Ժամանակակից գիտությունը համեմատաբար մեծ գիտելիքներ ունի Երկրի մթնոլորտի և նրանում տեղի ունեցող գործընթացների բազմազանության մասին: Թվում է, թե այս ամենը պետք է լավ ուսումնասիրվի և մանրակրկիտ մոդելավորվի գիտնականների կողմից նախընտրած լաբորատորիաներում: Սակայն պարզվում է, որ մինչ օրս մթնոլորտային էլեկտրաէներգիայի նման երեւույթի մասին հստակ, միանշանակ պատկեր չկա։ Ընդհակառակը, կան մի քանի մոդելներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր դրական և բացասական կողմերը։
Մի քիչ պատմություն
Այն անձը, ով կանգնած է եղել ուսումնասիրության ակունքներում և գիտականորեն հաստատել է, փաստորեն, այս երևույթի գոյությունը, ԱՄՆ-ի ձևավորման աշխարհահռչակ գաղափարախոս Բենջամին Ֆրանկլինն է։ Իսկապես, մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան որպես ֆիզիկական երևույթ նրա առաջ եղել է հիպոթետիկ հաշվարկների փուլում։ Ամերիկայի հիմնադիր հայրերից մեկն առաջինն էր, ով ցույց տվեց իր ներկայությունը օդում, ինչպես նաև բացատրեց պատճառները.կայծակի առաջացում. Այս պատմության մեջ ամենահետաքրքիրն այն փաստն է, որ Ֆրանկլինը դա ապացուցելու համար օգտագործել է օդապարիկ, որի վրա հատուկ սրածայր մետաղալար է դրված:
Այս կերպ էլեկտրաէներգիա հավաքելով՝ նա կայծի արտանետում ստացավ՝ բացելով բանալին ամենապարզ հիմնավորման շղթայում։ Մթնոլորտում լիցքավորված մասնիկների առկայությունը ապացուցելու պարզ միջոցը, սակայն, ոչ մի կերպ չի նսեմացնում այս մեծ քաղաքական գործչի, ինչպես նաև գիտնականի արժանիքները այստեղ դիտարկվող բնական երևույթի բացահայտման գործում: Այնուհետև ամբողջ աշխարհի ֆիզիկոսները սկսեցին հաստատել իրենց արդյունքները նման փորձերով։
Ի՞նչ է մթնոլորտային էլեկտրականությունը:
Սա տարբեր գործընթացների համակցություն է, որոնք առաջանում են Երկիրը շրջապատող օդում լիցքավորված մասնիկների առկայությամբ: Գիտնականները ուսումնասիրում են այնպիսի երևույթներ, ինչպիսիք են մթնոլորտի էլեկտրական դաշտը, դրա ինտենսիվությունը, դրա հետ կապված գոյություն ունեցող հոսանքները, տիեզերական լիցքերը և շատ այլ կետեր։ Օրինակ՝ օդերևութաբանական, բնապահպանական գործոնները, ազդեցությունը մարդու մարդաբանական գործունեության տարբեր ճյուղերի վրա՝ ավիա, արդյունաբերություն, գյուղատնտեսություն և այլն։
Հարմար ֆիզիկական անալոգիա
Մեր մոլորակը շատ կոպիտ մոտավորությամբ հսկայական գնդաձև կոնդենսատոր է: Սա ամենապարզ սարքն է, որը կարող է կուտակել էլեկտրական էներգիա։ Իոնոսֆերան և հենց երկրի մակերեսը կարելի է համարել հսկա կոնդենսատորի թիթեղներ։ Այս դեպքում օդը հանդես է գալիս որպես մեկուսիչ, որը նորմալ պայմաններում ունիշատ ցածր էլեկտրական հաղորդունակություն: Երկրի մակերեսը բացասական լիցքավորված է, իսկ իոնոսֆերան՝ դրական։
Պայմանական կոնդենսատորի թիթեղների միջև այստեղ առաջանում է էլեկտրական դաշտ, որն ունի միանգամայն յուրահատուկ բնութագրեր։ Օրինակ՝ նրա ինտենսիվությունը առավելագույնն է երկրագնդի մակերևույթի մոտ՝ բարձրության աճի հետ երկրաչափորեն նվազում։ Ի դեպ, արդեն ծովի մակարդակից 10 կիլոմետր բարձրության վրա դրա արժեքը 30 անգամ ցածր է։ Այս դաշտը հիմնականում ձևավորում է երևույթների ամբողջ բազմազանությունը՝ միավորված «մթնոլորտային էլեկտրականություն» ընդհանուր անվան տակ։
Սա ժամանակակից գիտական աշխարհում ամենատարածված մոդելներից մեկն է: Այն կոչվում է Վիլսոնի տեսություն։ Կա նաև սովետական գիտնական Ֆրենկելի կողմից առաջ քաշված վարկած, ըստ որի իոնոլորտը որևէ էական դեր չի խաղում էլեկտրական դաշտի ստեղծման գործում։ Նա կարծում էր, որ այն ձևավորվում է հիմնականում երկրագնդի մակերևույթի և ամպերի փոխազդեցության, ինչպես նաև դրանց բևեռացման շնորհիվ։
Բնական գեներատոր
