légköri elektromosság
1. Lightning villamosenergia érdeklődő sokáig. Az első tanulmányozta a viharos villamosenergia Mikhail Lomonosov (1711-1765) és Benjamin Franklin (1706-1790). Clematis kapcsolódó származási légköri elektromosság felszálló és leszálló légáramlatok. Franklin bizonyult 1753-ban az elektromos jellegű villám és a személyazonosságát a földi és légköri elektromosság. Ő találta fel a villámhárítót 1750.
A XX században készült hatalmas mennyiségű kutatást légköri elektromosság. Az igazi kép annyira bonyolult, hogy ez még mindig egy elmélet a légköri elektromosság általános és zivatar elsősorban az elektromos félig kvalitatív jellegű.
2. Az elosztási díjak egy viharfelhő. Míg a felhő nem képződik, és nem esik ki a részecske csapadék, felhő nagyrészt semlegesek. Csak a kialakulását a felhő meglehetősen nagy csapadék részecskéket elválasztjuk ellentétesen töltött részecskék. Ennek eredményeként jelentős térfogati díjak alakulnak ki a felhő.
Az elején a szétválasztása részecskék thundercloud az alsó részén, hogy a magassága helyét az izoterma 0 ° felhalmozódnak negatív töltések (ris.174). Fent -12 ° C izoterma pozitív töltések halmozódnak. A közbenső réteg között a izotermák 0 ° C és -12 ° C-on az elegyet létre a pozitív és negatív töltések.
Ennek eredményeként, az egyik hatása balloelektriches kialakult nagy pozitív tértöltés tetején viharfelhők. Között, mint például a tértöltés belül a felhő, között vagy egy felhő és a föld fordul elő nye elektromos térerősség legfeljebb 100 000 V / m. Olyan területeken, és vannak elektromos szikra - villám.
3. Lightning. Megkülönböztetni 4 fajta villám: egyenes, sík, chotochnaya, labda.
Lineáris villámlás van a leggyakrabban. Alakja - cikcakk, fákkal, elágazó, szalagot. Az átlagos hossza a látható része a villám 2-3 km. A hossza a cipzár között a felhők lehet 15-20 km. Az átlagos átmérője a csatorna a villám körülbelül 15 cm.
Lightning a szem által érzékelt, mint a flash, reprezentálja valójában az intermittáló mentesítés, amely egy több különálló számjegy - impulzusok, amelyek száma lehet, hogy akár 50. A időtartama egyedi impulzus 50-100 mikroszekundum, az átlagos távolság közötti 0,03 s. A teljes hosszúságú cipzár számától függően az egyes impulzusok lehet akár 1.5. Leggyakrabban ez körülbelül 0,2 s.
A villamos energia mennyisége áramlik villámlással, lehet akár 50 átlagos érték Cl 20 Cl. Mivel az időtartama a villám kicsi, a jelenlegi a villám elérheti a 10 5 Amp mérsékelt szélességeken, az átlagos áram kb április 10. A. Körülbelül ¾ a villám a földre elviselni a negatív töltéseket, és ¼ - pozitív.
Lineáris villám kíséretében dübörgő hangok - mennydörgés. Ez azért történik, mert során a villám jelenlegi gyors növekedés annak csatorna szinte azonnal felmelegítjük 10 000-20 000 ° C-on A robbanásszerű növekedése nyomást a gáz megjelenéséhez vezet a hanghullám. Az átlagos távolság, amelynél a mennydörgés hallható, 15-20 km. Ha villám csap a földre, közel a megfigyelő, a Thunder a karakter egy erős és szaggatott szélütés. A növekedés távolság miatt a visszaverődő hangok jelennek peals.
Lapos cipzár térben hossza mentesítés belül a felhő. Kíséretében egy halvány diffúz fény. A hang szinte hiányzik vagy nagyon gyenge. Az emberek lapos világítás ismert, mint a villám. Leggyakrabban, villám figyelhető meg a nyár végén.
Chotochnaya cipzár után jelenik intenzív elektromos kisülést, és a jelentése láncot golyót, amelyek átmérője 10-30 »10 cm.
