Jl. Электрическое поле Земли

Механизмом является конвекция и разделение зарядов в облаках. Для краткого ознакомления с вопросом можно посмотреть: Earle R. Williams . Comment on "Current budget of the atmospheric electric global circuit" by H.W. Kasemir // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. NO. D12. P. 17029-17031. Earle R. Williams . Comment on "Thunderstorm electrification laboratory experiments and charging mechanisms" by C.P.R. Saunders // J. Geophys. Res. 1995. V. 100. NO. D1. P. 1503-1505. Chuntao Liu, Earle R. Williams,Edward J.Zipser, Gary Burns . Diurnal variation of global thunderstorm and electrified shower clouds and their contribution to the global electrical circuit //J. Atmos. Sci. http://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/2009JAS3248.1

Все, что мной написано, не частная точка зрения, а является наблюдательно установленными фактами. Факт 1: атмосфера ионизируется космическими лучами и радиоактивными элементами. В нижней тропосфере концентрация легких ионов обоих знаков заряда примерно 1000 на см^3. Факт 2: между ионосферой и поверхностью Земли существует разность потенциалов около 250 кВ и в областях, невозмущенных грозовой активностью, легкие ионы дрейфуют в атмосферном электрическом поле в противоположных направлениях, обеспечивая протекание тока с плотностью около 2 10^(-12) А/м^2. Факт 3: атмосфера в целом заряжена положительно. Факт 4: грозовые облака действуют как генератор, положительно заряжающий ионосферу, обеспечивая квазистационарный ионный ток, так как ионные концентрации и проводимость атмосферы экспоненциально растут с высотой. Отрицательный ток, переносимый молниевыми разрядами к поверхности Земли невелик, число внутриоблачных разрядов на 2 порядка превышает число разрядов облако-Земля, а ток, переносимый одним разрядом порядка 1 А. Пробойная разность потенциалов в облаке образуется благодаря фазовым переходам воды, наличию одновременно нескольких фаз, селективному захвату ионов ядрами конденсации, мощной конвекции, разделению зарядов при трении ледяных частиц (если они есть). Разряды облако-Земля происходят вследствие того, что под грозовым облаком на поверхности высокопроводящей земли возникает индуцированный заряд знака, противоположного нижней части облака, а там (для Вас это будет неожиданностью) может концентрироваться как отрицательный, так и положительный заряд. Поэтому разряды могут переносить ток как в облако, так и к поверхности.
Эти процессы не имеют ничего общего с тем, о чем Вы упоминали.
K.A. Nicoll and R.G. Harrison . Experimental determination of layer cloud edge charging from cosmic ray ionisation // Geophys. Res. Letters. 2010. V. 37. L13802. doi:101029/2010GL043605. Limin Zhou and Brian A. Tinsley . Production of space charge at the boundaries of layer clouds // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D11203. doi:10.1029/2006/2006JD007998.

Электрический заряд земли Исследования показали, что у поверхности Земли имеется электрическое поле. Это поле обусловлено существованием у земного шара отрицательного электрического заряда, равного примерно Кл.

Ионизация нейтральных молекул газов В атмосфере Земли на любой высоте имеются положительные и отрицательные ионы. Эти ионы возникают в результате ионизации нейтральных молекул газов атмосферного воздуха космическими лучами, ультрафиолетовым излучением Солнца и ионизирующими излучениями радиоактивных изотопов земной коры и атмосферы

Сила тока атмосферного электричества земли Под действием электрического поля Земли ионы в атмосферном воздухе создают электрический ток в направлении от верхних слоев атмосферы к поверхности Земли. На всю поверхность Земли сила тока атмосферного электричества составляет примерно 1800 А.

Напряжение ионосферы Легко убедиться, что если бы заряд Земли каким-то способом не пополнялся, этот ток очень быстро разрядил бы Землю. Но заряд не изменяется со временем, электрическое поле Земли не исчезает. Напряжение между поверхностью Земли и проводящим слоем атмосферы ионосферы на высоте около 80 км достигает примерно В.