Բայց եթե վերադառնանք կոնդենսատորի մոդելին, որն ապահովում է ոչ միայն լավ անալոգիա, այլև գործնականում անվճար էներգիայի աղբյուրներ ստեղծելու տեսական հնարավորություններ, ապա մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան դրսևորվում է ընդամենը մի քանի հիմնական գործընթացներով: Հաշվի առեք ամենակարևորը։
Առաջին հերթին դրանք այսպես կոչված արտահոսքի հոսանքներն են։ Ինչ վերաբերում է սովորական կոնդենսատորին, ապա դրանք մակաբուծական երևույթներ են, որոնք նվազեցնում են դրա արդյունավետությունը լիցք կուտակելու գործում: Մթնոլորտի դեպքում դրանք կոնվեկտիվ հոսանքներ են, որոնք ձևավորվում են, օրինակ, մեջփոթորիկների և ամպրոպի տարածքներ. Նրանց ուժը հասնում է տասնյակ հազարավոր ամպերի, և, չնայած դրան, Երկրի մակերևույթի և իոնոլորտի միջև պոտենցիալ տարբերությունը որևէ էական փոփոխություն չի զգում՝ պահպանելով, իհարկե, դաշտի ուժը։ Կոնդենսատոր պարունակող էլեկտրական շղթայում դա հնարավոր է միայն լրացուցիչ գեներատորի միջոցով:
Հետևելով տրամաբանությանը, արժե ենթադրել նման բանի առկայությունը Երկրի մթնոլորտի դեպքում։ Իսկապես, կա էներգիայի նման աղբյուր։ Սա մեր մոլորակի մագնիսական դաշտն է, որը, պտտվելով նրա հետ արեգակնային ճառագայթման հոսքի մեջ, ստեղծում է հզոր գեներատոր։ Ի դեպ, գաղափար կա օգտագործել դրա էներգիան՝ օգտագործելով միայն մթնոլորտային էլեկտրականությունը։ Ազատ էներգիան աներևակայելի հզոր խթան է գիտական մտքի զարգացման համար մարդկային գործունեության բոլոր ոլորտներում: Այս միտումը չի շրջանցել մթնոլորտային երեւույթների ֆիզիկան։ Բայց դրա մասին ավելի ուշ:
Ամպրոպ
Մթնոլորտում հաջորդ հետաքրքիր և կարևոր գործընթացը կայծային գազի արտանետումն է, որն ուղեկցում է ամպրոպներին: Ինչպես կոնվեկտիվ հոսանքները, սա մակաբույծ երեւույթ է Երկրի մակերեսի և իոնոլորտի միջև ստեղծված էլեկտրական դաշտի կոնդենսատորի մոդելի տեսանկյունից։ Եվ սա, ցավոք, հեռու է մթնոլորտում արտանետման երեւույթների բացասական ազդեցությամբ: Այստեղ հարկ է նշել կայծակի վտանգը մարդածին գործունեության ցամաքային օբյեկտների համար, ներառյալ ցնցումների կործանարար ազդեցությունը և ջերմային ծանրաբեռնվածությունը, որոնք ուղեկցում են այս սարսափելի երևույթին:
Կայծակաճարմանդ
Կայծակի էլեկտրական բնույթի ապացույց, այնքան էլեգանտորեն ապացուցվածՖրանկլին, ձևավորում է մեկ տրամաբանական հարց. Ամենայն հավանականությամբ, նա անհանգստացրել է անգամ հիմնադիր հոր ժամանակակիցներին։ Այսպիսով, մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան բարձր է, թե ցածր լարման:
Համաձայն արդեն նշված կոնդենսատորի մոդելի, մոլորակային մասշտաբով թիթեղների միջև պոտենցիալ տարբերությունը պետք է ձևավորի էլեկտրական դաշտ: Իսկապես, Երկրի բացասական լիցքավորված մակերեսը մի կողմից և դրական լիցքավորված իոնոսֆերան կազմում են բարձր ինտենսիվության դաշտ։ Էլեկտրական երևույթները ամպերում ստեղծում են հսկայական տիեզերական լիցքեր հենց մթնոլորտի ստորին հատվածում: Հետևաբար, երկրի մակերևույթի վրա դաշտի ուժգնությունը շատ ավելի մեծ է, քան, օրինակ, 10 կմ բարձրության վրա։
Ակնհայտ է, որ այս ինտենսիվության էլեկտրական դաշտը առաջացնում է հզոր լիցքաթափման հոսանքներ, որոնք անփորձ դիտորդը կարող է տեսնել միջին լայնություններում սովորական ամպրոպի ժամանակ: Հետևաբար, լիցքաթափման ալիքում լարումը բարձր է։
Սենտ Էլմոյի լույսեր
Կայծից բացի մթնոլորտում կա կորոնայի արտանետում, որը պատմական ավանդույթի համաձայն կոչվում է Սուրբ Էլմոյի հրդեհներ։ Այն կարծես խոզանակներ կամ լուսավոր ճառագայթներ լինեն բարձրահասակ առարկաների ծայրերում, ինչպիսիք են նավի կայմերը, աշտարակները և այլն: Ավելին, այս երևույթը կարելի է դիտարկել միայն մթության մեջ: Սենտ Էլմոյի լույսերի ի հայտ գալու պատճառը շրջակա միջավայրի էլեկտրական դաշտի ուժգնության բարձրացումն է, օրինակ՝ մոտենալիս կամ ամպրոպի, փոթորիկի, ձնաբքի ժամանակ և այլն։
