Центральный Дом Знаний - Атмосферное электричество

Информационный центр "Центральный Дом Знаний"

Заказать учебную работу! Жми!



ЖМИ: ТУТ ТЫСЯЧИ КУРСОВЫХ РАБОТ ДЛЯ ТЕБЯ

      cendomzn@yandex.ru  

Наш опрос

Как Вы планируете отдохнуть летом?
Всего ответов: 903

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


Форма входа

Логин:
Пароль:

Атмосферное электричество

Атмосферное электричество,

1) совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере,

2) раздел физики атмосферы, изучающий электрические явления в атмосфере и её электрические свойства. При исследовании А. э. изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое др. Все проявления А. э. тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют метеорологические факторы — облака, осадки, метели и т. п. К области А. э. обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.


Рис. 1. Изменение напряжённости электрич. поля Е с высотой Н. 1 — Ленинград; 2 — Киев: 3 — Ташкент.


Начало А. э. как науке было положено в 18 в. американским учёным Б. Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным М. В. Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. В 20 в. были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера, магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений, изучению которых посвящены соответствующие науки, выделившиеся из А. э. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами. Две основные современные теории А. э. были созданы английским учёным Ч. Вильсоном и советским учёным Я. И. Френкелем. Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками. Возникающая между обкладками разность потенциалов приводит к появлению электрического поля атмосферы. По теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими в тропосфере, — поляризацией облаков и их взаимодействием с Землёй, а ионосфера не играет существенной роли в протекании атмосферных электрических процессов.


Рис. 2. Суточный ход унитарной вариации напряжённости электрич. поля Е: 1 — над океанами; 2 — в полярных областях; 3 — изменение площади S, занятой грозами, в течение суток.


А. э. данного района зависит от глобальных и локальных факторов. Районы, где отсутствуют скопления аэрозолей и источники сильной ионизации, рассматриваются как зоны «хорошей», или «ненарушенной» погоды, здесь преобладают глобальные факторы. В зонах «нарушенной» погоды (в районах гроз, пыльных бурь, осадков и др.) преобладают локальные факторы.

Электрическое поле атмосферы. В тропосфере все облака и осадки, туманы, пыль обычно электрически заряжены; даже в чистой атмосфере постоянно существует электрическое поле. Исследования в зонах «хорошей» погоды, начатые в 19 в., показали, что у земной поверхности существует стационарное электрическое поле с напряжённостью Е, в среднем равной около 130 в/м. Земля при этом имеет отрицательный заряд, равный около 3 105 к, а атмосфера в целом заряжена положительно. Однако при осадках и особенно грозах, метелях, пылевых бурях и т. п. напряжённость поля может резко менять направление и величину, достигая иногда 1000 в/м. Наибольшие значения Е имеет в средних широтах, а к полюсам и экватору убывает. В зонах «хорошей» погоды Е с высотой в целом уменьшается, например над океанами. Вблизи земной поверхности, в т. н. слое перемешивания толщиной 300—3000 м, где скапливаются аэрозоли, Е может с высотой возрастать (рис. 1). Выше слоя перемешивания Е убывает с высотой по экспоненциальному закону и на высоте 10 км не превышает несколько в/м. Это убывание Е связано с тем, что в атмосфере содержатся положительные объёмные заряды, плотность которых также быстро убывает с высотой.

Разность потенциалов между Землёй и ионосферой составляет 200—250 кв.

Напряжённость электрического поля Е меняется во времени. Наряду с локальными суточными и годовыми вариациями Е отмечаются синхронные для всех пунктов суточные (см. кривые 1 и 2, рис. 2) и годовые вариации Е — т.н. унитарные вариации. Унитарные вариации связаны с изменением электрического заряда Земли в целом, локальные — с изменениями величины и распределения по высоте объёмных электрических зарядов в атмосфере в данном районе.

