યાનમાં લઈએ. પણ છે ડી.સી.વીજળી, લગભગ 1350 એમ્પીયર (A), અને પૃથ્વીના વાતાવરણનો પ્રતિકાર લગભગ 220 ઓહ્મ છે. આ લગભગ 400 મેગાવોટ (MW) નું પાવર આઉટપુટ આપે છે, જે સૌર પ્રવૃત્તિ દ્વારા પુનઃજનિત થાય છે. આ શક્તિ પૃથ્વીના આયનોસ્ફિયર તેમજ નીચલા સ્તરોને અસર કરે છે, જેના કારણે વાવાઝોડું આવે છે. વિદ્યુત ઊર્જા, જે સંગ્રહિત અને સંગ્રહિત છે પૃથ્વીનું વાતાવરણલગભગ 150 ગીગાજૌલ્સ (GJ) છે.

પૃથ્વી-આયોનોસ્ફિયર સિસ્ટમ 1.8 ફેરાડ્સની ક્ષમતાવાળા વિશાળ કેપેસિટરની જેમ કાર્ય કરે છે. પૃથ્વીના સપાટી વિસ્તારના પ્રચંડ કદને ધ્યાનમાં લેતા, પ્રતિ 1 ચોરસ મીટરસપાટી પર માત્ર 1 nC વિદ્યુત ચાર્જ છે.

પૃથ્વીનું વિદ્યુતમંડળ દરિયાની સપાટીથી લગભગ 60 કિમીની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરે છે. ઉપલા સ્તરોમાં, જ્યાં ઘણા મુક્ત આયનો હોય છે અને ગોળાના આ ભાગને આયનોસ્ફિયર કહેવામાં આવે છે, વાહકતા મહત્તમ છે, કારણ કે ત્યાં છે મુક્ત મીડિયાશુલ્ક આયનોસ્ફિયરમાં સંભવિતને સમતળ કરી શકાય છે, કારણ કે આ ગોળાને આવશ્યકપણે વિદ્યુત પ્રવાહનો વાહક માનવામાં આવે છે, ત્યાં વાયુઓમાં પ્રવાહો છે અને તેમાં ટ્રાન્સફર કરંટ છે. મુક્ત આયનોનો સ્ત્રોત સૂર્યની કિરણોત્સર્ગીતા છે. સૂર્ય અને અવકાશમાંથી આવતા ચાર્જ કરેલા કણોનો પ્રવાહ ગેસના અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને "પછાડે છે", જે આયનીકરણ તરફ દોરી જાય છે. તમે સમુદ્રની સપાટીથી જેટલા ઊંચા છો, વાતાવરણની વાહકતા ઓછી હશે. દરિયાની સપાટી પર, હવાની વિદ્યુત વાહકતા લગભગ 10 -14 સિમેન્સ/m (S/m) છે, પરંતુ તે વધતી ઊંચાઈ સાથે ઝડપથી વધે છે, અને 35 કિમીની ઊંચાઈએ તે પહેલાથી જ 10 -11 S/m છે. આ ઊંચાઈએ, સમુદ્રની સપાટી પર હવાની ઘનતા માત્ર 1% છે. વધુમાં, વધતી ઊંચાઈ સાથે, વાહકતા બિન-એકસરખી રીતે બદલાય છે, કારણ કે પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને ફોટોન પ્રવાહ સૂર્યથી પ્રભાવિત થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે સમુદ્ર સપાટીથી 35 કિમી ઉપરના ઇલેક્ટ્રોસ્ફિયરની વાહકતા બિન-સમાન છે અને તે દિવસના સમય (ફોટન પ્રવાહ) અને ભૌગોલિક સ્થાન (પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર) પર આધારિત છે.