Այդպիսի արտանետում կարող է լինելբավականին հեշտ է ստանալ տանը: Իրոք, ինքդ արա մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան շատ պարզ հարց է: Օրինակ՝ կարելի է հանել սինթետիկ սվիտերն ու սկսել ասեղ բերել դրան։ Որոշակի հեռավորությունից նրա ծայրին կհայտնվի արտահոսք, որը հստակ նկատվում է կատարյալ մթության մեջ։
Fireball
Ամպրոպի մեկ այլ դրսևորում է գազի արտանետումը, որը սովորաբար ունի գնդաձև ձև: Խոսքը գնդակային կայծակի մասին է, որը եզակի ու շատ հազվադեպ բնական երեւույթ է։ Գիտնականները դեռևս չեն կարողանում համաձայնության գալ այս երևույթի գոյության համարժեք տեսական հիմնավորման շուրջ։ Իսկ մինչև 2012 թվականը գնդակի կայծակի իրականության փաստագրական ապացույց ընդհանրապես չկար։ Ինչևէ, սա Երկրի մթնոլորտի ևս մեկ առեղծված է, որի դեմ գիտնականները դեռևս պայքարում են:
Բնապահպանական գործոն
Վերևում արդեն ասվել է մարդկային գործունեության տարբեր տեսակների վրա կայծակի ազդեցության մասին: Մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան որպես բնապահպանական գործոն շատ կարևոր կետ է, որը նույնպես պետք է քննարկվի։ Երկիր մոլորակի կողմից իրեն տրամադրված տարբեր ռեսուրսների մարդկային զարգացման տեսանկյունից օդային միջավայրը նրան հնարավորություն է տալիս պահպանել գոյությունը որպես տեսակ։
Մթնոլորտում էլեկտրական դաշտի առկայությունը շատ տհաճ հետևանքներ է ունենում մարդու գործունեության համար։ Նրանցից ոմանք բավականին անվնաս են, բայց շատ դրսևորումներ ստիպում են լավագույն ինժեներական մտքերին գտնել ահռելի ուժերը խաղաղեցնելու արդյունավետ միջոցներ:բնություն.
Կյանքի անվտանգություն
Մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան և դրանից պաշտպանությունը ամենակարևոր խնդիրն է, որը պետք է քննարկվի էկոլոգիայի համատեքստում։ Բնականաբար, ամենավտանգավորը կայծակի նման ամենահզոր կայծային արտանետումներն են։ Եվ դա վերաբերում է ոչ միայն նրանց ցամաքային սորտերին։ Ներամպային կայծակը որոշակի վտանգ է ներկայացնում քաղաքացիական և ռազմական ավիացիայի համար։ Այսպես թե այնպես, արտահոսքի մթնոլորտային բոլոր երևույթները ենթակա են մանրակրկիտ դիտարկման և հնարավոր վնասների կանխարգելման։ Դա արվում է նույն ավիացիայի, նավաշինության կամ շենքերի, էլեկտրակայանների կայծակային պաշտպանության հատուկ ինժեներական ծառայությունների կողմից։
Անվճար էներգիա
Վերջապես վերադառնանք գործնականում անվճար էներգիայի հարցին, որը կարող է ապահովել մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան։ Տեսլան՝ կայծակի հայտնի վարպետը, հսկայական հետազոտություններ կատարեց այս բնական երեւույթը գործնականում կիրառելու համար։ Նրա աշխատանքն ապարդյուն չանցավ։ Ժամանակակից ինժեներները արտոնագրում են էներգիայի արտադրության տարբեր մեթոդներ՝ ելնելով այն հանգամանքից, որ երկրի մակերևույթի մոտ կա հզոր էլեկտրական դաշտ։
Վառ օրինակ է ուղղահայաց տեղադրված հիմնավորված հաղորդիչով շղթան, որի վերին և ստորին ծայրերի միջև առաջանում է պոտենցիալ տարբերություն՝ դաշտի միևնույն առկայության պատճառով: Նրա կողմից ստեղծված այս էներգիան կարող է արդյունահանվել՝ հաղորդիչի վերին ծայրում ձևավորելով վերահսկվող պսակի արտանետում: Արդյունքում հոսանք կարող է պահպանվել հաղորդիչում, ինչը նշանակում է, որ սպառողին միացնելն անվտանգ է։
Այսպիսով, մթնոլորտային էլեկտրաէներգիան, չնայած բնականոն մարդածին գործունեությանը սպառնացող վտանգներին, նաև մեծ հեռանկարներ է բացում ողջ մարդկությանը գործնականում անվճար էներգիայով ապահովելու համար:
