Дэлхий эерэг эсвэл сөрөг ямар цэнэгтэй вэ? Агаар мандлын цахилгаан

Шуурга. Аянга.

"Аймшигтай" гэсэн нэр үг нь "аянгын бороо" гэсэн нэр үгнээс үүссэн. Ийм нарийн хэл шинжлэлийн ажиглалт, бодолтой дүгнэлт хийсний дараа Ф.И. Тютчева: "Би 5-р сарын эхээр аянга цахилгаантай бороо орох дуртай ..." Мэдээжийн хэрэг, жилийн аль ч үед, тэр байтугай өвлийн улиралд аянга цахилгаантай бороо ордог, гэхдээ хавар, байгаль цэцэглэдэг үед аянга цахилгаантай бороо онцгой үзэсгэлэнтэй байдаг. дуучин анзаарчээ.

Ямар үзэсгэлэнтэй, сүр жавхлантай, нэгэн зэрэг аюултай үзэгдэлаянга цахилгаан гэж нэрлэдэг байгаль? Эрдэмтэд ба жирийн хүмүүсэнэ тухай удаан хугацааны турш бодож байсан. Аадар борооны мөн чанарыг ойлгоогүй хүмүүс эрт дээр үед байгалийн энэхүү үзэгдлийн ариун аймшигт байдлыг байнга амсдаг байв. Мөн аймшигт зүйл байсан: хүчтэй аадар борооны үр дагавар нь ихэвчлэн байшин, барилга байгууламжийг сүйтгэх, гал түймэр гарах, хүн, тэжээвэр амьтад үхэх явдал байв.

Зөвхөн 18-р зуунд эрдэмтэд аянга цахилгаан гэдгийг тогтоожээ оч ялгарахатмосферийн цахилгаан. Олон эрдэмтэд агаар мандлын цахилгааныг судалсан бөгөөд үүнд M.V. Ломоносов, агаар мандал дахь босоо гүйдэл, үүлэн дээр цахилгаан цэнэгийн харагдах байдлын талаар зөв таамаглал дэвшүүлсэн. 1752-1753 онд хийсэн туршилтууд дээр үндэслэн М.В. Ломоносов болон Америкийн судлаач ба төрийн зүтгэлтэнБенжамин Франклин (1706-1790) аянга цахилгаан нь асар том цахилгаан оч гэдгийг бие даан нотолсон бөгөөд түүний хэмжээ, түүний дагуу эрчим хүч нь лабораторийн цахилгаан машины бөмбөлгүүдийн хооронд үсрэх очоос ялгаагүй юм.

Ломоносов "аянгын машин" бүтээсэн бөгөөд энэ нь утсаар дамжуулан агаар мандлын цахилгаанаар цэнэглэгдсэн конденсатор байсан бөгөөд төгсгөлийг нь газраас дээш өндөр шон дээр өргөв. Конденсатор нь Ломоносовын өрөөнд байсан. Аадар борооны үеэр конденсатор руу гар ойртоход оч гаргаж авах боломжтой байв. 1753 онд ийм туршилтын үеэр Ломоносовын нүдэн дээр түүнтэй хамт ажиллаж байсан Герман найз нь нас баржээ. эрдэмтэн ГеоргРичман.

Багагүй аюултай туршлагаФранклин яг тэр үед Америкт байсан. Тэрээр аянга цахилгаантай үед утсан дээр хөөргөсөн цаасан цаасан шувуу, энэ нь төмөр үзүүрээр тоноглогдсон байв. Утасны доод үзүүрт металл зүйл (хаалганы түлхүүр) уясан байв. Утас нь норж, дамжуулагч болж хувирах үед цахилгаан гүйдэл, Франклин түлхүүрийг гаргаж чадсан цахилгаан очцахилгаан машинтай цаашдын туршилтанд зориулж Лейден савыг цэнэглэнэ. Франклин том эрсдэл хийсэн нь ойлгомжтой, учир нь... могойнуудыг аянга цохиж, дараа нь цахилгаан гүйдэлд хүрч магадгүй юм том хэмжээтэйтуршилт хийгчийн биеэр дамжин газарт нэвтэрнэ.

Ломоносов, Франклин нарын туршилтууд аянга цахилгаантай үүл маш их цэнэглэгддэг болохыг харуулсан.

Хожим нь өөр өөр хэсгүүдийг олж мэдсэн аянга үүлөөр өөр тэмдэгтийн хураамж авч явдаг. Ихэнхдээ үүлний доод хэсэг (газар руу харсан) сөрөг цэнэгтэй, дээд хэсэг нь эерэг цэнэгтэй байдаг. Дэлхий бүхэлдээ сөрөг цэнэгтэй гэдгийг санаарай. Хэрэв хоёр үүл эсрэг цэнэгтэй хэсгүүдтэй бие биендээ ойртож байвал тэдгээрийн хооронд аянга анивчина. Гэхдээ аянгын ялгадас өөр замаар тохиолдож болно. Дэлхий дээгүүр өнгөрөх аянга үүл нь түүний гадаргуу дээр их хэмжээний индуктив цэнэгийг үүсгэдэг. Үүл ба дэлхийн гадаргуу нь том конденсаторын хоёр хавтанг үүсгэдэг. Үүл ба газрын хоорондох боломжит зөрүү хүрдэг асар их үнэт зүйлс, хэдэн зуун сая вольт хүрч, агаарт хүчтэй цахилгаан орон үүсдэг. Хэрэв энэ талбайн хүч чадал хүрвэл тодорхой хязгаар, дараа нь эвдрэл гардаг, i.e. аянга газар цохиж байна. ТУХАЙ болзошгүй үр дагаварХүмүүс болон эргэн тойрон дахь объектуудад ийм цочролыг бид аль хэдийн дурдсан.

Олон тооны болон урт хугацааны судалгаанаас үзэхэд аянга дахь оч нь дараах дундаж үзүүлэлттэй байдаг.

Үүл ба газрын хоорондох хүчдэл нь 100,000,000 (нэг зуун сая) вольт;
Аянга дахь одоогийн хүч нь 100,000 (нэг зуун мянган) ампер;
Цахилгаан цэнэгийн үргэлжлэх хугацаа нь секундын 10-6 (саяны нэг) байна;
Гэрэлтэгч сувгийн диаметр нь 10-20 см байна.

Аянга цахилгааны дараа үүсдэг аянга нь аянгын суваг доторх болон эргэн тойрон дахь агаар маш халуун болж, хурдацтай тэлж, улмаар үүсдэг. дууны долгион. Эдгээр долгионыг дэлхийн гадаргуу дээрх үүл эсвэл объектоос тусгах үед бидний чихэнд аянга мэт ойлгогдох цуурай гарч ирдэг. Эдгээр дэлбээний чимээ шуугиан нь ямар аймшигтай утга учиртай болохыг шууд бусаар илтгэнэ цахилгаан хэмжигдэхүүнүүдЭнэ нь аянга цахилгааныг төрүүлсэн.

Дэлхийн цахилгаан орон.

Судлаачид дэлхийн агаар мандлын өөр өөр цэгүүдийн хооронд өөр өөр өндөрт байрлах боломжит ялгаа, өөрөөр хэлбэл. ойролцоо дэлхийн гадаргууцахилгаан орон байдаг. Өндөрт хамаарах боломжит өөрчлөлтийн хэмжээ нь өөр өөр байдаг өөр өөр цаг хугацаажил болон өөр өөр газар нутаг дэвсгэрийн хувьд дэлхийн гадаргын ойролцоох метр тутамд дунджаар 130 вольт байна. Өөрөөр хэлбэл, дэлхийн ойролцоох талбайн хүч нь 1.3 В/см байна. Дэлхийгээс дээш гарах тусам энэ талбар маш хурдан суларч, аль хэдийн 1 км-ийн өндөрт түүний эрчим ердөө 0.4 В/см, 10 км-ийн өндөрт бага зэрэг сул болдог. Энэ өөрчлөлтийн тэмдэг нь дэлхийн сөрөг цэнэгтэй тохирч байна. Тиймээс бид нэлээд эрчимтэй цахилгаан талбайд байнга ажиллаж, амьдардаг.