તે થાય તે માટે ક્રમમાં વિદ્યુત ભંગાણબે સપાટ સમાંતર ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે (જેની વચ્ચેનું અંતર 1 મીટર છે), જે દરિયાની સપાટીની સપાટી પર સ્થિત છે, શુષ્ક હવામાં, 3000 kV/m ની ક્ષેત્ર શક્તિ જરૂરી છે. જો આ ઈલેક્ટ્રોડ્સને દરિયાની સપાટીથી 10 કિમીની ઊંચાઈએ વધારવામાં આવે, તો આ વોલ્ટેજના માત્ર 3% ની જરૂર પડશે, એટલે કે, 90 kV/m પૂરતું છે. જો ઇલેક્ટ્રોડ્સને એકસાથે લાવવામાં આવે છે જેથી તેમની વચ્ચેનું અંતર 1 મીમી હોય, તો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજની જરૂર પડશે 1000 ગણા ઓછા, એટલે કે, 3 kV (સમુદ્ર સ્તર) અને 9 V (10 કિમીની ઊંચાઈએ).

તેની સપાટી (સમુદ્ર સપાટી) પર પૃથ્વીના વિદ્યુત ક્ષેત્રની શક્તિનું કુદરતી મૂલ્ય લગભગ 150 V/m છે, જે ઘણું ઓછા મૂલ્યો 1 mm (3 kV/m જરૂરી) ના અંતરમાં પણ ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના ભંગાણ માટે જરૂરી છે.

પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર સંભવિત ક્યાંથી આવે છે?

ઉપર જણાવ્યા મુજબ, પૃથ્વી એક કેપેસિટર છે, જેમાંથી એક પ્લેટ પૃથ્વીની સપાટી છે, અને સુપરકેપેસિટરની બીજી પ્લેટ આયનોસ્ફિયરનો પ્રદેશ છે. પૃથ્વીની સપાટી પર ચાર્જ નકારાત્મક છે, અને આયનોસ્ફિયરની પાછળ તે હકારાત્મક છે. પૃથ્વીની સપાટીની જેમ, આયનોસ્ફિયર પણ એક વાહક છે, અને તેમની વચ્ચેનું વાતાવરણનું સ્તર બિન-સમાન ગેસ ડાઇલેક્ટ્રિક છે. આયનોસ્ફિયરના હકારાત્મક ચાર્જને કારણે રચાય છે કોસ્મિક રેડિયેશન, પરંતુ પૃથ્વીની સપાટીને નકારાત્મક ચાર્જથી શું ચાર્જ કરે છે?

સ્પષ્ટતા માટે, તે યાદ રાખવું જરૂરી છે કે પરંપરાગત વિદ્યુત કેપેસિટર કેવી રીતે ચાર્જ થાય છે. તેમાં સામેલ છે ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટવર્તમાન સ્ત્રોત સુધી અને તે ચાર્જ કરે છે મહત્તમ મૂલ્યપ્લેટો પર તણાવ. પૃથ્વી જેવા કેપેસિટર માટે, કંઈક આવું જ થાય છે. તે જ રીતે, ચોક્કસ સ્ત્રોત ચાલુ હોવો જોઈએ, પ્રવાહ વહેવો જોઈએ, અને પ્લેટો પર વિપરીત ચાર્જ રચાય છે. વીજળી વિશે વિચારો, જે સામાન્ય રીતે વાવાઝોડા સાથે હોય છે. આ લાઈટનિંગ બોલ્ટ એ ખૂબ જ વિદ્યુત સર્કિટ છે જે પૃથ્વીને ચાર્જ કરે છે.

તે પૃથ્વીની સપાટી પર પ્રહાર કરતી વીજળી છે જે તે સ્ત્રોત છે જે પૃથ્વીની સપાટીને નકારાત્મક ચાર્જ વડે ચાર્જ કરે છે. વીજળીનો પ્રવાહ લગભગ 1800 એમ્પીયરનો હોય છે, અને દરરોજ વાવાઝોડા અને વીજળીની સંખ્યા 300 થી વધુ હોય છે. વીજળીના વાદળમાં ધ્રુવીયતા હોય છે. આશરે -20 °C ના હવાના તાપમાને આશરે 6-7 કિમીની ઊંચાઈએ તેનો ઉપલા ભાગ હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થાય છે, અને તેનો નીચલો ભાગ 0° થી -10 °C ના હવાના તાપમાને 3-4 કિમીની ઉંચાઈ પર હોય છે. નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરવામાં આવે છે. વીજળીના વાદળના તળિયેનો ચાર્જ 20-100 મિલિયન વોલ્ટની પૃથ્વીની સપાટી સાથે સંભવિત તફાવત બનાવવા માટે પૂરતો છે. વીજળીનો ચાર્જ સામાન્ય રીતે 20-30 કૂલમ્બ (C) વીજળીના ક્રમ પર હોય છે. વાદળો વચ્ચે અને વાદળો અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચે વિસર્જનમાં વીજળી ત્રાટકે છે. દરેક રિચાર્જ માટે લગભગ 5 સેકન્ડની જરૂર પડે છે, તેથી આ ક્રમમાં વીજળી ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે, પરંતુ તેનો અર્થ એ નથી કે ડિસ્ચાર્જ 5 સેકન્ડ પછી આવશ્યકપણે થશે.