A távolság a golyó általában kisebb, mint az átmérőjük. Időtartam chotochnoy villám körülbelül 0,5. Van egy nagyon ritka és ezért nem vizsgálták.
Ball villám figyelhető gyakrabban chotochnoy, de minden arra vonatkozó észrevételeit véletlenszerű és nagyrészt minőségi. Azt a forma egy fényes labda átmérője néhány centiméter, hogy néhány méterre, általában 10-20 cm, mint a lebegő a légkörben, vagy a tárgyak felületén, amelyre leülepszik.
A komplexitás tanulmányozására gömbvillám áll az a tény, hogy egészen a közelmúltig, nem lehetséges, hogy újra a laboratóriumban. Több tucat modell labda villám, de egyikük sem tekinthető véglegesnek.
Az ionok a levegőben. A közepén a XVIII. röviddel a találmány a kondenzátor (P. Pieter van Musschenbroek. 1745), megfigyelhető volt, hogy a töltött test fokozatosan elveszti töltését a levegőben. Sharl Kulon 1785 megállapította, hogy a csökkenés mértéke a díj arányos nagysága a díjat, Þ . (23.1)
Ha egy - együtthatója arányosság nevezzük diszperziós tényező. - kezdeti töltetként.
Csak a végén a XIX. Ezt a jelenséget azzal magyarázták elvezetését a töltést, hogy a légköri levegőben apró pozitív és negatív töltésű részecskék - ionok (a görög ion -. Gyaloglás). Jelenleg az összes légköri ionok két osztályba sorolhatók: könnyű és nehéz ionok.
Fény ionokká alakulnak semleges levegő molekulák, amelyek ionizált, azaz elveszti elektron által kozmikus sugárzás vagy a radioaktív sugárzás a föld. A molekula alakul át egy pozitív töltésű ion, és elektron során elkülönülnek, nem több, mint 10 -5 másodperc van csatlakoztatva egy másik molekulához, fordult be egy negatív töltésű ion. Ezáltal pozitív és negatív ionok hasonló tömegeket.
Nehéz ionok képződnek az aeroszol részecskék, amelyek maguk rendszerint kapcsolódik egy gyenge ion. Méret nehéz ionok körülbelül 6 × 10 -8 m.
Bár a koncentrációja könnyű és nehéz ionok általában kevéssé különböznek egymástól, a levegő vezetőképességét 90-95% annak köszönhető, hogy ionok tüdőbe miatt magas a mobilitás.
2. Az ionoszféra. A növekvő magasság Külső vezetőképesség növekedésével. Mivel a magassága 30 km vagy több elektron előállított az ionizációs folyamat, az alacsony koncentrációjú levegő molekulák létezhet hosszú ideig szabad állapotban. Ezek koncentrációja n napközben magasságban 60-70 km-3 eléri a 10 elektronok / cm 3. A növekvő h magassága elektron koncentrációja nő akár Nmax = maximum június 10 elektronok / cm 3 körülbelül 300 km (ris.175).
Tekintettel rádióhullámokat az ionoszféra jelenléte miatt a szabad elektronok úgy viselkedik, mint egy közepes, a törésmutatója van, amely kisebb, mint az alsó rétegek elhelyezve gyengén ionizált levegő. Ezért a rádióhullámok esemény az ionoszféra a Föld felszínén megy teljes belső visszaverődés.
Minél nagyobb a hosszúság l rádióhullámok, annál kevésbé nyeli el az ionoszféra után visszaverődés, annál jobban biztosítható keresztül telekommunikáció.
Rövidebb hullámhosszú 10m erősen elnyeli az ionoszféra, intenzitásuk a reflexió csökken, ezért a rádió rövidhullámú távolságon nagyobb rálátás, instabillá válik.
3. A globális elektromos mezőt a légkörben.
Ekvipotenciális felületeket kialakítani állandó osztású láthatók ris.177. Legszorosabban vannak elhelyezve a Föld felszíne. Ez azért van, mert a levegő vezetőképességét a Föld felszínén minimális. A növekvő magassága az elektromos vezetőképesség gyorsan növekszik.