Дэлхийн ойролцоох талбай нь 130 В/м-ийн хүч чадалтай тул бидний хүн бүрийн толгой ба хөл байрладаг цэгүүдийн хооронд 200 вольтоос дээш хүчдэл байх ёстой. 100-120 вольтын хүчдэлтэй сүлжээнд холбогдсон дамжуулагчийг шүргэх нь өвдөлт төдийгүй үхэлд хүргэж болзошгүй тул бид яагаад энэ талбарыг мэдрэхгүй байна вэ? Хүний бие бол дамжуулагч тул цэнэгүүд тэнцвэртэй байх үед талбайн гадаргуу нь тодорхой байх ёстой. эквипотенциал гадаргуу, өөрөөр хэлбэл ямар ч хос цэгийн хувьд боломжит зөрүү тэг байхаар. Тиймээс биеийн гадаргуу (толгой ба хөл) дээрх бие даасан цэгүүдийн хооронд боломжит ялгаа байж болохгүй. Бөмбөрцөгнь ерөнхийдөө дамжуулагч тул дэлхийн гадаргуу нь бас эквипотенциал гадаргуу юм.

Дэлхийн цахилгаан талбайн туршилтын судалгаа, холбогдох тооцоолол нь дэлхий бүхэлдээ сөрөг цэнэгтэй болохыг харуулж байна. дундаж утгаЭнэ нь хагас сая кулон (ойролцоогоор 4.5х10 5) гэж тооцогддог. Энэ цэнэг нь дэлхийн агаар мандал болон түүний гадна (дэлхийн орон зайд) хэд хэдэн үйл явцын улмаас бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байгаа бөгөөд энэ нь бүрэн ойлгогдоогүй хэвээр байна.

Харгалзах хүмүүс хаана байна эерэг цэнэгүүд? Эдгээр цэнэгүүд нь ионосфер гэж нэрлэгддэг хэсэгт байрладаг, i.e. Дэлхийгээс хэдэн арван километрийн өндөрт байрлах ионжсон (эерэг цэнэгтэй) молекулуудын давхаргад. Агаар мандлын энэ давхаргын эзлэхүүний эерэг цэнэг нь дэлхийн сөрөг цэнэгийг нөхдөг. Дэлхийн цахилгаан талбайн шугамууд энэ давхаргаас дэлхийн гадаргуу руу (эерэг цэнэгээс сөрөг цэнэг хүртэл) очдог.

Солонго.

Ихэвчлэн бороо орсны дараа тэнгэрт солонго гарч ирдэг бөгөөд энэ нь ус, гэрлийн өнгөлөг нуман хаалга юм. Эрт дээр үеэс солонго нь судлаачид, домог бүтээгчдийн сэтгэлийг хөдөлгөж ирсэн. Жишээлбэл, Аристотель солонгыг тусгал гэж үздэг нарны гэрэлүүлс. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь бодит үзэгдлийг хэтэрхий хялбарчлах явдал юм. By орчин үеийн санаануудцагаан гэрэл нь өөрийн долгионы урттай өөр өөр цацрагуудын холимог юм. Агаарт түдгэлзэх нэг дусал ус, цацраг цагаан гэрэлпризм шиг хугарсан. Энэ нь дуслын дотоод хананд хүрэхэд тусгалаа авч, нэг өнгийн цацраг болон задрах ба энэ нь өөр өөр өнцөгэсрэг талын хана руу чиглэж байна. Эдгээр цацрагууд ялгарахдаа өөрийн долгионы урттай тохирох өнгөтэй байдаг. Тэд солонгын олон өнгийн палитрыг бүрдүүлдэг. Нарийн багаж ашиглан судлаачид улаан туяаны тусгалын өнцөг 137°58`, ягаан туяаных 139°43` болохыг тогтоожээ. Ингэж хэврэг, байнга давтагддаг хатуу өнгөний дараалал үүсдэг: солонгын дотоод ирмэгийн дагуу нил ягаан, аажмаар хөх, ногоон, шар, улбар шар, гадна талын ирмэгийн дагуу улаан болж хувирдаг.

Үүний нэгэн адил тодорхой долгионы урттай туяа агаарын молекулуудаас үүссэн тоосонцортой мөргөлдөхөд алс холын оргилууд эсвэл далайн давхрагын дээгүүр цэнхэр гэрэлт цагираг үүсдэг. Хэрэв дусал, бөөмсөөс гэрэл тусдаггүй байсан бол тэнгэр бидэнд дэлхийн агаар мандлаас гадуур сансрын нисгэгчдийн ажигласан гариг ​​хоорондын орон зай шиг хар өнгөтэй харагдах байсан.

Шинжлэх ухааны тайлбарсолонгоныг 1635 онд Рене Декарт "Солиорууд" бүтээлдээ "Солонгын тухай" бүлэгт буцааж өгсөн байдаг.

Хөнгөн долгион- Эдгээр нь цахилгаан соронзон чичиргээ юм. Нүдээр хүлээн зөвшөөрөгдөж, тархи боловсруулснаар бидний мэдрэх ертөнцийн гурван хэмжээст өнгөлөг зургийг бүтээдэг. Солонго бол захиалгат цуврал юм цахилгаан соронзон чичиргээдолгионы урттай 8х10-5 см-ээс улаан нь 4х10-5 см-ийн ягаан. Бусад өнгөний долгионы урт нь эдгээр утгын хооронд байна. Хүний нүд бол өнгөний ялгаа, тэр ч байтугай өнгөний сүүдэрийг илрүүлэх чадвартай гайхалтай нарийн төвөгтэй физик төхөөрөмж бөгөөд энэ нь гэрлийн долгионы уртын огт өчүүхэн ялгаагүй: ойролцоогоор 10-6 (саяны нэг орчим!) сантиметр юм. Ерөнхийдөө байгальд ямар ч өнгө байдаггүй, зөвхөн өөр өөр урттай долгион байдаг. Бидний харж буй өнгө нь нүдээр хэмжигдэж, тархиар тайлбарлагддаг гэрлийн долгионы энерги юм. Өнгөний гайхалтай тоглоомыг бидний нүд зөвхөн гэрлийн чичиргээний нарийн давтамжийн зурваст л ойлгодог. Энэ нь ямар харагдаж болох вэ? бидний эргэн тойрон дахь ертөнц, хэрэв хүний ​​нүд илүү өргөн хүрээний давтамжийг орчуулах боломжтой байсан бол өнгөний схем? Ийм нөхцөл байдлыг бид төсөөлж ч чадахгүй.

Одоо биосферийн үйл ажиллагаатай холбоотой бусад байгалийн үзэгдлүүдийн талаар хэдэн үг хэлье. Хур тунадасны сэдвийг үргэлжлүүлэхийн тулд цас, мөндөрийн талаар хэлэх хэрэгтэй. Бие махбодийн хувьд эдгээр төрлийн хур тунадас нь хоёулаа адилхан, учир нь хувирсан ижил усны үүлнээс унахыг илэрхийлнэ бага температурнөгөө рүү агаар биеийн байдал. Температур нь ойролцоогоор 0 o -1 o Цельсийн хүртэл нэмэгдэхэд цас, мөндөр дахин ус болж хувирдаг, өөрөөр хэлбэл. шингэн үе шатанд оруулна.