વીજળી

વીજળીના સ્વરૂપમાં વાતાવરણીય સ્રાવ તદ્દન છે જટિલ માળખું. કોઈ પણ સંજોગોમાં, આ વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટના છે, જે ત્યારે થાય છે જ્યારે ગેસ ભંગાણ માટે જરૂરી શરતો પ્રાપ્ત થાય છે, એટલે કે, હવાના પરમાણુઓનું આયનીકરણ. સૌથી વિચિત્ર બાબત એ છે કે પૃથ્વીનું વાતાવરણ સતત ડાયનેમો જેવું કામ કરે છે જે પૃથ્વીની સપાટીને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરે છે. દરેક લાઈટનિંગ ડિસ્ચાર્જ એ શરત હેઠળ પ્રહાર કરે છે કે પૃથ્વીની સપાટી નકારાત્મક શુલ્કથી મુક્ત છે, જે ડિસ્ચાર્જ (ગેસ આયનીકરણ) માટે જરૂરી સંભવિત તફાવત પ્રદાન કરે છે.

જલદી વીજળી જમીન પર પડે છે, નકારાત્મક ચાર્જ સપાટી પર વહે છે, પરંતુ તે પછી વીજળીના વાદળનો નીચેનો ભાગ વિસર્જિત થાય છે અને તેના સંભવિત ફેરફારો થાય છે, તે હકારાત્મક બને છે. આગળ, રિવર્સ કરંટ થાય છે અને પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચેલો વધારાનો ચાર્જ ચાર્જ થઈને ઉપર તરફ જાય છે. મેઘગર્જનાફરીથી આ પછી, પ્રક્રિયા ફરીથી પુનરાવર્તન કરી શકાય છે, પરંતુ સાથે નાના મૂલ્યો વિદ્યુત વોલ્ટેજઅને વર્તમાન. જ્યાં સુધી વાયુઓના આયનીકરણ, જરૂરી સંભવિત તફાવત અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની વધારાની શરતો હોય ત્યાં સુધી આવું થાય છે.

સારાંશ માટે, આપણે કહી શકીએ કે વીજળી પગલાઓમાં ત્રાટકે છે, ત્યાં એક વિદ્યુત સર્કિટ બનાવે છે જેના દ્વારા વાયુઓમાં પ્રવાહ વહે છે, દિશામાં વૈકલ્પિક. દરેક લાઈટનિંગ રિચાર્જ લગભગ 5 સેકન્ડ સુધી ચાલે છે અને જ્યારે ત્યાં હોય ત્યારે જ સ્ટ્રાઈક થાય છે જરૂરી શરતો(બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ અને ગેસ આયનીકરણ). વીજળીની શરૂઆત અને અંત વચ્ચેનો વોલ્ટેજ 100 મિલિયન વોલ્ટના ક્રમમાં હોઈ શકે છે, અને સરેરાશ વર્તમાન મૂલ્ય લગભગ 1800 એમ્પીયર છે. પીક કરંટ 10,000 એમ્પીયરથી વધુ સુધી પહોંચે છે, અને ટ્રાન્સફર કરેલ ચાર્જ 20-30 કૂલમ્બ વીજળીની બરાબર છે.