Электрическая проводимость атмосферы. Электрическое состояние атмосферы в значительной степени определяется её электрической проводимостью l, которая создаётся ионами, находящимися в атмосфере. Наличие ионов в атмосфере и является причиной потери заряда изолированным заряженным телом при соприкосновении с воздухом (явление, открытое в конце 18 в. французским физиком Ш. Кулоном). Электрическая проводимость l зависит от количества ионов, содержащихся в единице объёма (их концентрации), и их подвижности. Основной вклад в l вносят лёгкие ионы, обладающие наибольшей подвижностью u > 10-5м2 сек-1 в-1.

Электрическая проводимость атмосферы очень мала и может сравниться с проводимостью хороших изоляторов. У земной поверхности в среднем l = (1 - 2)·10-18 ом-1 м-1 и увеличивается с высотой примерно по экспоненциальному закону; на высоте около 30 км l достигает значений, почти в 150 раз больших, чем у земной поверхности. Выше проводимость увеличивается ещё более, причём особенно резко с высот, до которых проникают ионизующие излучения Солнца и где начинается образование ионосферы, проводимость которой приблизительно в 1012 раз больше, чем в атмосфере вблизи земной поверхности.

Основные ионизаторы атмосферы: 1) космические лучи, действующие во всей толще атмосферы; 2) излучение радиоактивных веществ, находящихся в Земле и воздухе; 3) ультрафиолетовое и корпускулярное излучения Солнца, ионизующее действие которых заметно проявляется на высотах более 50—60 км. Концентрация легких; ионов возрастает с увеличением интенсивности ионизации и уменьшением концентрации частиц в атмосфере, поэтому концентрация лёгких ионов растет с высотой. Этот факт в сочетании с увеличением подвижности ионов при уменьшении плотности воздуха объясняет характер изменения l и Е с изменением высоты.

Электрический ток в атмосфере. Движение ионов под действием сил электрического поля создаёт в атмосфере вертикальный ток проводимости in = El, со средней плотностью, равной около (2—3)·10-12 а/м2. Т. о., в зонах «хорошей» погоды сила тока на всю поверхность Земли составляет около 1800 а. Время, в течение которого заряд Земли за счёт токов проводимости атмосферы уменьшился бы до 1/е » 0,37 от своего первоначального значения, равно ~ 500 сек. Т. к. заряд Земли в среднем не меняется, то очевидно, что существуют «генераторы» А. э., заряжающие Землю. Помимо токов проводимости, в атмосфере текут значительные электрические диффузионные и конвективные токи.

«Генераторы» атмосферного электричества. «Генераторами» А. э. в зонах нарушенной погоды являются пылевые бури и извержения вулканов, метели и разбрызгивание воды прибоем и водопадами, облака и осадки, пар и дым промышленных источников и т. д. При почти всех перечисленных явлениях электризация может проявляться весьма бурно: извержение вулканов, песчаные бури и даже метели приводят иногда к образованию молний, всё же наибольший вклад в электризацию атмосферы вносят облака и осадки.

По мере укрупнения частиц облака, увеличения его толщины, усиления осадков из него растет его электризация. Так, в слоистых и слоисто-кучевых облаках плотность объёмных зарядов r » 3 10-12 к/км3, что приблизительно в 10 раз превышает их плотность в чистой атмосфере, а в грозовых облаках r доходит до 3·10-8 к/м3. Облака могут быть заряжены положительно в верхней части и отрицательно в нижней, но могут иметь и противоположную полярность, а также преимущественный заряд одного знака. Плотность тока осадков на Землю из слоисто-дождевых облаков ioc = 10-12 а/м2, в то время как из грозовых ioc = 10-9а/м2. Полная сила тока, текущего на Землю от одного грозового облака, в средних широтах равна около —(0,01—0,1) а, а ближе к экватору до —(0,5—1,0) а. Сила токов, текущих в самих этих облаках, в 10—100 раз больше силы токов, притекающих к Земле. Т. о., гроза в электрическом отношении подобна короткозамкнутому генератору.