Тариаланчдын хувьд өвлийн эхэн үед их хэмжээний цас орох нь ирээдүйн сайн ургацын шинж тэмдэг юм: Эцсийн эцэст өвлийн үр тарианы үрийг хүйтэн жавараас сайн хамгаалж байна. "Цас зузаан, талх сайн" гэж Оросын тосгонд эрт дээр үеэс хэлдэг байсан. Цасаар хучигдсан моднууд нь дур булаам мэт санагддаг өвлийн үлгэр. Хүүхдэд хараагүй болох боломж олдвол ямар их баярладаг бол цасан эмэгтэй, эсвэл цасан дээр тоглох!

Гэхдээ цас орох нь баяр баясгаланг авчирдаг цорын ганц зүйл биш юм. Хэрэв тэдгээр нь хэтэрхий элбэг, удаан үргэлжилдэг, цасан шуургатай байвал энэ нь ямар ашигтай вэ? Зам дээр метр урт цасан шуурга шуурч, хөрсний ажил тасалдаж, агаарын тээвэр, цахилгааны утас тасарсан, ууланд цасан нуранги буух нь ихэвчлэн цасны массад хүмүүсийг барьж авах, заримдаа үхэлд хүргэдэг. Зэрлэг амьтан, шувууд хоол хүнс олоход хэцүү болдог. Энэ бүхнийг бид дэлхийн хамгийн олон янзын хэсэгт бараг жил бүр ажиглаж, мэдэрдэг.

Их хэмжээний мөндөр, ялангуяа хавар унавал цэцэрлэг, тариалангийн талбайн ургацад ихээхэн хохирол учруулж, байшин барилга, машиныг сүйтгэх аюултай. задгай агааргэх мэт.

Дэлхийн цахилгаан орон,-д ажиглагддаг гаригийн хувьд дэлхийн байгалийн цахилгаан орон хатуу биеДэлхий, далай тэнгис, агаар мандал, соронзон мандалд. E. зүйл 3. геофизикийн үзэгдлийн цогц цогцолбороос үүдэлтэй. Талбайн потенциалын тархалт нь дэлхийн бүтэц, агаар мандлын доод давхарга, ионосфер, соронзон мандал, түүнчлэн гариг ​​хоорондын орон зай, наранд тохиолддог үйл явцын талаар тодорхой мэдээллийг агуулдаг.

Электрон нягтыг хэмжих техник 3. тухайн талбар ажиглагдаж буй орчинд тодорхойлогдоно. Ихэнх бүх нийтийн арга- орон зайд зай завсарласан электродыг ашиглан боломжит зөрүүг тодорхойлох. Энэ аргыг газрын гүйдлийг бүртгэх үед ашигладаг (харна уу. Теллурын гүйдэл ), -аар хэмжихэд нисэх онгоцагаар мандлын цахилгаан орон ба хамт сансрын хөлөг- соронзон мандал ба гадаад орон зай(энэ тохиолдолд электродуудын хоорондох зай хэтрэх ёстой Дебай скрининг радиус В сансрын плазм, өөрөөр хэлбэл хэдэн зуун метр байх).

Дэлхийн агаар мандалд цахилгаан орон байх нь гол төлөв агаарын иончлолын үйл явц, иончлолын явцад үүссэн эерэг ба сөрөг цахилгаан цэнэгийн орон зайн тусгаарлалттай холбоотой юм. Нөлөөллийн дор агаарын ионжилт үүсдэг сансрын туяа хэт ягаан туяаНар; цацраг цацраг идэвхт бодис, дэлхийн гадаргуу болон агаарт байдаг; Агаар мандалд цахилгаан ялгадас гэх мэт олон агаар мандлын үйл явц: конвекц, үүл үүсэх, хур тунадас болон бусад - ялгаатай цэнэгүүдийг хэсэгчлэн салгаж, атмосферийн цахилгаан талбарууд үүсэхэд хүргэдэг (үзнэ үү. Агаар мандлын цахилгаан ). Агаар мандалтай харьцуулахад дэлхийн гадаргуу сөрөг цэнэгтэй байдаг.

Агаар мандлын цахилгаан орон байгаа нь гүйдэл үүсэхэд хүргэдэг. цахилгаан "конденсатор" атмосферийг цэнэглэх - Дэлхий. Хур тунадас нь дэлхийн гадаргуу ба агаар мандлын хоорондох цэнэгийн солилцоонд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дунджаар хур тунадас сөрөг цэнэгээс 1.1-1.4 дахин их эерэг цэнэгийг авчирдаг. Агаар мандлаас үүссэн цэнэгийн алдагдал нь аянгатай холбоотой гүйдэл, үзүүртэй объектуудаас (цэгээс) цэнэгийн урсгалын улмаас нөхөн сэргээгддэг. 1 талбайтай дэлхийн гадаргуу дээр гарсан цахилгаан цэнэгийн тэнцвэрт байдал кмЖилд 2-ыг дараах мэдээллээр тодорхойлж болно.

Дамжуулах гүйдэл + 60 к/(км 2 жил)

Хур тунадасны урсгал + 20 "

Аянга ялгадас – 20 »

Зөвлөмжүүдийн гүйдэл - 100 "

__________________________

Нийт - 40 к/(км 2 жил)

Дэлхийн гадаргуугийн нэлээд хэсэг дээр - далай дээгүүр - үзүүрээс гарах урсгалыг хасч, эерэг тэнцвэртэй байх болно. Дэлхийн гадаргуу дээр статик сөрөг цэнэг байгаа эсэх (ойролцоогоор 5.7 × 10 5). руу) нь эдгээр гүйдэл дунджаар тэнцвэртэй байгааг харуулж байна.

Ионосфер дахь цахилгаан орон нь аль алинд нь тохиолддог процессуудаас үүдэлтэй дээд давхаргуудагаар мандал ба соронзон мандалд. Далайн түрлэгүүд агаарын масс, салхи, үймээн самуун - энэ бүхэн нь гидросоронзон динамо эффектийн улмаас ионосферт цахилгаан орон үүсгэх эх үүсвэр юм (үзнэ үү. Газрын соронзон ) Жишээ нь дэлхийн гадаргуу дээрх соронзон орны өдрийн өөрчлөлтийг үүсгэдэг нарны өдрийн цахилгаан гүйдлийн систем юм. Ионосфер дахь цахилгаан талбайн хүч чадлын хэмжээ нь ажиглалтын цэгийн байршил, өдрийн цаг, ерөнхий нөхцөлнарны идэвхжилээс соронзон мандал ба ионосфер. Энэ нь хэдэн нэгжээс хэдэн арван хүртэл хэлбэлздэг mv/м,өндөр өргөргийн ионосферт зуу ба түүнээс дээш хэмжээнд хүрдэг мв/м.Энэ тохиолдолд гүйдэл нь хэдэн зуун мянган амперт хүрдэг. Учир нь өндөр цахилгаан дамжуулах чанарДэлхийн соронзон орны шугамын дагуу ионосфер ба соронзон мандлын плазмууд, ионосферийн цахилгаан орон нь соронзон мандалд, соронзон мандлын талбайнууд ионосферт шилждэг.

Соронзон мандалд цахилгаан талбайн шууд эх үүсвэрүүдийн нэг юм нарны салхи. Соронзон бөмбөрцгийн эргэн тойронд нарны салхи урсах үед эмф үүсдэг Э= v´ б^ , хаана б ^ - соронзон бөмбөрцгийн гадаргуу дээрх соронзон орны ердийн бүрэлдэхүүн хэсэг, v- дундаж хурдтоосонцор нарны салхи.