જો તમે સારા ઇન્સ્યુલેટરથી બનેલા કપડાં પહેરો છો, જે એક ઉત્તમ ડાઇલેક્ટ્રિક છે, ઉદાહરણ તરીકે, નાયલોનથી બનેલા કપડાં, અને ફક્ત રબરના જૂતાનો ઉપયોગ કરો છો, અને કપડાંની સપાટી પર કોઈ ધાતુની વસ્તુઓ નથી, તો સંભવિત તફાવત હોઈ શકે છે. પૃથ્વીની સપાટી અને માથાની ટોચ વચ્ચે માપવામાં આવે છે. દરેક મીટર 150 વોલ્ટનું હોવાથી, પછી 170 સે.મી.ની ઊંચાઈ સાથે, માથાની ટોચ પર સપાટીની તુલનામાં 1.7x150 = 255 વોલ્ટનો સંભવિત તફાવત હશે. જો તમે તમારા માથા પર મેટલ પૅન લગાવો છો, તો તેના પર સરફેસ ચાર્જ ભેગો થશે. આ ચાર્જ કલેક્શનનું કારણ એ છે કે નાયલોનના કપડાં સારા ઇન્સ્યુલેટર છે અને શૂઝ રબરના છે. ગ્રાઉન્ડિંગ, એટલે કે, પૃથ્વીની સપાટી સાથે કોઈ વાહક સંપર્ક નથી. તમારા પર વિદ્યુત શુલ્ક એકઠા ન કરવા માટે, તમારે "તમારી જાતને ગ્રાઉન્ડ" કરવાની જરૂર છે. તે જ રીતે, વસ્તુઓ, વસ્તુઓ, ઇમારતો અને માળખાં, ખાસ કરીને ઊંચી ઇમારતો, વાતાવરણીય વીજળી એકઠા કરવામાં સક્ષમ છે. આ અપ્રિય પરિણામો તરફ દોરી શકે છે, કારણ કે કોઈપણ સંચિત ચાર્જ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને વાયુઓમાં સ્પાર્ક ભંગાણનું કારણ બની શકે છે. આવા ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ડિસ્ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો નાશ કરી શકે છે અને આગનું કારણ બની શકે છે, ખાસ કરીને જ્વલનશીલ પદાર્થો માટે.

વાતાવરણીય વીજળીના ચાર્જને એકઠા ન કરવા માટે, ઉપલા બિંદુને નીચલા (જમીન) સાથે વિદ્યુત વાહક સાથે જોડવા માટે પૂરતું છે, અને જો વિસ્તાર મોટો હોય, તો ગ્રાઉન્ડિંગ પાંજરા, સર્કિટના રૂપમાં કરવામાં આવે છે. , પરંતુ, હકીકતમાં, તેઓ જેને "ફેરાડે કેજ" કહે છે તેનો ઉપયોગ કરે છે.

વાતાવરણીય વીજળીની લાક્ષણિકતાઓ

પૃથ્વી નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે અને તેનો ચાર્જ 500,000 કૂલમ્બ્સ (C) વિદ્યુત ચાર્જ જેટલો છે. સંભવિત તફાવત 300,000 વોલ્ટ (300 kV) થી છે, જો આપણે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ આયનોસ્ફિયર અને પૃથ્વીની સપાટી વચ્ચેના વોલ્ટેજને ધ્યાનમાં લઈએ. લગભગ 1350 એમ્પીયર (A) ની વીજળીનો સીધો પ્રવાહ પણ છે અને પૃથ્વીના વાતાવરણનો પ્રતિકાર લગભગ 220 ઓહ્મ છે. આ લગભગ 400 મેગાવોટ (MW) નું પાવર આઉટપુટ આપે છે, જે સૌર પ્રવૃત્તિ દ્વારા પુનઃજનિત થાય છે. આ શક્તિ પૃથ્વીના આયનોસ્ફિયર તેમજ નીચલા સ્તરોને અસર કરે છે, જેના કારણે વાવાઝોડું આવે છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં જે વિદ્યુત ઉર્જાનો સંગ્રહ અને સંગ્રહ થાય છે તે લગભગ 150 ગીગાજૌલ્સ (GJ) છે.

પૃથ્વી-આયોનોસ્ફિયર સિસ્ટમ 1.8 ફેરાડ્સની ક્ષમતાવાળા વિશાળ કેપેસિટરની જેમ કાર્ય કરે છે. પૃથ્વીના સપાટી વિસ્તારના વિશાળ કદને ધ્યાનમાં લેતા, સપાટીના 1 ચોરસ મીટર દીઠ માત્ર 1 nC વિદ્યુત ચાર્જ છે.

