Ilmu pengetahuan modern memiliki stok pengetahuan yang relatif besar tentang atmosfer bumi dan berbagai proses yang terjadi di dalamnya. Tampaknya semua ini harus diteliti dengan baik dan dimodelkan dengan cermat di laboratorium yang disukai oleh para ilmuwan. Namun, ternyata hingga saat ini belum ada gambaran yang jelas dan pasti tentang fenomena seperti listrik di atmosfer. Sebaliknya, ada beberapa model yang masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan.
Sedikit sejarah
Orang yang berdiri di asal-usul penelitian dan secara ilmiah mengkonfirmasi, pada kenyataannya, keberadaan fenomena ini, adalah ideologis terkenal di dunia dari pembentukan Amerika Serikat - Benjamin Franklin. Memang, listrik atmosfer sebagai fenomena fisik ada di hadapannya dalam tahap perhitungan hipotetis. Salah satu Founding Fathers of America adalah yang pertama menunjukkan kehadirannya di udara, dan juga menjelaskan alasannyaterjadinya petir. Hal yang paling menarik dari cerita ini adalah fakta bahwa Franklin menggunakan layang-layang dengan kawat runcing khusus untuk membuktikannya.
Dengan mengumpulkan listrik dengan cara ini, ia menerima pelepasan percikan, membuka kunci di sirkuit pentanahan yang paling sederhana. Namun, cara sederhana untuk membuktikan keberadaan partikel bermuatan di atmosfer sama sekali tidak mengurangi manfaat politisi besar ini, serta ilmuwan, dalam penemuan fenomena alam yang dibahas di sini. Selanjutnya, fisikawan di seluruh dunia mulai mengkonfirmasi hasil mereka dengan eksperimen mereka sendiri.
Apa itu listrik atmosfer?
Ini adalah kombinasi dari berbagai proses yang disebabkan oleh adanya partikel bermuatan di udara yang mengelilingi Bumi. Para ilmuwan menyelidiki fenomena seperti medan listrik atmosfer, intensitasnya, arus yang ada sehubungan dengan ini, muatan ruang angkasa, dan banyak titik lainnya. Misalnya, meteorologi, faktor lingkungan, dampak pada berbagai cabang aktivitas antropologi manusia: penerbangan, industri, pertanian, dll.
Analogi fisik yang nyaman
Planet kita dalam perkiraan yang sangat kasar adalah kapasitor bola yang sangat besar. Ini adalah perangkat paling sederhana yang dapat menyimpan energi listrik. Ionosfer dan permukaan bumi itu sendiri dapat dianggap sebagai pelat kapasitor raksasa. Dalam hal ini, udara bertindak sebagai isolator, yang dalam kondisi normal memiliki:konduktivitas listrik yang sangat rendah. Permukaan bumi bermuatan negatif, sedangkan ionosfer bermuatan positif.
Seperti di antara pelat kapasitor konvensional, medan listrik terbentuk di sini, yang memiliki karakteristik yang benar-benar unik. Misalnya, intensitasnya maksimum di dekat permukaan bumi, menurun secara eksponensial dengan bertambahnya ketinggian. Ngomong-ngomong, sudah di 10 kilometer di atas permukaan laut, nilainya 30 kali lebih rendah. Medan ini pada dasarnya membentuk seluruh ragam fenomena, disatukan di bawah nama umum "listrik atmosfer".
Ini adalah salah satu model paling umum di dunia ilmiah modern. Ini disebut teori Wilson. Ada juga hipotesis yang diajukan oleh ilmuwan Soviet Frenkel, yang menyatakan bahwa ionosfer tidak memainkan peran penting dalam menciptakan medan listrik. Dia percaya bahwa itu terbentuk terutama karena interaksi permukaan bumi dan awan, serta polarisasinya.
Generator Alam
Tetapi jika kita kembali ke model kapasitor, yang tidak hanya memberikan analogi yang baik, tetapi juga kemungkinan teoretis untuk menciptakan sumber energi yang praktis bebas, maka listrik atmosfer memanifestasikan dirinya hanya dalam beberapa proses dasar. Pertimbangkan yang paling penting.
Pertama-tama, inilah yang disebut arus bocor. Adapun kapasitor konvensional, ini adalah fenomena parasit yang mengurangi efektivitasnya dalam menyimpan muatan. Dalam kasus atmosfer, ini adalah arus konvektif yang terbentuk, misalnya, didaerah badai dan badai petir. Kekuatan mereka mencapai puluhan ribu ampere, dan, meskipun demikian, perbedaan potensial antara permukaan bumi dan ionosfer tidak mengalami perubahan signifikan, tentu saja melestarikan kekuatan medan. Dalam rangkaian listrik yang mengandung kapasitor, ini hanya mungkin dengan generator tambahan.
Mengikuti logika, ada baiknya mengasumsikan adanya sesuatu yang serupa dalam kasus atmosfer Bumi. Memang, ada sumber energi seperti itu. Ini adalah medan magnet planet kita, yang, berputar bersamanya dalam aliran radiasi matahari, menciptakan generator yang kuat. Omong-omong, ada ide untuk menggunakan energinya, hanya menggunakan listrik atmosfer. Energi bebas adalah stimulus yang sangat kuat untuk pengembangan pemikiran ilmiah di semua bidang aktivitas manusia. Tren ini tidak melewati fisika fenomena atmosfer. Tapi lebih lanjut tentang itu nanti.