Пополнение электрического заряда Земли Основной механизм постоянного пополнения электрического заряда Земли оказался связанным с процессами электризации капель воды при образовании облаков и осадков. В дождевых облаках при образовании капель воды происходит их электризация. Конвективные потоки внутри большинства облаков приводят к повышению концентрации положительных ионов у вершины облака и отрицательных ионов у основания облака.

Пополнение электрического заряда Земли. Капли дождя при прохождении через основание облака обычно приобретают отрицательный электрический заряд и передают его Земле. Удары молний из отрицательно заряженных оснований облаков так же переносят отрицательный заряд на Землю. Эти процессы и компенсируют потери электрического заряда Земли.

Вопрос 1 Напряжение между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Кл 2) Кл 3) 1800 А 4) В Напряжение между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Кл 2) Кл 3) 1800 А 4) В

Вопрос 2 Электрическое сопротивление атмосферы между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Вт 2) 111Вт 3) 111 Ом 4) 11,10 м Электрическое сопротивление атмосферы между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Вт 2) 111Вт 3) 111 Ом 4) 11,10 м

Вопрос 3 Почему в атмосфере протекает электрический ток от ионосферы к поверхности Земли? 1) Только потому, что в атмосфере имеются свободные ионы 2) Только потому, что Земля обладает положительным электрическим зарядом 3) Только потому, что Земля обладает отрицательным электрическим зарядом 4) Потому, что в атмосфере имеются свободные ионы, и Земля обладает электрическим зарядом Почему в атмосфере протекает электрический ток от ионосферы к поверхности Земли? 1) Только потому, что в атмосфере имеются свободные ионы 2) Только потому, что Земля обладает положительным электрическим зарядом 3) Только потому, что Земля обладает отрицательным электрическим зарядом 4) Потому, что в атмосфере имеются свободные ионы, и Земля обладает электрическим зарядом

Источники Студенты 21 группы Сахипзянов Ильгиз, Ямалетдинов Ильвир руководитель: Сабитова Файруза Рифовна преподаватель физики ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж» Студенты 21 группы Сахипзянов Ильгиз, Ямалетдинов Ильвир руководитель: Сабитова Файруза Рифовна преподаватель физики ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж» Зорин Н. И ГИА Физика. Тренировочные задания: 9 класс / Н. И Зо­рин. М. : Эксмо, с. (Государственная (итоговая) ат­тестация (в новой форме). Кабарднн, О.Ф. К12 ГИА физика. 9 класс. Государственная итоговая аттестация (в новой форме). Типовые тесто­вые задания / О.Ф. Кабардик, С.И. Кабардина. М.: Издательство «Экзамен», с. (Серия «ГИА. 9 класс. Типовые тестовые задания») Зорин Н. И ГИА Физика. Тренировочные задания: 9 класс / Н. И Зо­рин. М. : Эксмо, с. (Государственная (итоговая) ат­тестация (в новой форме). Кабарднн, О.Ф. К12 ГИА физика. 9 класс. Государственная итоговая аттестация (в новой форме). Типовые тесто­вые задания / О.Ф. Кабардик, С.И. Кабардина. М.: Издательство «Экзамен», с. (Серия «ГИА. 9 класс. Типовые тестовые задания»)

    Нарушения электрического равновесия атмосферы во время гроз й сопровождающие грозу переносы зарядов достаточны для компенсации убыли отрицательного заряда земли. Эта гипотеза основана на том, что в масштабе всего земного шара грозы и удары молнии являются не редким, а наоборот, частым явлением одновременно на земле происходит в среднем 1800 гроз, а число ударов молнии на всём земном шаре -сто в одну секунду. При нарушении обычного направления поля во время грозы большую роль 6 балансе заряда земли, кроме молний, должны играть также разряды с острий (деревья, остроконечные скалы, растительность, высокие здания и другие неровности земной поверхности). Перенос отрицательных зарядов из туч на землю молниями и истечение во время грозы положительных зарядов с острий компенсируют потерю землей отрицательного заряда при невозмущённых грозой условиях. Разряды с высоких деревьев, зданий, столбов и т. д. нередко сопровождаются видимым на-глаз свечением. Даже при отсутствии грозы эти разряды особенно часто наблюдаются на морских судах при плавании в малых широтах они носят название огней святого Эльма. 