પૃથ્વીનું વિદ્યુતમંડળ દરિયાની સપાટીથી લગભગ 60 કિમીની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરે છે. ઉપલા સ્તરોમાં, જ્યાં ઘણા મુક્ત આયનો હોય છે અને ગોળાના આ ભાગને આયનોસ્ફિયર કહેવામાં આવે છે, વાહકતા મહત્તમ છે, કારણ કે ત્યાં મફત ચાર્જ કેરિયર્સ છે. આયનોસ્ફિયરમાં સંભવિતને સમતળ કરી શકાય છે, કારણ કે આ ગોળાને આવશ્યકપણે વિદ્યુત પ્રવાહનો વાહક માનવામાં આવે છે, ત્યાં વાયુઓમાં પ્રવાહો છે અને તેમાં ટ્રાન્સફર કરંટ છે. મુક્ત આયનોનો સ્ત્રોત સૂર્યની કિરણોત્સર્ગીતા છે. સૂર્ય અને અવકાશમાંથી આવતા ચાર્જ કરેલા કણોનો પ્રવાહ ગેસના અણુઓમાંથી ઇલેક્ટ્રોનને "પછાડે છે", જે આયનીકરણ તરફ દોરી જાય છે. તમે સમુદ્રની સપાટીથી જેટલા ઊંચા છો, વાતાવરણની વાહકતા ઓછી હશે. દરિયાની સપાટી પર, હવાની વિદ્યુત વાહકતા લગભગ 10 -14 સિમેન્સ/m (S/m) છે, પરંતુ તે વધતી ઊંચાઈ સાથે ઝડપથી વધે છે, અને 35 કિમીની ઊંચાઈએ તે પહેલાથી જ 10 -11 S/m છે. આ ઊંચાઈએ, સમુદ્રની સપાટી પર હવાની ઘનતા માત્ર 1% છે. વધુમાં, વધતી ઊંચાઈ સાથે, વાહકતા બિન-એકસરખી રીતે બદલાય છે, કારણ કે પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને ફોટોન પ્રવાહ સૂર્યથી પ્રભાવિત થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે સમુદ્ર સપાટીથી 35 કિમી ઉપરના ઇલેક્ટ્રોસ્ફિયરની વાહકતા બિન-સમાન છે અને તે દિવસના સમય (ફોટન પ્રવાહ) અને ભૌગોલિક સ્થાન (પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર) પર આધારિત છે.

બે સપાટ સમાંતર ઇલેક્ટ્રોડ (જેની વચ્ચેનું અંતર 1 મીટર છે) વચ્ચે વિદ્યુત ભંગાણ થાય તે માટે, જે દરિયાની સપાટીની સપાટી પર સ્થિત છે, શુષ્ક હવામાં, 3000 kV/m ની ક્ષેત્ર શક્તિ જરૂરી છે. જો આ ઈલેક્ટ્રોડ્સને દરિયાની સપાટીથી 10 કિમીની ઊંચાઈએ વધારવામાં આવે, તો આ વોલ્ટેજના માત્ર 3% ની જરૂર પડશે, એટલે કે, 90 kV/m પૂરતું છે. જો ઇલેક્ટ્રોડ્સને એકસાથે લાવવામાં આવે છે જેથી તેમની વચ્ચેનું અંતર 1 મીમી હોય, તો બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજની જરૂર પડશે 1000 ગણા ઓછા, એટલે કે, 3 kV (સમુદ્ર સ્તર) અને 9 V (10 કિમીની ઊંચાઈએ).

તેની સપાટી (સમુદ્ર સપાટી) પર પૃથ્વીના ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની શક્તિનું કુદરતી મૂલ્ય લગભગ 150 V/m છે, જે 1 mm (3 kV/ m જરૂરી છે).

પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર સંભવિત ક્યાંથી આવે છે?