При высоких значениях электрического поля у земной поверхности порядка 500—1000 в/м начинается электрический разряд с острых вытянутых предметов (травы, деревьев, мачт, труб и т.д.), который иногда становится видимым (т. н. огни св. Эльма, особенно яркие в горах и на море, см. Эльма огни). Возникающие при метелях, ливнях и особенно грозах токи коронирования способствуют обмену зарядами между Землёй и атмосферой.

Т. о., электрическое поле Земли и ток Земля — атмосфера в зонах хорошей погоды поддерживаются процессами в зонах нарушенной погоды. На земном шаре одновременно существует около 1800 гроз (см. кривую 3, рис. 2); суммарная сила тока от них, заряжающего Землю отрицательным зарядом, доходит до 1000 а. Облака слоистых форм, хотя и менее активные, чем грозовые, но зато покрывающие около половины земной поверхности, также вносят существенный вклад в поддержание электрического поля Земли. Исследования А. э. позволяют выяснить природу процессов, ведущих к колоссальной электризации грозовых облаков, в целях прогноза и управления ими; выяснить роль электрических сил в образовании облаков и осадков; они дадут возможность снижения электризации самолётов и увеличения безопасности полётов, а также раскрытия тайны образования шаровой молнии.

Лит.: Френкель Я. И., Теория явлений атмосферного электричества, Л.—М. 1949; Тверской П. Н., Атмосферное электричество, Л., 1949; Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957; Имянитов И. М. и Шифрин К. С., Современное состояние исследований атмосферного электричества, «Успехи физических наук», 1962, т. 76, в. 4, с. 593; Имянитов И. М. и Чубарина Е. В., Электричество свободной атмосферы, Л., 1965.


АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО — совокуп­ность электрических явлений, происходящих в ат­мосфере: электрич. поле, электрич. токи в воздухе, электрич. заряды в облаках, грозы, полярные сияния и др. Открытие А. э. можно отнести к 18 в., ког­да В. Франклином, а также русскими учёными М. В. Ломоносовым и Г. В. Рихманом были осуществлены опыты, неоспоримо свидетельствующие об электри­ческой природе молнии. При одном из таких опытов 18 июля 1752 Рихман был убит ударом молнии, однако М. В. Ломоносов продолжал свои исследования грозовых разрядов. Результаты опытов позволили Ломоносову в «Слове о явлениях воздушных от Електрической силы происходящих», произнесённом 26 ноября 1753 на публичном собрании Академии наук, сформулировать свою теорию грозовых явлений. Буржуазные историки науки всячески замалчивали роль М. В. Ломоносова в исследовании А. э. и пыта­лись приписать приоритет в этой области американ­скому физику Франклину, утверждая, что будто бы Ломоносов всего лишь «повторил» опыты Франклина. Неправильность этого утверждения установлена до­кументально. Сам М. В. Ломоносов показал полней­шую несостоятельность попыток принизить зна­чение его работ в области А. э.

В «Изъяснениях надлежащих к Слову о Електрических воздушных явлениях» Ломоносов указывает, что его теория была создана независимо от работы Франклина. Он пишет: «Погружению и восхожде­нию Атмосферы кратко коснулся славной господин Франклин в своих письмах; однако что я в моей Тео­рии о причине Електрической силы в воздухе ему ничего не должен, из следующих явствует. Во пер­вых о погружении верьхнего воздуха я уже мыслил и разговаривал за несколько лет; Франклиновы письма увидел в нервые, когда уже моя речь была почти готова, в чем я посылаюсь на своих господ Товарищей. 2) Погружение верьхней Атмосферы Франклин положил только догадкою в нескольких словах. Я свою Теорию произвел из наступающих внезапно великих морозов, то есть из обстоятельств, в Филаделфии, где живет Франклин, неизвест­ных. 3) Доказал я выкладкою, что верьхней воздух в нижнем не токмо погрузиться может, но иногда и должен. 4) Из сего основания истолкованы мною многие явления с громовою силою бывающие, которых у Франклина нет и следу» (Л о м о н о с о в М. В., Соч., т. 4, СПБ, изд. Акад. наук, 1898, стр. 345 — 346).