Энэхүү emf нь соронзон бөмбөрцгийн сүүлээр урсах урвуу гүйдлээр хаагддаг цахилгаан гүйдлийг үүсгэдэг (Зураг 1.1). Дэлхий ). Сүүлийнх нь соронзон сүүлний өглөөний тал дахь орон зайн эерэг цэнэгүүд ба оройн талын сөрөг цэнэгээр үүсдэг. Соронзон сүүл дээрх цахилгаан талбайн хүч 1 хүрнэ mv/м.Боломжит ялгаа туйлын таг 20-100 байна кв.

Соронзон мандалд emf-ийг өдөөх өөр нэг механизм нь соронзон мандлын сүүл хэсэгт эсрэг чиглэлтэй соронзон орны шугамын уналттай холбоотой юм; Энэ тохиолдолд ялгарах энерги нь соронзон бөмбөрцгийн плазмыг дэлхий рүү хурдан хөдөлгөдөг. Энэ тохиолдолд электронууд дэлхийн эргэн тойронд өглөөний тал руу, протонууд оройн тал руу шилждэг. Сансрын эквивалент цэнэгийн төвүүдийн хоорондох боломжит зөрүү нь хэдэн арван киловольт хүрдэг. Энэ талбар нь сүүлний соронзон бөмбөрцгийн талбайн эсрэг чиглэлд байна.

Соронзон бөмбөрцгийн оршихуй цагирагийн гүйдэлдэлхийн эргэн тойронд. Хугацааны үеэр соронзон шуурга Тэгээд туйлын гэрэл соронзон мандал болон ионосфер дахь цахилгаан орон ба гүйдэлд ихээхэн өөрчлөлт гардаг.

Соронзон мандалд үүссэн соронзонгидродинамик долгион нь байгалийн долгионы сувгийн дагуу тархдаг. цахилгаан шугамДэлхийн соронзон орон. Ионосферт орохдоо тэдгээр нь дэлхийн гадаргуу дээр хэсэгчлэн хүрч, ионосферийн долгионы дамжуулагчаар хэсэгчлэн тархаж, дэлхийн гадаргуу дээр эдгээр долгионууд нь хэлбэлзлийн давтамж эсвэл соронзон импульс хэлбэрээр бүртгэгддэг (10 -). 2-10 Гц), эсвэл маш бага давтамжийн долгион(10 2 -10 4 давтамжтай хэлбэлзэл Гц).

Эх үүсвэрүүд нь ионосфер ба соронзон мандалд байршдаг дэлхийн ээлжит соронзон орон нь дэлхийн царцдас дахь цахилгаан талбарыг өдөөдөг. Кортексийн гадаргуугийн ойролцоох давхарга дахь цахилгаан талбайн хүч нь байршил, үйл ажиллагаанаас хамааран хэлбэлздэг. цахилгаан эсэргүүцэлхэд хэдэн нэгжээс хэдэн зуу хүртэл хэлбэлздэг чулуулаг mv/км,мөн соронзон шуурганы үед нэгж, бүр хэдэн арван хүртэл эрчимждэг В/км.Дэлхийн харилцан уялдаатай хувьсах соронзон ба цахилгаан орон нь хайгуулын геофизикийн цахилгаан соронзон дуутгал хийх, түүнчлэн дэлхийн гүнд дуу чимээ гаргахад ашиглагддаг.

Эдийн засгийн шинжлэх ухаанд тодорхой хувь нэмэр оруулсан. З. хувь нэмэр оруулж байна холбоо барих ялгааянз бүрийн цахилгаан дамжуулах чанар бүхий чулуулгийн хоорондох потенциал (дулаан цахилгаан, цахилгаан химийн, пьезоэлектрик нөлөө). Тусгай үүрэгЭнэ тохиолдолд галт уулын болон газар хөдлөлтийн үйл явц чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Далайн цахилгаан орон нь дэлхийн хувьсах соронзон орны нөлөөгөөр өдөөгддөг бөгөөд дамжуулагч шугам хөдөлж байх үед үүсдэг. далайн ус (далайн давалгааба гүйдэл) соронзон орон дахь. Далай дахь цахилгаан гүйдлийн нягтрал 10-6 хүрдэг тээврийн хэрэгсэл 2 . Эдгээр гүйдлийг ашиглаж болно байгалийн булагтавиур болон далай дээрх соронзон хэлбэлзлийн дуугаралтад зориулсан хувьсах соронзон орон.

Гараг хоорондын орон зай дахь цахилгаан талбайн эх үүсвэр болох дэлхийн цахилгаан цэнэгийн тухай асуудал бүрэн шийдэгдээгүй байна. Дэлхий гаригийн хувьд цахилгаан саармаг байдаг гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч энэ таамаглал нь өөрийн гэсэн таамаглалыг шаарддаг туршилтын баталгаа. Эхний хэмжилтүүд нь дэлхийтэй ойрхон гариг ​​хоорондын орон зай дахь цахилгаан талбайн хүч нь аравны нэгээс хэдэн арван хооронд хэлбэлздэг болохыг харуулсан. mv/м.

Лит.:Тихонов A. N. Гүн давхаргын цахилгаан шинж чанарыг тодорхойлох тухай дэлхийн царцдас, "Доктор. ЗХУ-ын Шинжлэх Ухааны Академи, 1950, 73-р боть, No2; Tverskoy P.N., Цаг уурын курс, Ленинград, 1962; Akasofu S.I., Chapman S., Solar-Terrestal Physics, trans. Англи хэлнээс, 2-р хэсэг, М., 1975.

Ю П.Сизов.

Дэлхий хэмээх селестиел биет нь дэлхийн байгалийн цахилгаан талбайг үүсгэдэг цахилгаан цэнэгтэй байдаг. Цахилгаан талбайн шинж чанаруудын нэг нь потенциал бөгөөд дэлхийн цахилгаан орон нь мөн потенциалаар тодорхойлогддог. Байгалийн цахилгаан талбайгаас гадна дэлхийн гаригийн байгалийн шууд цахилгаан гүйдэл (DC) байдаг гэж бид бас хэлж болно. Дэлхийн боломжит градиент нь түүний гадаргуугаас ионосфер хүртэл тархдаг. Статик цахилгааны хувьд сайн цаг агаарт атмосферийн цахилгаан орон нь дэлхийн гадаргын ойролцоо ойролцоогоор 150 вольт / метр (V / м) байдаг боловч өндөр нь 1 В/м ба түүнээс бага (30 км-ийн өндөрт) нэмэгдэх тусам энэ утга экспоненциалаар буурдаг. Градиент буурах шалтгаан нь бусад зүйлсийн дотор агаар мандлын дамжуулалтын өсөлт юм.

Хэрэв та маш сайн диэлектрик болох сайн тусгаарлагчаар хийсэн хувцас өмсөж, жишээлбэл, нейлон даавуугаар хийсэн хувцас өмсөж, зөвхөн резинэн гутал хэрэглэдэг бөгөөд хувцасны гадаргуу дээр ямар ч металл зүйл байхгүй бол боломжит зөрүүг хэмжиж болно. дэлхийн гадаргуу ба толгойн дээд хэсгийн хооронд. Тоолуур бүр нь 150 вольт, дараа нь 170 см өндөртэй тул толгойн дээд хэсэгт гадаргуутай харьцуулахад 1.7 x 150 = 255 вольт боломжит зөрүү гарч ирнэ. Хэрэв та толгой дээрээ төмөр тогоо тавивал тэр нь цуглуулна гадаргуугийн цэнэг. Ингэж цэнэглэх болсон шалтгаан нь нейлон хувцас нь сайн тусгаарлагч, гутал нь резин юм. Газардуулга, өөрөөр хэлбэл дэлхийн гадаргуутай дамжуулагч холбоо байхгүй. Өөртөө цахилгаан цэнэг хуримтлуулахгүйн тулд та "өөрийгөө газардуулах" хэрэгтэй. Үүнтэй адилаар объект, эд зүйл, барилга байгууламж, ялангуяа өндөр барилга нь агаар мандлын цахилгааныг хуримтлуулах чадвартай байдаг. Энэ нь тааламжгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй, учир нь аливаа хуримтлагдсан цэнэг нь цахилгаан гүйдэл үүсгэж, хий үүсэхэд хүргэдэг. Ийм цахилгаан гүйдэл нь электроникийг сүйтгэж, гал түймэр, ялангуяа шатамхай материалд хүргэдэг.