ઉપર જણાવ્યા મુજબ, પૃથ્વી એક કેપેસિટર છે, જેમાંથી એક પ્લેટ પૃથ્વીની સપાટી છે, અને સુપરકેપેસિટરની બીજી પ્લેટ આયનોસ્ફિયરનો પ્રદેશ છે. પૃથ્વીની સપાટી પર ચાર્જ નકારાત્મક છે, અને આયનોસ્ફિયરની પાછળ તે હકારાત્મક છે. પૃથ્વીની સપાટીની જેમ, આયનોસ્ફિયર પણ એક વાહક છે, અને તેમની વચ્ચેનું વાતાવરણનું સ્તર બિન-સમાન ગેસ ડાઇલેક્ટ્રિક છે. આયનોસ્ફિયરનો સકારાત્મક ચાર્જ કોસ્મિક રેડિયેશનને કારણે બને છે, પરંતુ પૃથ્વીની સપાટીને નકારાત્મક ચાર્જથી શું ચાર્જ કરે છે?

સ્પષ્ટતા માટે, તે યાદ રાખવું જરૂરી છે કે પરંપરાગત વિદ્યુત કેપેસિટર કેવી રીતે ચાર્જ થાય છે. તે વર્તમાન સ્ત્રોત માટે વિદ્યુત સર્કિટમાં શામેલ છે, અને તે પ્લેટો પર મહત્તમ વોલ્ટેજ મૂલ્ય પર ચાર્જ કરવામાં આવે છે. પૃથ્વી જેવા કેપેસિટર માટે, કંઈક આવું જ થાય છે. તે જ રીતે, ચોક્કસ સ્ત્રોત ચાલુ હોવો જોઈએ, પ્રવાહ વહેવો જોઈએ, અને પ્લેટો પર વિપરીત શુલ્ક રચાય છે. વીજળી વિશે વિચારો, જે સામાન્ય રીતે વાવાઝોડા સાથે હોય છે. આ લાઈટનિંગ બોલ્ટ એ ખૂબ જ વિદ્યુત સર્કિટ છે જે પૃથ્વીને ચાર્જ કરે છે.

વીજળી

વીજળીના સ્વરૂપમાં વાતાવરણીય સ્રાવ એક જટિલ રચના ધરાવે છે. કોઈ પણ સંજોગોમાં, આ વાયુઓમાં વિદ્યુત પ્રવાહની ઘટના છે, જે ત્યારે થાય છે જ્યારે ગેસ ભંગાણ માટે જરૂરી શરતો પ્રાપ્ત થાય છે, એટલે કે, હવાના પરમાણુઓનું આયનીકરણ. સૌથી વિચિત્ર બાબત એ છે કે પૃથ્વીનું વાતાવરણ સતત ડાયનેમો જેવું કામ કરે છે જે પૃથ્વીની સપાટીને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરે છે. દરેક લાઈટનિંગ ડિસ્ચાર્જ એ શરત હેઠળ પ્રહાર કરે છે કે પૃથ્વીની સપાટી નકારાત્મક શુલ્કથી મુક્ત છે, જે ડિસ્ચાર્જ (ગેસ આયનીકરણ) માટે જરૂરી સંભવિત તફાવત પ્રદાન કરે છે.

જલદી વીજળી જમીન પર પડે છે, નકારાત્મક ચાર્જ સપાટી પર વહે છે, પરંતુ તે પછી વીજળીના વાદળનો નીચેનો ભાગ વિસર્જિત થાય છે અને તેના સંભવિત ફેરફારો થાય છે, તે હકારાત્મક બને છે. આગળ, એક વિપરીત પ્રવાહ આવે છે અને પૃથ્વીની સપાટી પર પહોંચેલો વધારાનો ચાર્જ ઉપરની તરફ જાય છે, અને વીજળીના વાદળને ફરીથી ચાર્જ કરે છે. આ પછી, પ્રક્રિયા ફરીથી પુનરાવર્તિત થઈ શકે છે, પરંતુ વિદ્યુત વોલ્ટેજ અને વર્તમાનના નીચા મૂલ્યો સાથે. જ્યાં સુધી વાયુઓના આયનીકરણ, જરૂરી સંભવિત તફાવત અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની વધારાની શરતો હોય ત્યાં સુધી આવું થાય છે.