Badai Petir
Proses menarik dan penting berikutnya di atmosfer adalah pelepasan gas percikan yang menyertai badai petir. Seperti arus konvektif, ini adalah fenomena parasit dari sudut pandang model kapasitor medan listrik yang dibuat antara permukaan bumi dan ionosfer. Dan ini, sayangnya, jauh dari terbatas pada dampak negatif dari fenomena pelepasan di atmosfer. Di sini perlu diperhatikan bahaya petir untuk objek terestrial dari aktivitas antropogenik, termasuk dampak destruktif dari kejutan dan kelebihan termal yang menyertai fenomena hebat ini.
Resleting
Bukti sifat kelistrikan petir, terbukti sangat eleganFranklin, membentuk satu pertanyaan logis. Kemungkinan besar, dia mengkhawatirkan bahkan orang-orang sezaman dengan bapak pendiri. Jadi, apakah listrik atmosfer bertegangan tinggi atau rendah?
Menurut model kapasitor yang telah disebutkan, perbedaan potensial antara pelat pada skala planet harus membentuk medan listrik. Memang, permukaan bumi yang bermuatan negatif di satu sisi dan ionosfer yang bermuatan positif membentuk medan dengan intensitas tinggi. Fenomena listrik di awan menciptakan muatan ruang angkasa yang sangat besar hanya di bagian bawah atmosfer. Oleh karena itu, kuat medan di permukaan bumi jauh lebih besar daripada, misalnya, pada ketinggian 10 km.
Jelas, medan listrik dengan intensitas ini menghasilkan arus pelepasan yang kuat yang dapat dilihat oleh pengamat yang tidak berpengalaman selama badai petir biasa di pertengahan garis lintang. Oleh karena itu, tegangan pada saluran pelepasan tinggi.
Lampu St. Elmo
Selain percikan, ada pelepasan korona di atmosfer, yang menurut tradisi sejarah disebut kebakaran St. Elmo. Itu terlihat seperti kuas atau balok bercahaya di ujung benda tinggi, seperti tiang kapal, menara, dll. Apalagi, fenomena ini hanya dapat diamati dalam gelap. Alasan munculnya lampu St. Elmo adalah peningkatan kekuatan medan listrik lingkungan, misalnya, saat mendekati atau saat badai petir, badai, badai salju, dll.
Pembuangan seperti itu bisa terjadicukup mudah didapat di rumah. Memang, listrik atmosfer do-it-yourself adalah masalah yang sangat sederhana. Misalnya, Anda dapat melepas sweter sintetis dan mulai membawa jarum ke sana. Dari jarak tertentu, debit akan muncul di ujungnya, yang dapat diamati dengan jelas dalam kegelapan total.
Bola Api
Manifestasi badai petir lainnya adalah pelepasan gas, biasanya berbentuk bola. Kita berbicara tentang bola petir, yang merupakan fenomena alam yang unik dan sangat langka. Para ilmuwan masih belum bisa menyepakati pembenaran teoretis yang memadai untuk keberadaan fenomena ini. Dan hingga 2012, tidak ada bukti dokumenter tentang realitas bola petir sama sekali. Bagaimanapun, ini adalah misteri lain dari atmosfer bumi yang masih diperdebatkan oleh para ilmuwan.
Faktor lingkungan
Telah disebutkan di atas tentang dampak petir terhadap berbagai jenis aktivitas manusia. Listrik atmosfer sebagai faktor lingkungan adalah poin yang sangat penting, yang juga harus dibahas. Dari sudut pandang perkembangan manusia dari berbagai sumber daya yang diberikan kepadanya oleh planet Bumi, lingkungan udara memberinya kesempatan untuk mempertahankan keberadaannya sebagai spesies.
Kehadiran medan listrik di atmosfer memiliki banyak konsekuensi yang tidak menyenangkan bagi aktivitas manusia. Beberapa di antaranya cukup tidak berbahaya, tetapi banyak manifestasi memaksa para ahli teknik terbaik untuk menemukan cara efektif untuk menenangkan kekuatan yang hebat.alam.
Keselamatan hidup
Listrik atmosfer dan perlindungannya adalah masalah terpenting yang harus didiskusikan dalam konteks ekologi. Secara alami, yang paling berbahaya adalah pelepasan percikan yang paling kuat, seperti kilat. Dan ini tidak hanya berlaku untuk varietas terestrial mereka. Petir intra-cloud menimbulkan ancaman tertentu bagi penerbangan sipil dan militer. Dengan satu atau lain cara, semua fenomena atmosfer pelepasan harus diawasi secara ketat dan pencegahan kemungkinan kerusakan. Ini dilakukan oleh layanan teknik khusus dalam penerbangan yang sama, pembuatan kapal atau proteksi petir bangunan, pembangkit listrik, dll.
energi gratis
Akhirnya, mari kembali ke masalah energi bebas praktis yang dapat disediakan oleh listrik atmosfer. Tesla, ahli petir yang terkenal, melakukan banyak penelitian untuk mempraktikkan fenomena alam ini. Kerja kerasnya tidak sia-sia. Insinyur modern mematenkan berbagai metode produksi energi karena adanya medan listrik yang kuat di dekat permukaan bumi.
Contoh yang mencolok adalah sirkuit dengan konduktor ground yang dipasang secara vertikal, antara ujung atas dan bawah yang perbedaan potensialnya muncul karena adanya medan yang sama. Energi yang diciptakan olehnya dapat diekstraksi dengan membentuk pelepasan korona terkontrol di ujung atas konduktor. Akibatnya, arus dapat dipertahankan di konduktor, yang berarti aman untuk menghubungkan konsumen ke konduktor itu.
Jadi, listrik atmosfer, terlepas dari ancaman yang ada terhadap aktivitas antropogenik normal, juga membuka prospek besar untuk menyediakan energi praktis gratis bagi seluruh umat manusia.