Агаар мандлын цахилгаан цэнэгийг хуримтлуулахгүйн тулд дээд цэгийг доод цэгтэй (газар) холбоход хангалттай. цахилгаан дамжуулагч, хэрэв талбай том бол газардуулга нь тор, хэлхээ хэлбэрээр хийгддэг, гэхдээ үнэндээ тэд "Фарадей тор" гэж нэрлэдэг зүйлийг ашигладаг.

Агаар мандлын цахилгааны шинж чанар

Дэлхий сөрөг цэнэгтэй бөгөөд 500,000 Кулон (C) цахилгаан цэнэгтэй тэнцэх цэнэгтэй. Хэрэв эерэг цэнэгтэй ионосфер ба дэлхийн гадаргуугийн хоорондох хүчдэлийг авч үзвэл боломжит ялгаа нь 300,000 вольт (300 кВ) хооронд хэлбэлздэг. Бас байдаг Д.С.цахилгаан, ойролцоогоор 1350 Ампер (А), дэлхийн агаар мандлын эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 220 Ом байна. Энэ нь нарны идэвхжилээр сэргээгддэг ойролцоогоор 400 мегаватт (МВт) эрчим хүчний гаралтыг өгдөг. Энэ хүч нь дэлхийн ионосфер болон доод давхаргад нөлөөлж аянга цахилгаан үүсгэдэг. Цахилгаан эрчим хүч, аль нь хадгалагдаж, нөөцлөгдсөн дэлхийн агаар мандалойролцоогоор 150 гигажоул (GJ) байна.

Дэлхий-Ионосферийн систем нь 1.8 Фарад багтаамжтай аварга конденсатор шиг ажилладаг. Дэлхийн гадаргуугийн талбайн асар том хэмжээг харгалзан үзвэл 1 квадрат метргадаргуу нь зөвхөн 1 nC цахилгаан цэнэгтэй байна.

Дэлхийн электросфер нь далайн түвшнээс 60 орчим км өндөр хүртэл үргэлжилдэг. Бөмбөрцгийн энэ хэсгийг ионосфер гэж нэрлэдэг олон тооны чөлөөт ионууд байдаг дээд давхаргад цахилгаан дамжуулах чанар хамгийн их байдаг. чөлөөт хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлхураамж. Энэ бөмбөрцгийг үндсэндээ цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч гэж үздэг тул ионосфер дахь потенциалыг тэгшитгэсэн гэж хэлж болно. Чөлөөт ионы эх үүсвэр нь нарны цацраг идэвхт чанар юм. Нар болон сансар огторгуйгаас ирж буй цэнэгтэй бөөмсийн урсгал нь хийн молекулуудаас электронуудыг "тогшдог" бөгөөд энэ нь иончлолд хүргэдэг. Далайн гадаргуугаас өндөр байх тусам агаар мандлын дамжуулалт бага байх болно. Далайн гадарга дээр агаарын цахилгаан дамжуулах чанар ойролцоогоор 10 -14 Сименс/м (С/м) байдаг ч өндрөөс дээшлэх тусам хурдацтай нэмэгдэж, 35 км-ийн өндөрт аль хэдийн 10 -11 С/м болсон байна. Энэ өндөрт агаарын нягт нь далайн гадарга дээрх нягтын дөнгөж 1% л байна. Цаашилбал, өндөр өсөх тусам цахилгаан дамжуулах чанар жигд бус өөрчлөгддөг, учир нь дэлхийн соронзон орон ба нарнаас гэрэлтэх фотоны урсгалд нөлөөлдөг. Энэ нь далайн түвшнээс 35 км-ээс дээш зайд электросферийн дамжуулах чанар жигд бус бөгөөд өдрийн цаг (фотоны урсгал) болон газарзүйн байршлаас (Дэлхийн соронзон орон) хамаардаг гэсэн үг юм.

Үүнийг хэрэгжүүлэхийн тулд цахилгаан эвдрэлДалайн гадаргын түвшинд, хуурай агаарт байрлах хоёр хавтгай зэрэгцээ электрод (хоорондын зай нь 1 метр) хооронд 3000 кВ/м талбайн хүч шаардлагатай. Хэрэв эдгээр электродыг далайн түвшнээс 10 км-ийн өндөрт өргөх юм бол энэ хүчдэлийн зөвхөн 3% шаардлагатай болно, өөрөөр хэлбэл 90 кВ / м хангалттай. Хэрэв электродуудыг хооронд нь 1 мм зайд нийлүүлбэл эвдрэлийн хүчдэл 1000 дахин бага, өөрөөр хэлбэл 3 кВ (далайн түвшин) ба 9 В (10 км-ийн өндөрт) шаардлагатай болно.

Дэлхийн цахилгаан талбайн хүч чадлын байгалийн утга нь түүний гадаргуу дээрх (далайн түвшин) ойролцоогоор 150 В/м бөгөөд энэ нь маш их юм. бага утга 1 мм-ийн зайд ч гэсэн электродуудын хоорондох эвдрэлд шаардлагатай (3 кВ/м шаардлагатай).

Дэлхийн цахилгаан орны потенциал хаанаас гардаг вэ?

Дээр дурдсанчлан Дэлхий бол конденсатор бөгөөд нэг хавтан нь дэлхийн гадаргуу, суперконденсаторын нөгөө хавтан нь ионосферийн бүс юм. Дэлхийн гадаргуу дээр цэнэг нь сөрөг, ионосферийн ард эерэг байдаг. Дэлхийн гадаргуутай адил ионосфер нь дамжуулагч бөгөөд тэдгээрийн хоорондох агаар мандлын давхарга нь жигд бус хийн диэлектрик юм. Ионосферийн эерэг цэнэгийн улмаас үүсдэг сансрын цацраг, гэхдээ дэлхийн гадаргууг сөрөг цэнэгээр юу цэнэглэдэг вэ?

Тодорхой болгохын тулд ердийн цахилгаан конденсатор хэрхэн цэнэглэгддэгийг санах хэрэгтэй. Үүнд багтсан болно цахилгаан хэлхээодоогийн эх үүсвэрт хүргэх ба энэ нь хүртэл цэнэглэгддэг хамгийн их утгахавтан дээрх стресс. Дэлхий шиг конденсаторын хувьд үүнтэй төстэй зүйл тохиолддог. Үүний нэгэн адил тодорхой эх үүсвэрийг асааж, гүйдэл урсах ёстой бөгөөд ялтсууд дээр эсрэг цэнэгүүд үүсдэг. Ихэвчлэн аянга цахилгаан дагалддаг аянгын тухай бод. Эдгээр аянга нь дэлхийг цэнэглэдэг цахилгаан хэлхээ юм.