સારાંશ માટે, આપણે કહી શકીએ કે વીજળી પગલાઓમાં ત્રાટકે છે, ત્યાં એક વિદ્યુત સર્કિટ બનાવે છે જેના દ્વારા વાયુઓમાં પ્રવાહ વહે છે, દિશામાં વૈકલ્પિક. દરેક લાઈટનિંગ રિચાર્જ લગભગ 5 સેકન્ડ સુધી ચાલે છે અને માત્ર ત્યારે જ પ્રહાર કરે છે જ્યારે આ માટે જરૂરી શરતો અસ્તિત્વમાં હોય (બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ અને ગેસનું આયનીકરણ). વીજળીની શરૂઆત અને અંત વચ્ચેનો વોલ્ટેજ 100 મિલિયન વોલ્ટના ક્રમમાં હોઈ શકે છે, અને સરેરાશ વર્તમાન મૂલ્ય લગભગ 1800 એમ્પીયર છે. પીક કરંટ 10,000 એમ્પીયરથી વધુ સુધી પહોંચે છે, અને ટ્રાન્સફર કરેલ ચાર્જ 20-30 કૂલમ્બ વીજળીની બરાબર છે.

આપણી પૃથ્વી અને અન્ય ગ્રહો બંને ધરાવે છે ચુંબકીય ક્ષેત્ર, અને ઇલેક્ટ્રિક. તે લગભગ 150 વર્ષ પહેલાં જાણીતું હતું કે પૃથ્વી પર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર છે. ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જમાં ગ્રહો સૌર સિસ્ટમગ્રહોની દ્રવ્યોના ઈલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન અને આયનીકરણની અસરોને કારણે સૂર્ય દ્વારા બનાવવામાં આવેલ છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે રચાય છે અક્ષીય પરિભ્રમણચાર્જ થયેલ ગ્રહો. પૃથ્વી અને ગ્રહોનું સરેરાશ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સરેરાશ પર આધાર રાખે છે સપાટીની ઘનતાનકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ, કોણીય વેગઅક્ષીય પરિભ્રમણ અને ગ્રહની ત્રિજ્યા. તેથી, પૃથ્વી (અને અન્ય ગ્રહો), લેન્સ દ્વારા પ્રકાશ પસાર થાય છે તેના સાદ્રશ્ય દ્વારા, ઇલેક્ટ્રિક લેન્સ તરીકે ગણવામાં આવે છે, અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રના સ્ત્રોત તરીકે નહીં.

આનો અર્થ એ છે કે પૃથ્વી સૂર્ય સાથે જોડાયેલ છે ઇલેક્ટ્રિક બળ, સૂર્ય પોતે ચુંબકીય બળ દ્વારા ગેલેક્સીના કેન્દ્ર સાથે જોડાયેલ છે, અને આકાશગંગાનું કેન્દ્ર વિદ્યુત બળ દ્વારા તારાવિશ્વોના કેન્દ્રીય ઘનીકરણ સાથે જોડાયેલ છે.

આપણો ગ્રહ વિદ્યુત રીતે લગભગ 300,000 વોલ્ટ સુધી ચાર્જ થયેલ ગોળાકાર કેપેસિટર જેવો છે. આંતરિક ક્ષેત્ર - પૃથ્વીની સપાટી - નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ છે, બાહ્ય ક્ષેત્ર- આયનોસ્ફીયર - હકારાત્મક. પૃથ્વીનું વાતાવરણ ઇન્સ્યુલેટર તરીકે કામ કરે છે.

આયોનિક અને કન્વેક્ટિવ કેપેસિટર લિકેજ પ્રવાહો, જે હજારો એમ્પીયર સુધી પહોંચે છે, તે સતત વાતાવરણમાં વહે છે. પરંતુ, આ હોવા છતાં, કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચેનો સંભવિત તફાવત ઘટતો નથી.

આનો અર્થ એ છે કે પ્રકૃતિમાં એક જનરેટર (જી) છે જે સતત કેપેસિટર પ્લેટોમાંથી ચાર્જના લિકેજને ફરી ભરે છે. આવા જનરેટર એ પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર છે, જે સૌર પવનના પ્રવાહમાં આપણા ગ્રહની સાથે ફરે છે.