    Средний градиент электрического поля вблизи земной поверхности, в условиях хорошей погоды обыкновенно равен 50-300 В/м при направлении градиента в сторону земной поверхности. В среднем общий отрицательный электрический заряд Земли близок к величине 600 ООО Кл. 

Из всех гипотез, высказанных по этому вопросу, остановимся лишь на следующей. По этой гипотезе нарушения электрического равновесия атмосферы во время гроз и сопровождающие грозу переносы зарядов достаточны для компенсации убыли отрицательного заряда земли. Эта гипотеза основана на том, что в масштабе всего земного шара грозы и удары молнии являются не редким, а, наоборот, частым явлением одновременно иа земле про- сходит в среднем 1800 гроз, а число ударов молнии на всём земном шаре-сто в одну секунду. При нарушении обычного направле- 

На Землю при хорошей погоде идет из тропосферы ток (положительный), который достигает тысяч ампер. Такой ток теоретически мог бы уничтожить весь отрицательный заряд Земли в течение 10 мин. Очевидно, существуют какие-то процессы, которых мы не знаем или не понимаем. 

Электрическое поле в атмосфере. . Почти всегда вертикальная составляющая электрического поля в атмосфере значительно превосходит его горизонтальные составляющие, что соответствует отрицательному заряду земной поверхности. Средняя поверхностная плотность электрического заряда Земли равна йСЦйя = = -3,45-10 ед. СГСЭ/сл. Полный заряд Земли равен Q = -17-10 ед. СГСЭ = -5,7-10 к. Приведенные значения получены в предположении, что средний, вер-Згикальный, градиент электрического потенциала, у земной поверхности равен 130 в м. 

Из всех гипотез, высказанных по этому вопросу, в настоящее время более или менее серьёзно принимаются во внимание лишь следующие две. По первой, отрицательный заряд земли поддерживается идущим от солнца потоком очень быстрых электронов или других элементарных отрицательных частиц, свободно проникающих до поверхности земли, не производя ионизации атмосферы. Затруднения, встречаемые этой гипотезой, заключаются в объяснении отсутствия такой ионизации, а также в том, что все попытки обнаружить этот поток отрицательных частиц до сих пор не увенчались успехом. По второй гипотезе 

Атмосферное электричество явилось предметом многочисленных исследований самые полные данные собраны в книгах Трейна и Коронити . Хотя концентрации ионов в верхней части атмосферы от 80 км и выше (т. е. выше -слоя) сравнительно хорошо известны , опубликованные данные по ионным концентрациям и по концентрации свободных электронов для нижней части атмосферы очень сильно разнятся в интервале высот от 40 до 90 км. Ниже 40 км сказывается влияние погоды и географического местоположения. На рис. 2 мы приводим сводные данные, заимствованные из различных источников . Из них видно, что ионы порождаются космическим излучением на всех высотах и что полный объемный заряд в нижних слоях атмосферы обусловлен дрейфом заряженныз частиц различной подвижности по направлению к поверхности Земли. Ионизация в близких к поверхности Земли слоях атмосферы может также происходить от радиоактивности земной коры. Заряд Земли изменяется и от наличия в земной атмосфере тлеющих и грозовых разрядов. Такахаси исследовал термоэлектрический эффект для льда и привел значение энергии активации 

Электрическое состояние земной атмосферы устанавливается в результате динамического равновесия в каждом элементе объёма заряженные частицы постоянно образуются вновь под действием ряда ионизаторов, постоянно рекомбинируют и постоянно уносятся вертикальным электрическим током. В этом динамическом равновесии ещё не совсем ясен один вопрос причина постоянства (в среднем) земного полц, связанного с постоянством заряда земной поверхности. Действительно, как ни мала плотность вертикального тока г, этот ток должен был бы весьма быстро компенсировать отрицательный заряд земли и поле должно было бы быстро исчезнуть. 