Энэ бол дэлхийн гадаргууг сөрөг цэнэгээр цэнэглэх эх үүсвэр болох аянга дэлхийн гадаргуу дээр буух явдал юм. Аянга нь ойролцоогоор 1800 ампер гүйдэлтэй бөгөөд өдөрт 300-аас дээш аянга цахилгаан буудаг. Аянгын үүл нь туйлшралтай байдаг. Түүний дээд хэсэг нь ойролцоогоор 6-7 км өндөрт -20°С орчим агаарын температурт эерэг цэнэгтэй, доод хэсэг нь 3-4 км-ийн өндөрт 0°-оос -10°С-ийн агаарын температурт байдаг. сөрөг цэнэгтэй байна. Аянга цахилгаантай үүлний ёроолд байх цэнэг нь дэлхийн гадаргад 20-100 сая вольтын потенциалын зөрүү үүсгэхэд хангалттай. Аянга цахилгааны цэнэг ихэвчлэн 20-30 Кулон (C) цахилгаан эрчим хүчний дарааллаар байдаг. Аянга нь үүлний хооронд, үүл ба дэлхийн гадаргуугийн хооронд ялгадас гарч ирдэг. Цэнэглэх бүрт ойролцоогоор 5 секунд шаардагдах тул аянгын цэнэг энэ дарааллаар тохиолдож болох боловч энэ нь 5 секундын дараа цэнэг үүснэ гэсэн үг биш юм.

Аянга

Аянга хэлбэрийн атмосферийн ялгадас маш их байдаг нарийн төвөгтэй бүтэц. Ямар ч тохиолдолд энэ нь хийн задралд шаардлагатай нөхцөл, өөрөөр хэлбэл агаарын молекулуудын иончлолд хүрэх үед үүсдэг хийн цахилгаан гүйдлийн үзэгдэл юм. Хамгийн сонин нь дэлхийн агаар мандал нь дэлхийн гадаргууг сөрөг цэнэглэдэг тасралтгүй динамо шиг ажилладаг. Аянгын цэнэг бүр нь дэлхийн гадаргуу сөрөг цэнэггүй байх нөхцөлд цохиулдаг бөгөөд энэ нь ялгадас (хийн ионжилт) -д шаардлагатай боломжит зөрүүг хангадаг.

Газарт аянга буумагц сөрөг цэнэг нь гадаргуу руу урсах боловч үүний дараа аянгын үүлний доод хэсэг нь цэнэггүй болж, боломжит өөрчлөлт нь эерэг болж хувирдаг. Дараа нь урвуу гүйдэл үүсч, дэлхийн гадаргуу дээр хүрч буй илүүдэл цэнэг дээшээ хөдөлж, цэнэглэгддэг. аянга үүлдахин. Үүний дараа процессыг дахин давтаж болно, гэхдээ хамт жижиг утгууд цахилгаан хүчдэлба одоогийн. Энэ нь хийн иончлолын нөхцөл, шаардлагатай боломжит зөрүү, сөрөг цахилгаан цэнэгийн илүүдэл байгаа тохиолдолд тохиолддог.

Дүгнэж хэлэхэд, аянга шат дамжлагаар цохиж, улмаар гүйдэл нь чиглэлд ээлжлэн хийд урсдаг цахилгаан хэлхээг үүсгэдэг гэж хэлж болно. Аянга цэнэглэх бүр 5 секунд орчим үргэлжилдэг бөгөөд зөвхөн байгаа үед л цохино шаардлагатай нөхцөл(эвдрэлийн хүчдэл ба хийн иончлол). Аянгын эхлэл ба төгсгөлийн хоорондох хүчдэл 100 сая вольт байж болох ба гүйдлийн дундаж утга 1800 ампер байна. Оргил гүйдэл нь 10,000 Ампераас илүү хүрч, шилжүүлсэн цэнэг нь 20-30 Кулон цахилгаантай тэнцэнэ.

Дэлхий хэмээх селестиел биет нь дэлхийн байгалийн цахилгаан талбайг үүсгэдэг цахилгаан цэнэгтэй байдаг. Цахилгаан талбайн шинж чанаруудын нэг нь потенциал бөгөөд дэлхийн цахилгаан орон нь мөн потенциалаар тодорхойлогддог. Байгалийн цахилгаан талбайгаас гадна дэлхийн гаригийн байгалийн шууд цахилгаан гүйдэл (DC) байдаг гэж бид бас хэлж болно. Дэлхийн боломжит градиент нь түүний гадаргуугаас ионосфер хүртэл тархдаг. Статик цахилгааны хувьд сайн цаг агаарт атмосферийн цахилгаан орон нь дэлхийн гадаргын ойролцоо ойролцоогоор 150 вольт / метр (V / м) байдаг боловч өндөр нь 1 В/м ба түүнээс бага (30 км-ийн өндөрт) нэмэгдэх тусам энэ утга экспоненциалаар буурдаг. Градиент буурах шалтгаан нь бусад зүйлсийн дотор агаар мандлын дамжуулалтын өсөлт юм.

Хэрэв та маш сайн диэлектрик болох сайн тусгаарлагчаар хийсэн хувцас өмсөж, жишээлбэл, нейлон даавуугаар хийсэн хувцас өмсөж, зөвхөн резинэн гутал хэрэглэдэг бөгөөд хувцасны гадаргуу дээр ямар ч металл зүйл байхгүй бол боломжит зөрүүг хэмжиж болно. дэлхийн гадаргуу ба толгойн дээд хэсгийн хооронд. Тоолуур бүр нь 150 вольт, дараа нь 170 см өндөртэй тул толгойн дээд хэсэгт гадаргуутай харьцуулахад 1.7 x 150 = 255 вольт боломжит зөрүү гарч ирнэ. Хэрэв та толгой дээрээ төмөр тогоо тавивал гадаргуугийн цэнэг түүн дээр хуримтлагдана. Ингэж цэнэглэх болсон шалтгаан нь нейлон хувцас нь сайн тусгаарлагч, гутал нь резин юм. Газардуулга, өөрөөр хэлбэл дэлхийн гадаргуутай дамжуулагч холбоо байхгүй. Өөртөө цахилгаан цэнэг хуримтлуулахгүйн тулд та "өөрийгөө газардуулах" хэрэгтэй. Үүнтэй адилаар объект, эд зүйл, барилга байгууламж, ялангуяа өндөр барилга нь агаар мандлын цахилгааныг хуримтлуулах чадвартай байдаг. Энэ нь тааламжгүй үр дагаварт хүргэж болзошгүй, учир нь аливаа хуримтлагдсан цэнэг нь цахилгаан гүйдэл үүсгэж, хий үүсэхэд хүргэдэг. Ийм цахилгаан гүйдэл нь электроникийг сүйтгэж, гал түймэр, ялангуяа шатамхай материалд хүргэдэг.

Агаар мандлын цахилгааны цэнэгийг хуримтлуулахгүйн тулд дээд цэгийг доод (газар) цахилгаан дамжуулагчаар холбоход хангалттай бөгөөд хэрэв талбай том бол газардуулга нь тор, хэлхээ хэлбэрээр хийгддэг. , гэхдээ үнэндээ тэд "Фарадей тор" гэж нэрлэдэг зүйлийг ашигладаг.

Агаар мандлын цахилгааны шинж чанар

Дэлхий сөрөг цэнэгтэй бөгөөд 500,000 Кулон (C) цахилгаан цэнэгтэй тэнцэх цэнэгтэй. Хэрэв эерэг цэнэгтэй ионосфер ба дэлхийн гадаргуугийн хоорондох хүчдэлийг авч үзвэл боломжит ялгаа нь 300,000 вольт (300 кВ) хооронд хэлбэлздэг. Мөн ойролцоогоор 1350 ампер (А) цахилгааны шууд гүйдэл байдаг бөгөөд дэлхийн агаар мандлын эсэргүүцэл нь ойролцоогоор 220 ом юм. Энэ нь нарны идэвхжилээр сэргээгддэг ойролцоогоор 400 мегаватт (МВт) эрчим хүчний гаралтыг өгдөг. Энэ хүч нь дэлхийн ионосфер болон доод давхаргад нөлөөлж аянга цахилгаан үүсгэдэг. Дэлхийн агаар мандалд хуримтлагдаж, хуримтлагддаг цахилгаан энерги нь ойролцоогоор 150 гигажоуль (GJ) юм.