કોઈપણ ચાર્જ કરેલ કેપેસિટરની જેમ, પૃથ્વીના કેપેસિટરમાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર અસ્તિત્વમાં છે. આ ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ ઊંચાઈમાં ખૂબ જ અસમાન રીતે વહેંચાયેલી છે: તે પૃથ્વીની સપાટી પર મહત્તમ છે અને આશરે 150 V/m છે. ઊંચાઈ સાથે તે ઘાતાંકીય કાયદા અનુસાર લગભગ ઘટે છે અને 10 કિમીની ઊંચાઈએ તે પૃથ્વીની સપાટી પરના મૂલ્યના લગભગ 3% જેટલું છે.

આમ, લગભગ સમગ્ર વિદ્યુત ક્ષેત્ર પૃથ્વીની સપાટીની નજીક, વાતાવરણના નીચલા સ્તરમાં કેન્દ્રિત છે. પૃથ્વીના વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત વેક્ટર E ને નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે સામાન્ય કેસનીચે પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર, કોઈપણ વિદ્યુત ક્ષેત્રની જેમ, ચોક્કસ બળ F સાથેના ચાર્જ પર કાર્ય કરે છે, જે સકારાત્મક ચાર્જને જમીન તરફ નીચે ધકેલે છે અને નકારાત્મક ચાર્જને વાદળોમાં ધકેલી દે છે.

આ બધું માં જોઈ શકાય છે કુદરતી ઘટના. પૃથ્વી પર વાવાઝોડા, ઉષ્ણકટિબંધીય તોફાનો અને અનેક ચક્રવાતો સતત ધમધમે છે. ઉદાહરણ તરીકે, વાવાઝોડા દરમિયાન હવામાં વધારો મુખ્યત્વે વાવાઝોડાની પરિઘ અને તેના કેન્દ્રમાં હવાની ઘનતામાં તફાવતને કારણે થાય છે - હીટિંગ ટાવર, પરંતુ એટલું જ નહીં. કુલોમ્બના કાયદા અનુસાર લિફ્ટનો ભાગ (લગભગ એક તૃતીયાંશ) પૃથ્વીના ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે.

તોફાન દરમિયાન સમુદ્ર એ એક વિશાળ ક્ષેત્ર છે, જે બિંદુઓ અને પાંસળીઓથી વિતરિત છે, જેના પર તેઓ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. નકારાત્મક શુલ્કઅને પૃથ્વીના વિદ્યુત ક્ષેત્રની તાકાત. આવી પરિસ્થિતિઓમાં બાષ્પીભવન થતા પાણીના અણુઓ સરળતાથી નકારાત્મક ચાર્જ મેળવે છે અને તેને પોતાની સાથે લઈ જાય છે. અને પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર, કુલોમ્બના કાયદા અનુસાર સંપૂર્ણ રીતે, આ ચાર્જને ઉપર તરફ લઈ જાય છે, હવામાં લિફ્ટ ઉમેરે છે.

તેથી વૈશ્વિક ઇલેક્ટ્રિક જનરેટરપૃથ્વી ગ્રહ પર વાતાવરણીય વમળોને વધુ તીવ્ર બનાવવા માટે તેની શક્તિનો એક ભાગ ખર્ચ કરે છે - વાવાઝોડા, તોફાન, ચક્રવાત, વગેરે. વધુમાં, આવા વીજ વપરાશ પૃથ્વીના વિદ્યુત ક્ષેત્રની તીવ્રતાને કોઈપણ રીતે અસર કરતું નથી.

પૃથ્વીનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર વધઘટને આધીન છે: શિયાળામાં તે ઉનાળા કરતાં વધુ મજબૂત હોય છે, તે 19 કલાક જીએમટી પર દરરોજ મહત્તમ પહોંચે છે, અને હવામાન પરિસ્થિતિઓ પર પણ આધાર રાખે છે. પરંતુ આ વધઘટ તેના સરેરાશ મૂલ્યના 30% થી વધુ નથી. કેટલાક દુર્લભ કિસ્સાઓમાં, ચોક્કસ હેઠળ હવામાન પરિસ્થિતિઓઆ ક્ષેત્રની તાકાત ઘણી વખત વધી શકે છે.

વાવાઝોડા દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બદલાય છે વિશાળ મર્યાદામાંઅને વિરુદ્ધ દિશા બદલી શકે છે, પરંતુ આ ચાલુ થાય છે નાનો વિસ્તાર, સીધા વાવાઝોડાના કોષ હેઠળ અને ટૂંકા સમય માટે.