Электрическое поле Земли

естественное электрическое поле Земли как планеты, которое наблюдается в твёрдом теле Земли, в морях, в атмосфере и магнитосфере. Э. п. 3. обусловлено сложным комплексом геофизических явлений. Распределение потенциала поля несёт в себе определённую информацию о строении Земли, о процессах, протекающих в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, магнитосфере, а также в ближнем межпланетном пространстве и на Солнце.

Методика измерения Э. п. 3. определяется той средой, в которой наблюдается поле. Наиболее универсальный способ - определение разности потенциалов при помощи разнесённых в пространстве электродов. Этот способ применяется при регистрации земных токов (см. Теллурические токи), при измерении с летательных аппаратов электрического поля атмосферы, а с космических аппаратов - магнитосферы и космического пространства (при этом расстояние между электродами должно превышать Дебаевский радиус экранирования в космической плазме, т. е. составлять сотни метров).

Существование электрического поля в атмосфере Земли связано в основном с процессами ионизации воздуха и пространственным разделением возникающих при ионизации положительных и отрицательных электрических зарядов. Ионизация воздуха происходит под действием космических лучей ультрафиолетового излучения Солнца; излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли и в воздухе; электрических разрядов в атмосфере и т. д. Многие атмосферные процессы: конвекция образование облаков, осадки и другие - приводят к частичному разделению разноимённых зарядов и возникновению атмосферных электрических полей (см. Атмосферное электричество). Относительно атмосферы поверхность Земли заряжена отрицательно.

Существование электрического поля атмосферы приводит к возникновению токов, разряжающих электрический «конденсатор» атмосфера - Земля. В обмене зарядами между поверхностью Земли и атмосферой значительную роль играют осадки. В среднем осадки приносят положительных зарядов в 1,1-1,4 раза больше, чем отрицательных. Утечка зарядов из атмосферы восполняется также за счёт токов, связанных с молниями и отеканием зарядов с остроконечных предметов (острий). Баланс электрических зарядов, приносимых на земную поверхность площадью 1 км 2 за год, можно характеризовать следующими данными:

Ток проводимости + 60 к/(км 2 ·год)

Токи осадков + 20 »

Разряды молний – 20 »

Токи с остриёв – 100 »

__________________________

Всего – 40 к/(км 2 ·год)

На значительной части земной поверхности - над океанами - токи с остриёв исключаются, и здесь будет положительный баланс. Существование статического отрицательного заряда на поверхности Земли (около 5,7․10 5 к ) говорит о том, что эти токи в среднем сбалансированы.

Электрические поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в верхних слоях атмосферы, так и в магнитосфере. Приливные движения воздушный масс, ветры, турбулентность - всё это является источником генерации электрического поля в ионосфере благодаря эффекту гидромагнитного динамо (см. Земной магнетизм) Примером может служить солнечно-суточная электрическая токовая система, которая вызывает на поверхности Земли суточные вариации магнитного поля. Величина напряжённости электрического поля в ионосфере зависит от местоположения точки наблюдения, времени суток, общего состояния магнитосферы и ионосферы, от активности Солнца. Она колеблется от нескольких единиц до десятков мв /м, а в высокоширотной ионосфере достигает ста и более мв/м. При этом сила тока доходит до сотен тысяч ампер. Из-за высокой электропроводности плазмы ионосферы и магнитосферы вдоль силовых линий магнитного поля Земли электрического поля ионосферы переносятся в магнитосферу, а магнитосферные поля в ионосферу.

Одним из непосредственных источников электрического поля в магнитосфере является Солнечный ветер . При обтекании магнитосферы солнечным ветром возникает эдс Е = v ×b ⊥ , где b ⊥ - нормальная компонента магнитного поля на поверхности магнитосферы, v - средняя скорость частиц солнечного ветра.