Дэлхий-Ионосферийн систем нь 1.8 Фарад багтаамжтай аварга конденсатор шиг ажилладаг. Дэлхийн гадаргын талбайн асар том талбайг авч үзвэл нэг квадрат метр гадаргууд ердөө 1 nC цахилгаан цэнэг байдаг.

Дэлхийн электросфер нь далайн түвшнээс 60 орчим км өндөр хүртэл үргэлжилдэг. Бөмбөрцгийн энэ хэсгийг ионосфер гэж нэрлэдэг олон тооны чөлөөт ионууд байдаг дээд давхаргад чөлөөт цэнэг тээвэрлэгчид байдаг тул цахилгаан дамжуулах чанар хамгийн их байдаг. Энэ бөмбөрцгийг үндсэндээ цахилгаан гүйдлийн дамжуулагч гэж үздэг тул ионосфер дахь потенциалыг тэгшитгэсэн гэж хэлж болно. Чөлөөт ионы эх үүсвэр нь нарны цацраг идэвхт чанар юм. Нар болон сансар огторгуйгаас ирж буй цэнэгтэй бөөмсийн урсгал нь хийн молекулуудаас электронуудыг "тогшдог" бөгөөд энэ нь иончлолд хүргэдэг. Далайн гадаргуугаас өндөр байх тусам агаар мандлын дамжуулалт бага байх болно. Далайн гадарга дээр агаарын цахилгаан дамжуулах чанар ойролцоогоор 10 -14 Сименс/м (С/м) байдаг ч өндрөөс дээшлэх тусам хурдацтай нэмэгдэж, 35 км-ийн өндөрт аль хэдийн 10 -11 С/м болсон байна. Энэ өндөрт агаарын нягт нь далайн гадарга дээрх нягтын дөнгөж 1% л байна. Цаашилбал, өндөр өсөх тусам цахилгаан дамжуулах чанар жигд бус өөрчлөгддөг, учир нь дэлхийн соронзон орон ба нарнаас гэрэлтэх фотоны урсгалд нөлөөлдөг. Энэ нь далайн түвшнээс 35 км-ээс дээш зайд электросферийн дамжуулах чанар жигд бус бөгөөд өдрийн цаг (фотоны урсгал) болон газарзүйн байршлаас (Дэлхийн соронзон орон) хамаардаг гэсэн үг юм.

Далайн гадаргын түвшинд, хуурай агаарт байрлах хоёр хавтгай зэрэгцээ электродын хооронд цахилгаан эвдрэл үүсэхийн тулд 3000 кВ/м талбайн хүч шаардлагатай. Хэрэв эдгээр электродыг далайн түвшнээс 10 км-ийн өндөрт өргөх юм бол энэ хүчдэлийн зөвхөн 3% шаардлагатай болно, өөрөөр хэлбэл 90 кВ / м хангалттай. Хэрэв электродуудыг хооронд нь 1 мм зайд нийлүүлбэл эвдрэлийн хүчдэл 1000 дахин бага, өөрөөр хэлбэл 3 кВ (далайн түвшин) ба 9 В (10 км-ийн өндөрт) шаардлагатай болно.

Дэлхийн цахилгаан талбайн хүч чадлын байгалийн утга нь түүний гадаргуу дээрх (далайн түвшин) ойролцоогоор 150 В/м бөгөөд энэ нь 1 мм (3 кВ/) зайд ч электродуудын хоорондын эвдрэлд шаардагдах хэмжээнээс хамаагүй бага юм. m шаардлагатай).

Дэлхийн цахилгаан орны потенциал хаанаас гардаг вэ?

Дээр дурдсанчлан Дэлхий бол конденсатор бөгөөд нэг хавтан нь дэлхийн гадаргуу, суперконденсаторын нөгөө хавтан нь ионосферийн бүс юм. Дэлхийн гадаргуу дээр цэнэг нь сөрөг, ионосферийн ард эерэг байдаг. Дэлхийн гадаргуутай адил ионосфер нь дамжуулагч бөгөөд тэдгээрийн хоорондох агаар мандлын давхарга нь жигд бус хийн диэлектрик юм. Ионосферийн эерэг цэнэг нь сансар огторгуйн цацрагийн нөлөөгөөр үүсдэг боловч дэлхийн гадаргууг сөрөг цэнэгээр юу цэнэглэдэг вэ?

Тодорхой болгохын тулд ердийн цахилгаан конденсатор хэрхэн цэнэглэгддэгийг санах хэрэгтэй. Энэ нь цахилгаан хэлхээнд гүйдлийн эх үүсвэрт багтсан бөгөөд ялтсууд дээрх хамгийн их хүчдэлийн утга хүртэл цэнэглэгддэг. Дэлхий шиг конденсаторын хувьд үүнтэй төстэй зүйл тохиолддог. Үүний нэгэн адил тодорхой эх үүсвэрийг асааж, гүйдэл урсах ёстой бөгөөд ялтсууд дээр эсрэг цэнэгүүд үүсдэг. Ихэвчлэн аянга цахилгаан дагалддаг аянгын тухай бод. Эдгээр аянга нь дэлхийг цэнэглэдэг цахилгаан хэлхээ юм.

Энэ бол дэлхийн гадаргууг сөрөг цэнэгээр цэнэглэх эх үүсвэр болох аянга дэлхийн гадаргуу дээр буух явдал юм. Аянга нь ойролцоогоор 1800 ампер гүйдэлтэй бөгөөд өдөрт 300-аас дээш аянга цахилгаан буудаг. Аянгын үүл нь туйлшралтай байдаг. Түүний дээд хэсэг нь ойролцоогоор 6-7 км өндөрт -20°С орчим агаарын температурт эерэг цэнэгтэй, доод хэсэг нь 3-4 км-ийн өндөрт 0°-оос -10°С-ийн агаарын температурт байдаг. сөрөг цэнэгтэй байна. Аянга цахилгаантай үүлний ёроолд байх цэнэг нь дэлхийн гадаргад 20-100 сая вольтын потенциалын зөрүү үүсгэхэд хангалттай. Аянга цахилгааны цэнэг ихэвчлэн 20-30 Кулон (C) цахилгаан эрчим хүчний дарааллаар байдаг. Аянга нь үүлний хооронд, үүл ба дэлхийн гадаргуугийн хооронд ялгадас гарч ирдэг. Цэнэглэх бүрт ойролцоогоор 5 секунд шаардагдах тул аянгын цэнэг энэ дарааллаар тохиолдож болох боловч энэ нь 5 секундын дараа цэнэг үүснэ гэсэн үг биш юм.

Аянга

Аянга хэлбэрийн атмосферийн ялгадас нь нэлээд төвөгтэй бүтэцтэй байдаг. Ямар ч тохиолдолд энэ нь хийн задралд шаардлагатай нөхцөл, өөрөөр хэлбэл агаарын молекулуудын иончлолд хүрэх үед үүсдэг хийн цахилгаан гүйдлийн үзэгдэл юм. Хамгийн сонин нь дэлхийн агаар мандал нь дэлхийн гадаргууг сөрөг цэнэглэдэг тасралтгүй динамо шиг ажилладаг. Аянгын цэнэг бүр нь дэлхийн гадаргуу сөрөг цэнэггүй байх нөхцөлд цохиулдаг бөгөөд энэ нь ялгадас (хийн ионжилт) -д шаардлагатай боломжит зөрүүг хангадаг.