Говоря о грозе (молния, гром) как проявлениях «Електрической силы», Ломоносов, вместе с тем, указывает, что сила эта проявляется в отклонениях нити, подвешенной к висящему железному пруту (соединённому проволокой с главным железным ше­стом), на углы разпой величины и притом не обя­зательно при наличии грозы, а даже при отдельных редких облаках (указаны наблюдения 29 июня, 10 и И июля 1753). Причиной появления этой «Елект­рической силы», по мнению Ломоносова, являются: 1) вертикальные восходящие токи воздуха, обусловленные нагревом земной по­верхности Солнцем; «тяжкие громом имолннеютучи по большей части после полудни всходят... когда действие Солнца в согрении воздуха всех больше чувствительно... Ибо чем больше нижняя часть Атмосферы нагревается, тем способнее верьхняя в ней погружается» (Ломоносов М. В., там же, стр. 317 и 318). При горизонтальных движениях, ветре, «Електрическая сила», по мнению Ломоносова, никогда не появляется; 2) с и л а т р е н и я под­нимаемых вертикальным движением воздуха паров воды и называемых Ломоносовым «жирных частиц горючих паров». Приписываемые этим «жирным шаричкам горючих паров» способность распро­страняться по всему объёму облака, способность со­единяться, а иногда и не соединяться с водяными каплями (носителями «Електрической силы», по Ло­моносову) сходны с такими же способностями ионов. Эти высказанные более 200 лет назад мысли о при­чинах грозовых явлений остаются правильными и теперь. Действительно, наиболее мощные заряды облаков появляются при наиболее сильном про­цессе конвекции, т. е. в облаках кучевых и гро­зовых.

Если считать за «горючие, жирные частички» продукты выделепия (загрязнения) городов, посёл­ков, т. е. ионы средние и более тяжёлые, то в более динамичных формах облаков действительно происхо­дит более бурное соединение этих крупных ионов с каплями п перезарядка капель. Явление быстрого (200—600 м/мин.) подъёма п опускания воздуха в грозовых облаках подтверждается многочислен­ными наблюдениями как во время полёта в атмо­сфере, так и с помощью радиолокаторов. Теория Ло­моносова, принятая не полностью и не понятая со­временниками, стала понятной теперь.

Наблюдения Ломоносова над углом отклонения прикреплённой к железному стержню нити для суж­дения о силе и расстоянии грозы были уточнены позже, в 1768, швейцарским физиком Соссюром. Объ­яснение установленных ими закономерностей бы­ло дано в 1889 германскими физиками Эльстером и Гейтелем, которые ввели понятие проводимости воздуха. К началу 20 века, в связи с общим развитием учения об электричестве и ра­диоактивности, появились новые выводы и теории. Так, было установлено, что в атмосфере всегда су­ществует электрич. поле с направлением преимуще­ственно к Земле и что атмосфера имеет изменяющуюся (со временем, с высотой и др.) проводимость вслед­ствие изменяющегося содержания ионов. Изменение проводимости (числа ионов) происходит вследствие изменения действия ионизаторов. Такими иониза­торами в нижних 5—6 км (в тропосфере) являются радиоактивные излучения земных пород, а в более высоких слоях атмосферы—главным образом солнеч­ное и космическое излучения. Образовавшиеся в тро­посфере из незаряженных (нейтральных) газовых молекул под действием ионизатора воздушные ионы, сначала мопомолекулярные (имеющие скорость ок. 15 e.if/сек. в поле 1 в/см), при соприкосновении с другими нейтральными молекулами или парами воды сливаются, образуя «легкие» (малые) ионы, имеющие скорость не более 2,5с„м/сек. в поле 1 в/см. Число этих ионов одного знака в приземном слое в среднем ок. 800 в 1 см3. Предполагается, что в дальнейшем такой же процесс соединения малого иона какого-либо знака с нейтральной частицей приводит к образованию более крупных положи­тельных или отрицательных средних 10"6 см) и тяжёлых 10~ъсм) ионов. Наличие ионов в атмо­сфере и является причиной того, что заряженное и изолированное тело па воздухе теряет свой заряд, т. е. наличие ионов обусловливает проводимость атмосферы.