Эта эдс вызывает электрические токи, замыкающиеся обратными токами, текущими поперёк хвоста магнитосферы (см. Земля). Последние порождаются положительными пространственными зарядами на утренней стороне хвоста магнитосферы и отрицательными - на его вечерней стороне. Величина напряженности электрического поля поперёк хвоста магнитосферы достигает 1 мв /м. Разность потенциалов поперёк полярной шапки составляет 20-100 кв.

Ещё один механизм возбуждения эдс в магнитосфере связан с коллапсом противоположно направленных силовых линий магнитного поля в хвостовой части магнитосферы; освобождающаяся при этом энергия вызывает бурное перемещение магнитосферной плазмы к Земле. При этом электроны дрейфуют вокруг Земли к утренней стороне, протоны - к вечерней. Разность потенциалов между центрами эквивалентных объемных зарядов достигает десятков киловольт. Это поле противоположно по направлению полю хвостовой части магнитосферы.

С дрейфом частиц непосредственно связано существование магнитосферного кольцевого тока вокруг Земли. В периоды магнитных бурь (См. Магнитные бури) и полярных сияний (См. Полярные сияния) электрические поля и токи в магнитосфере и ионосфере испытывают значительные изменения.

Магнитогидродинамические волны, генерируемые в магнитосфере, распространяются по естественным волноводным каналам вдоль силовых линии магнитного поля Земли. Попадая в ионосферу, они преобразуются в электромагнитные волны, которые частично доходят до поверхности Земли, а частично распространяются в ионосферном волноводе и затухают, На поверхности Земли эти волны регистрируются в зависимости от частоты колебаний либо как магнитные пульсации (10 -2 -10 гц ), либо как очень низкочастотные волны (колебания с частотой 10 2 -10 4 гц ).

Переменное магнитное поле Земли, источники которого локализованы в ионосфере и магнитосфере, индуцирует электрическое поле в земной коре. Напряжённость электрического поля в приповерхностном слое коры колеблется в зависимости от места и электрического сопротивления пород в пределах от нескольких единиц до нескольких сотен мв /км, а во время магнитных бурь усиливается до единиц и даже десятков в /км. Взаимосвязанные переменные магнитное и электрическое поля Земли используют для электромагнитного зондирования в разведочной геофизике, а также для глубинного зондирования Земли.

Определённый вклад в Э. н. З. вносит контактная разность потенциалов между породами различной электропроводности (термоэлектрический, электрохимический, пьезоэлектрический эффекты). Особую роль при этом могут играть вулканические и сейсмические процессы.

Электрические поля в морях индуцируются переменным магнитным полем Земли, а также возникают при движении проводящей морской воды (морских волн и течений) в магнитном поле. Плотность электрических токов в морях достигает 10 -6 а/м 2 . Эти токи могут быть использованы как естественные источники переменного магнитного поля для магнитовариационного зондирования на шельфе и в море.

Вопрос об электрическом заряде Земли как источнике электрического поля в межпланетном пространстве окончательно не решён. Считается, что Земля как планета электрически нейтральна. Однако эта гипотеза требует своего экспериментального подтверждения. Первые измерения показали, что напряженность электрического поля в околоземном межпланетном пространстве колеблется в пределах от десятых долей до нескольких десятков мв /м.

Лит.: Тихонов А. Н. Об определении электрических характеристик глубоких слоев земной коры, «Докл. АН СССР», 1950, т. 73, № 2; Тверской П. Н., Курс метеорологии, Л., 1962; Акасофу С. И., Чепмен С., Солнечно-земная физика, пер. с англ., ч. 2, М., 1975.