Газарт аянга буумагц сөрөг цэнэг нь гадаргуу руу урсах боловч үүний дараа аянгын үүлний доод хэсэг нь цэнэггүй болж, боломжит өөрчлөлт нь эерэг болж хувирдаг. Дараа нь урвуу гүйдэл үүсч, дэлхийн гадаргуу дээр хүрч буй илүүдэл цэнэг дээшээ хөдөлж, аянга цахилгааныг дахин цэнэглэнэ. Үүний дараа процессыг дахин давтаж болно, гэхдээ цахилгаан хүчдэл ба гүйдлийн бага утгатай. Энэ нь хийн иончлолын нөхцөл, шаардлагатай боломжит зөрүү, сөрөг цахилгаан цэнэгийн илүүдэл байгаа тохиолдолд тохиолддог.

Дүгнэж хэлэхэд, аянга шат дамжлагаар цохиж, улмаар гүйдэл нь чиглэлд ээлжлэн хийд урсдаг цахилгаан хэлхээг үүсгэдэг гэж хэлж болно. Аянга цэнэглэх бүр 5 секунд орчим үргэлжилдэг бөгөөд шаардлагатай нөхцөл бүрдсэн үед л цохидог (эвдрэлийн хүчдэл ба хийн иончлол). Аянгын эхлэл ба төгсгөлийн хоорондох хүчдэл нь 100 сая вольт байж болох ба гүйдлийн дундаж утга нь ойролцоогоор 1800 ампер юм. Оргил гүйдэл нь 10,000 Ампераас илүү хүрч, шилжүүлсэн цэнэг нь 20-30 Кулон цахилгаантай тэнцэнэ.

Манай дэлхий болон бусад гаригуудад хоёулаа байдаг соронзон орон, болон цахилгаан. Дэлхий цахилгаан оронтой гэдгийг 150 жилийн өмнө мэддэг байсан. Цахилгаан цэнэгдахь гаригууд нарны системгаригийн материйн электростатик индукц ба иончлолын нөлөөгөөр нарнаас үүссэн. Үүний улмаас соронзон орон үүсдэг тэнхлэгийн эргэлтцэнэглэгдсэн гаригууд. Дэлхий болон гаригуудын дундаж соронзон орны дундаж хэмжээнээс хамаарна гадаргуугийн нягтсөрөг цахилгаан цэнэг, өнцгийн хурдгаригийн тэнхлэгийн эргэлт ба радиус. Тиймээс дэлхий (болон бусад гаригууд) гэрлийг линзээр дамжуулж байгаатай адилаар цахилгаан талбайн эх үүсвэр биш харин цахилгаан линз гэж үзэх ёстой.

Энэ нь дэлхий нартай дамжин холбогдсон гэсэн үг цахилгаан хүч, Нар өөрөө соронзон хүчний тусламжтайгаар галактикийн төвтэй, харин галактикийн төв нь цахилгаан хүчний тусламжтайгаар галактикуудын төв конденсацтай холбогддог.

Манай гараг цахилгааны хувьд ойролцоогоор 300,000 вольт хүртэл цэнэглэгдсэн бөмбөрцөг конденсатор шиг юм. Дотоод бөмбөрцөг - дэлхийн гадаргуу нь сөрөг цэнэгтэй, гаднах бөмбөрцөг- ионосфер - эерэг. Дэлхийн агаар мандал нь тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Олон мянган амперт хүрдэг ион ба конвектив конденсаторын алдагдал нь агаар мандалд байнга урсдаг. Гэсэн хэдий ч конденсаторын ялтсуудын хоорондох боломжит ялгаа буурахгүй байна.

Энэ нь байгальд конденсаторын ялтсуудын цэнэгийн алдагдлыг байнга нөхдөг генератор (G) байдаг гэсэн үг юм. Ийм генератор нь нарны салхины урсгалд манай гарагтай хамт эргэлддэг дэлхийн соронзон орон юм.

Аливаа цэнэглэгдсэн конденсаторын нэгэн адил дэлхийн конденсаторт цахилгаан орон байдаг. Энэ талбайн хүч нь өндрөөрөө маш жигд бус тархсан: энэ нь дэлхийн гадаргуу дээр хамгийн их бөгөөд ойролцоогоор 150 В/м байна. Өндөр байх тусам энэ нь экспоненциал хуулийн дагуу буурдаг бөгөөд 10 км-ийн өндөрт энэ нь дэлхийн гадарга дээрх утгын 3 орчим хувийг эзэлдэг.

Тиймээс бараг бүх цахилгаан орон нь дэлхийн гадаргуугийн ойролцоо агаар мандлын доод давхаргад төвлөрдөг. Дэлхийн цахилгаан орны хүч чадлын вектор Е-д чиглэнэ ерөнхий тохиолдолдоош. Дэлхийн цахилгаан орон нь ямар ч цахилгаан оронтой адил тодорхой F хүчээр цэнэглэгддэг бөгөөд энэ нь эерэг цэнэгийг газар руу, сөрөг цэнэгийг үүл рүү түлхэж өгдөг.

Энэ бүгдийг эндээс харж болно байгалийн үзэгдлүүд. Дэлхий дээр хар салхи, халуун орны шуурга, олон тооны циклонууд байнга ширүүсч байна. Жишээлбэл, хар салхины үеэр агаарын өсөлт нь гол төлөв хар салхины захын болон түүний төв хэсэгт - халаалтын цамхаг дахь агаарын нягтын зөрүүгээс шалтгаална, гэхдээ зөвхөн биш. Лифтийн нэг хэсэг (ойролцоогоор гуравны нэг) нь Кулоны хуулийн дагуу дэлхийн цахилгаан талбайгаар хангадаг.

Шуурганы үеэр далай бол цэг, хавиргаар бүрхэгдсэн асар том талбай бөгөөд тэдгээрт төвлөрдөг. сөрөг цэнэгүүдболон дэлхийн цахилгаан орны хүч. Ийм нөхцөлд ууршдаг усны молекулууд сөрөг цэнэгийг амархан барьж аваад өөртөө авч явдаг. Дэлхийн цахилгаан орон нь Кулоны хуулийн дагуу эдгээр цэнэгийг дээшээ хөдөлгөж, агаарт өргөх хүчийг нэмэгдүүлдэг.

Тиймээс дэлхийн цахилгаан үүсгүүрДэлхий дээрх агаар мандлын эргүүлэг - хар салхи, шуурга, циклон гэх мэтийг эрчимжүүлэхийн тулд өөрийн хүч чадлынхаа нэг хэсгийг зарцуулдаг.Үүнээс гадна ийм эрчим хүчний хэрэглээ нь дэлхийн цахилгаан талбайн хэмжээнд ямар ч байдлаар нөлөөлдөггүй.

Дэлхийн цахилгаан орон нь хэлбэлзэлтэй байдаг: өвлийн улиралд зуныхаас илүү хүчтэй, өдөр бүр GMT-ийн 19 цагт дээд тал нь хүрдэг, мөн цаг агаарын нөхцөл байдлаас хамаардаг. Гэхдээ эдгээр хэлбэлзэл нь түүний дундаж утгын 30% -иас хэтрэхгүй байна. Зарим ховор тохиолдолд, тодорхой хэмжээгээр цаг агаарын нөхцөл байдалэнэ талбайн хүч хэд дахин нэмэгдэж болно.

Аадар борооны үед цахилгаан орон нь өөрчлөгддөг өргөн хүрээндмөн чиглэлээ эсрэгээр өөрчилж болно, гэхдээ энэ нь үргэлжилдэг жижиг талбай, шууд аадар борооны камерын дор, богино хугацаанд.