Многолетними наблюдениями установлено, что максимальное число ионов определённого размера и знака может сильно изменяться в зависимости от разных цричин, а потому непрерывные наблюдения за ионами одного размера и знака не дают точной картины характера изменений проводимости за это время. В настоящее время еще не установлено, какая часть ионного спектра и при каких условиях играет главную роль.

Обусловленная лёгкими ионами обоего знака про­водимость в нижних слоях в среднем равна ок. 2-10—< электростатич. единиц. В течение года проводимость сильно колеблется, имея максимум летом и мини­мум — зимой. Суточные колебания проводимости имеют максимум в ранние утренние часы и ми­нимум — около полудня. Воздушные массы, обладая различными метеорологии, характеристи­ками, имеют также различные значения проводи­мости. По наблюдениям в Павловске установлено, что в течение одного времени года колебания прово­димости достигают 30—35% в зависимости от воз­душной массы. Если же рассматривать проводи­мость как суммарный эффект всего ионного спектра, то колебания значений проводимости для неко­торых воздушных масс достигают 100%. Эти по­лученные за последние 20 лет результаты позволяют утверждать, что изменения электрического со­стояния воздуха отмечают смены воздушных масс и происходящие в них процессы более резко, чем принятая обычная регистрация температуры или других метеорологич. элементов. Поэтому произво­димые вдали от посёлков измерения электрич. со­стояния воздуха могут быть использованы не толь­ко для поисков радиоактивных элементов, но и для метеорологич. целей.

Изменения числа ионов (проводимости) зависят также от изменений знака и заряда Земли, а также от тех проводящих слоев атмосферы (С, D, Е, F), к-рыми обусловлено постоянное электрич. поле атмосферы. В свою очередь, почти постоянный отрицательный заряд Земли обусловливает нек-рыо искажения поля атмосферы при измерениях вблизи поверхности Земли. Установлено, что в приземном (1—2 м) слое воздуха отрицательных ионов меньше, чем по л ож ител ьных.

При нормальных атмосферных условиях (ясной погоде) напряжённость электрического поля (или градиент потенциала) в среднем равна 130 в/м; однако отклонения от этого среднего значения в обе стороны достаточно велики. Непосредственными измерениями, произведёнными на аэростатах на вы­сотах до 9 км и на стратостатах на высотах до 22 км, установлено, что имеет место постепенное сни­жение значений градиента потенциала на высотах до 9—10 км и повышение градиента потенциала на боль­ших высотах. Оптич. наблюдения и радио­измерения указывают, что проводящие слои имеются также на вы­сотах ок. 22—25(C), 55—60(D), 80—100(E), 180—220 ( F) км. Сте­пень участия каждого из них в общем зна­чении электрическо­го поля Земли еще не­достаточно выяснена, так как сами значения ионной (или элект­ронной) плотности в них определены лишь приблизительно. На рисунке 1 приведены две кривые изменения градиента по­тенциала по наблюдениям в Париже у поверхно­сти земли и на высоте Эйфелевой башни. Отме­чаемый при наблюдениях у земли 2-й максимум отсутствует при наблюдениях на высоте. Он отсут­ствует при наблюдениях в открытом море, вдали от посёлков, па высотах, куда не достигают за­грязнения (обусловливающие появление тяжёлых ионов). Наблюдения, произведённые в сельской местности в 1937, показали, что загрязнение воз­духа наиболее отчётливо регистрируется в часы приготовления шпци. Было найдено, что в обыч­ные дни максимум градиента потенциала утром ок. 230 в/м и вечером ок. 160 в/м, но в воскресные дни утренний максимум ок. 320 в/м, а вечером лишь ок. 100 в/м. На рис. 2 приведены средние суточные ко­лебания значений градиента потенциала но наблюде­ниям в открытом море и в Арктике (зимой), выражен­ные в процентах от общего среднего значения. Здесь 2-й максимум отсутствует. Считая, что в этом случае градиент потенциала обусловлен разностью потен­циалов Земли (отрицательный) и верхних слоёв атмосферы (положительный), приведённые колебания можно рассматривать как колебания потенциала верхних слоёв.