Ю. П. Сизов.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Электрическое поле Земли" в других словарях:

электрическое поле Земли - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Earth s electric field … Справочник технического переводчика

электрическое поле Земли

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Характеризуется напряженностью электрического поля (или электрической индукцией). Напряженность электрического поля у… … Современная энциклопедия

Атмосферное электричество 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 проводимость,… … Википедия

Электрическое поле - Демонстрация поля электростатического заряда. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Характеризуется напряженностью электрического поля (или электрической… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Стационарное электрическое поле, создаваемое электрическими объёмными зарядами (См. Электрический объёмный заряд) в атмосфере, собственным зарядом Земли и зарядами, индуцированными в атмосфере. Характеристики Э. п. а. напряжённость поля и …

Поле, 1) обширное, ровное, безлесное пространство. 2) В сельском хозяйстве участки пашни, на которые разделены площадь севооборота, а также внесевооборотные (запольные) участки, используемые для выращивания с. х. растений. 3) Ограниченный… … Большая советская энциклопедия

I Поле 1) обширное, ровное, безлесное пространство. 2) В сельском хозяйстве участки пашни, на которые разделены площадь Севооборота, а также внесевооборотные (запольные) участки, используемые для выращивания с. х. растений. 3)… … Большая советская энциклопедия

электрическое земное поле - Žemės elektrinis laukas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Earth’s electric field; geoelectric field vok. elektrisches Erdfeld, n; geoelektrisches Feld, n rus. электрическое земное поле, n; электрическое поле Земли, n pranc. champ… … Fizikos terminų žodynas

Гроза. Молния.

Прилагательное "грозный" образовано от существительного "гроза". После такого тонкого лингвистического наблюдения и глубокомысленного вывода сразу вспоминаются прекрасные стихи Ф.И. Тютчева: "Люблю грозу в начале мая..." Конечно, гроза бывает в любое время года, даже зимой, но весной, когда природа цветёт, гроза особенно красива, что и подметил поет.

Что же представляет собой красивое, величественное и одновременно опасное явление природы, называемое грозой? Об этом учёные и простые люди задумывались давно. Не понимая причин сущности грозы, люди в давние времена постоянно испытывали священный ужас перед этим явлением природы. И было от чего приходить в ужас: последствиями сильных гроз нередко бывали разрушения жилищ и хозяйственных построек, пожары, гибель людей и домашних животных.

Только в XVIII веке учёные установили, что молния - это искровой разряд атмосферного электричества. Изучением атмосферного электричества занимались многие ученые, в том числе М.В. Ломоносов, который высказал правильную догадку о вертикальных течениях в атмосфере и появлении электрических зарядов на облаках. На опытах, проведённых в 1752-1753 годах, М.В. Ломоносов и американский исследователь и государственный деятель Вениамин Франклин (1706-1790) одновременно и независимо друг от друга доказали, что грозовая молния - это гигантская электрическая искра, которая ничем кроме размеров и, соответственно, энергии не отличается от искры, проскакивающей между шарами лабораторной электрической машины.

Ломоносов построил "громовую машину", представлявшую собой конденсатор, который заряжался атмосферным электричеством через провод, конец которого был поднят над землёй на высоком шесте. Конденсатор находился в кабинете Ломоносова. Во время грозы можно было извлекать искры из конденсатора, когда к нему приближались руками. Во время таких опытов в 1753 году на глазах у Ломоносова погиб работавший вместе с ним его друг, немецкий ученый Георг Рихман.

Не менее опасный опыт проводил в Америке примерно в то же время Франклин. Он запустил во время грозы на бечёвке бумажного змея, который был снабжён железным остриём. К нижнему концу бечёвки был привязан металлический предмет (дверной ключ). Когда бечёвка намокла и превратилась в проводник электрического тока, Франклин смог извлечь из ключа электрические искры и зарядить лейденские банки для дальнейших опытов с электрической машиной. Ясно, что Франклин сильно рисковал, т.к. молния могла ударить в змей, и тогда электрический ток большой величины прошёл бы в землю через тело экспериментатора.

Опыты Ломоносова и Франклина показали, что грозовые облака сильно заряжены электричеством.