4. volumetrikus függőleges töltés és a folyó a légkörben. Megváltoztatása az intenzitás E az elektromos tér a légkör jelenléte miatt a légkörben ömlesztett elektromos töltések.
Globális vektor E az elektromos mező irányul függőlegesen lefelé. A áramlását az oldalsó felülete a henger nulla. Áramlási keresztül az alsó alap pozitív, mivel a normál vektor n párhuzamos a vektor E. n --E. Nniz = ES.
Folyik keresztül a felső bázis negatív, mert az N -¯E. Feltételezve, hogy a magassága h + dh térerősség egyenlő E + dE. Kapunk Nverh = - (E + dE) S. itt
Itt minőséget = dEçdh - a gradiens az elektromos mező. Minél gyorsabb a mező változik a magassággal, annál nagyobb a gradiens és minél nagyobb ez a hely a térben töltéssûrûség r.
On ris.179 kapcsolatot mutatja R (h). Nagysága tértöltés r szám kifejezett elemi töltés e 1 cm3 levegő. A magassága a tér töltéssûrûség gyorsan csökken.
A számítások azt mutatják, hogy a levegőben oszlopában 1 cm 2, magassága 9 km tartalmazott tértöltés 7 × 10 május e. Ez körülbelül megfelel egy felületi töltéssűrűség a felületen.
Tértölés levegő - ez nem kompenzált töltés. Ha a pozitív és negatív ionok és szabad elektronok rekombinálódnak egy bizonyos összeget, akkor azokat a pozitív ionok rekombináció nem találja a pár. Ezek a feleslegben lévő ionokat és a forma terjedelmes levegő ellenében.
Mivel a levegő ionok és az elektronok az elektromos mező a légkör, az intézkedés alapján a villamos erőket sodródás. A pozitív ionok - felülről lefelé, a negatív ionok és elektronok - alulról felfelé. Van egy függőleges vezetési áram i a légkörben. Ellentétben intenzitása E és a hangerő töltéssűrűség r. amelyek csökkentik a magassága, a vezetési áram alig változik a magasság (egy réteg körülbelül 0 és 30 km). Átlagos sűrűsége körülbelül 2 × 10 -1 2 A / m 2 aktuális az egész felületen a Föld körülbelül 1800 A.
Ha nem volt mechanizmusokat töltés szeparáció, amikor egy ilyen aktuális Föld felületi töltés levezetésére során t = qçi = 5,7 × 10 máj ç 1,8 × 10 March „5¸7 perc. Mivel a töltés a Föld átlagos nem változik, akkor nyilvánvaló, hogy vannak olyan természetes mechanizmusok töltés légköri kondenzátor. Ez viharfelhők. A szerepe a külső erők által játszott felemelkedő levegő elválasztó díjakat.
Wilson szerint elmélete által javasolt neki a végén a XIX. A Föld és az ionoszféra működnek lemezeket egy kondenzátor, amelynek feladata viharfelhők. A kapott potenciális különbség az elektródák között termel elektromos mező a légkör.
10. Az egyensúly a villamos áramok között a légkör és a földet. Különböztesse 4 típusú elektromos áramok a légkörben:
a. Függőleges vezetési áram,
b. Konvektív töltőáram csapadék és aeroszolok
a. Jelenlegi a csücsök magas környezeti térerő,
A villámáram a föld felszínét.
Ha csak légköri vezetési áram, az ionoszféra és a föld potenciál lesz egyenlő néhány órát. De a globális elektromos mező lényegében állandó. Ez azt jelenti, hogy vannak olyan eljárások, amelyek révén ez a jelenlegi kompenzálja.
Mivel a vezetési áram a földre hoz egy pozitív töltést, annak érdekében, hogy megőrizze ép a világon összesen az elektromos mező hatása más folyamatoknak kell kompenzálni ezt az áramerősséget.
Az összes különböző folyamatok és a kapcsolat az egész való függés a földrajzi elhelyezkedés és az évszaktól, az arány között az áramlatok a mérsékelt égövben körülbelül megfelel a kapott eredmények Cambridge (England). Az alábbiakban az értékeket a töltés nyakékek, hozta be egy 1 km 2 évente.
+60 ° C / km × 2 év