Если сопоставить кривые суточного хода гра­диента потенциала и максимума гроз, то легко заметить их совпадение. Есть основание предпола­гать, что образующиеся при грозовых разрядах ионы, двигаясь в среднем по магнитным силовым ли­ниям, создают дополнительное напряжение поля, отмечаемое наблюдениями. Такое предположение даёт возможность в дальнейшем искать связь между метеорологич. процессами (в тропосфере), с одной стороны, и условиями проводимости в верхних ионизированных слоях и магнитными явлениями — с другой.

Если наблюдаемые заряды выпадающих осадков, изменение их знака и величины можно объяснить наличием ионов и электрического поля, то до на­стоящего времени но существует общепринятой теории распределения зарядов в грозовом облаке и самого механизма образования грозы.

Наблюдения за выпадающими осадками и гра­диентом потенциала, а также измерения при полё­тах показывают, что грозовое облако имеет в ниж­ней своей части не один знак. Трудность производ­ства измерений в грозовых облаках вследствие очень больших скоростей воздушного потока (вверх в передней части облака и внпз — в задней) яв­ляется причиной отсутствия полной картины проис­ходящих явлений, а также п невозможности дать оценку имеющихся теорий.

Представляет интерес т. п. динамическая теория советского физика Я. И. Френкеля, к-рая еще нуж­дается в дальнейшей разработке. В этой теории электрич. ноле в атмосфере рассматривается не как следствие отрицательного заряда Земли и положи­тельного заряда атмосферы, а как причина этих за­рядов.

Особо необходимо отметить явление полярных сияний, представляющих собой свечевие газов, молекулы к-рых подверглись ударам заряженных корпускул. Наблюдения полярных сияний дают весьма много ценных сведений о строении верхних слоёв атмосферы. Теория этого явления была вы­сказана Ломоносовым в том же «Слове о явлениях воздушных...» 26 ноября 1753, по после того была основательно забыта. После опытов норвежского физика Биркеланда и математической разработки теории Ломоносова норвежским геофизиком Штёрмером она получила подтверждение.

Таким образом, явления А. э. помогают изучению не только нижних, по и верхних слоёв атмосферы. Несмотря на то, что в данное время имеются недо­статки в методике измерений ионизации, отсутствуют знания о факторах, поддерживающих постоянным отрицательный заряд Земли, отсутствуют проверен­ные знания о природе процессов, происходящих в верхних слоях атмосферы» и о причинах многих явлений, наблюдения А. э. представляют инте­рес. Они дополняют обычные метеорологические (служба погоды), а также радиофизические наблю­дения (служба связи). Кроме того, наблюдения атмосферного электричества оказываются полезны­ми при поисках радиоактивных руд и источников, а также при разработке мероприятий по грозо­защите.

Лит.: Ломоносовы. В., Слово о явлениях воз­душных от Г<лектричеекой- силы происходящих. Соч., т. 4. СПБ, 1898; Тверской П. II.. Атмосферное элек­тричество. Л., 1949; Оболенский В. Н., Курс метео­рологии. М. — Свердловск, 1 944; Френкель Я. И., Теория явлений атмосферного электричества, Л.—М., 1949; Т е р л е ц к и й Я. П., Космический индукционный ус­коритель. «Учение записки Московского гос. ун-та». 1946, вып. 95; Whipple F. J. W.. Modern views an atmospheric electricity. «Quarterly journal of the Royal meteorological society», L., 1938, v. 64, № 27;>.


Атмосферное электричество так наз. электричество, которое содержится в окружающем нас воздухе. Первый показавший присутствие электричества в воздухе и объяснивший причину грома и молнии (см. эти сл.) был Франклин. Для доказательства присутствия электричества этот великий ученый пускал бумажного змея с заостренной проволокой на веревочке, по которой электричество спускалось вниз, так что Франклину удавалось получать искры из ключа, привязанного к концу ее, и зарядить лейденскую электрическую банку. Еще до этого опыта друг Бюффона, Далибар, подстрекаемый исследованиями Франклина, стал делать опыты для доказательства присутствия электричества в атмосфере, и это ему удалось: 10 мая 1759 г. во время грозы человек, дежуривший в нарочно устроенной Далибаром сторожевой будке, в которой оканчивался высокий железный стержень в 40 футов вышины, извлек из конца железного прута искры. Опыты эти заинтересовали весь тогдашний ученый мир и стали повторяться всюду. В Петербурге профессор Рихман вследствие неосторожности был убит разрядом молнии во время подобных опытов. В настоящее время для определения присутствия электричества в воздухе, кроме бумажного змея Франклина и прибора Далибара, употребляются стрелы, бросаемые вверх, и привязанные воздушные шары (ballons captifs), причем индикатором обыкновенно служит электрометр (см. это сл.) с бузинными шариками, соломинками или золотыми листочками. Лучше всего для этой цели применять электрометр Соссюра и бифилярный (двунитный) — Палмьери, директора обсерватории на Везувии, сделавшего за последнее время массу наблюдений над атмосферным электричеством. Этот ученый доказал лабораторными опытами, что источник электричества есть сгущение паров в верхних слоях атмосферы, и указал следующие законы, которым следует эл. А.: 1) при ясном небе, так же как и при облачном, электричество атмосферы всегда положительное, если на некотором расстоянии от места наблюдения не идет дождь, град или снег. 2) Напряжение электричества облаков становится достаточно сильным для выделения его из окружающей среды лишь тогда, когда облачные пары сгущаются в дождевые капли, доказательством чего может служить то, что разряжений с молнией не бывает без дождя, снега или града в месте наблюдения, исключая возвратного удара молнии (см. это сл.). 3) А. электричество увеличивается по мере возрастания влажности и достигает максимума при падении дождя, града и снега. 4) Место, где идет дождь, является резервуаром положительного электричества, окруженным поясом отрицательного, который, в свою очередь, заключен в пояс положительного. На границах этих поясов напряжение равно нулю.


Атмосфе́рное электри́чество, совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическая проводимость,электрические токи в ней, объёмные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.

Начало изучению А.э. было положено в XVIII веке американским учёным Бенджамином Франклином, экспериментально установившим электрическую природу молнии, и русским учёным Михаилом Ломоносовым — автором первой гипотезы, объясняющей электризацию грозовых облаков. В XX веке были открыты проводящие слои атмосферы, лежащие на высоте более 60—100 км (ионосфера,магнитосфера Земли), установлена электрическая природа полярных сияний и обнаружен ряд других явлений. Развитие космонавтики позволило начать изучение электрических явлений в более высоких слоях атмосферы прямыми методами.

Две основные современные теории А.э. были созданы английским учёным Ч. Вильсоном и советским учёным Я. И. Френкелем. Согласно теории Вильсона, Земля и ионосфера играют роль обкладок конденсатора, заряжаемого грозовыми облаками. Возникающая между обкладками разность потенциалов приводит к появлению электрического поля атмосферы. По теории Френкеля, электрическое поле атмосферы объясняется всецело электрическими явлениями, происходящими в тропосфере, — поляризацией облаков и их взаимодействием с Землёй, а ионосфера не играет существенной роли в протекании атмосферных электрических процессов.

Исследования А.э. позволяют выяснить природу процессов, ведущих к колоссальной электризации грозовых облаков, в целях прогноза и управления ими; выяснить роль электрических сил в образовании облаков и осадков; они дадут возможность снижения электризации самолётов и увеличения безопасности полётов, а также раскрытия тайны образования шаровой молнии.

Loading

Календарь

«  Июнь 2019  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

Архив записей

Друзья сайта

  • Заказать курсовую работу!
  • Выполнение любых чертежей
  • Новый фриланс 24