В дальнейшем было установлено, что разные части грозового облака несут заряды различных знаков. Чаще всего нижняя часть облака (обращённая к земле) бывает заряжена отрицательно, а верхняя положительно. Напомним, что Земля в целом обладает отрицательным зарядом. Если два облака сближаются разноимённо заряженными частями, то между ними проскакивает молния. Но грозовой разряд может произойти и иначе. Проходя над землёй, грозовое облако создаёт на её поверхности большие индукционные заряды. Облако и поверхность земли образуют как бы две обкладки большого конденсатора. Разность потенциалов между облаком и землёй достигает огромных значений, достигающих сотен миллионов вольт, и в воздухе возникает сильное электрическое поле. Если напряжённость этого поля достигает определенного предела, то происходит пробой, т.е. молния ударяет в землю. О возможных последствиях такого удара для людей и окружающих предметов мы уже упоминали.

Многочисленные и многолетние исследования показывают, что искровой разряд в молнии имеет следующие средние параметры:

Напряжение между облаком и землёй - 100 000 000 (сто миллионов) вольт;
Сила тока в молнии - 100 000 (сто тысяч) ампер;
Продолжительность электрического разряда - 10 -6 (одна миллионная) секунды;
Диаметр светящегося канала - 10-20 см.

Гром, возникающий после молнии, объясняется тем, что воздух внутри и вокруг канала молнии сильно нагревается и быстро расширяется, создавая звуковые волны. Когда эти волны отражаются от облаков или объектов на поверхности земли, то возникает эхо, воспринимаемое нашим слухом как громовые раскаты. Сокрушительный грохот этих раскатов косвенно говорит о том, насколько чудовищны значения электрических величин, породивших молнию.

Электрическое поле Земли.

Исследователями установлено, что между различными точками земной атмосферы, находящимися на разной высоте, имеется разность потенциалов, т.е. около земной поверхности существует электрическое поле. Величина изменения потенциала с высотой различна в разное время года и для разных местностей и имеет вблизи земной поверхности среднее значение 130 вольт на каждый метр. Другими словами, напряженность поля вблизи Земли равна 1,3 в/см. По мере подъема над Землёй поле это быстро ослабевает, и уже на высоте 1 км напряжённость его равна только 0,4 в/см, а на высоте 10 км оно становится ничтожно слабым. Знак этого изменения соответствует отрицательному заряду Земли. Таким образом, мы постоянно живём и работаем в электрическом поле довольно значительной напряженности.

Поскольку поле вблизи Земли имеет напряженность около 130 в/м, то между точками, в которых находятся голова и ноги каждого из нас, должно было бы быть напряжение свыше 200 вольт. Почему же мы не ощущаем этого поля, в то время как прикосновение к проводнику, включенному в сеть с напряжением 100-120 вольт может оказаться не просто болезненным, но и смертельно опасным? Оказывается, дело в том, что тело человека является проводником и поэтому поверхность его в поле при равновесии зарядов должна быть эквипотенциальной поверхностью, т.е. такой, для любой пары точек которой разность потенциалов равна нулю. Поэтому между отдельными точками поверхности тела (головой и ногами) не может быть разности потенциалов. Земной шар в целом является проводником, поэтому поверхность Земли есть также эквипотенциальная поверхность.

Опытное исследование электрического поля Земли и соответствующие расчеты показывают, что Земля в целом обладает отрицательным зарядом, средняя величина которого оценивается в полмиллиона кулонов (около 4,5x10 5). Этот заряд поддерживается приблизительно неизменным благодаря ряду процессов в атмосфере Земли и вне её (в мировом пространстве), которые ещё далеко не полностью выяснены.

Где же расположены соответствующие положительные заряды? Эти заряды находятся в так называемой ионосфере, т.е. в слое ионизированных (положительно заряженных) молекул, находящемся в нескольких десятках километров над Землёй. Объёмный положительный заряд этого слоя атмосферы и компенсирует отрицательный заряд Земли. Линии земного электрического поля идут от этого слоя к поверхности Земли (от положительного заряда к отрицательному).

Радуга.

Обычно после дождя на небе появляется радуга, эта красочная арка из воды и света. С незапамятных времён радуга волновала умы исследователей и мифотворцев. Аристотель, например, считал радугу отражением солнечного света облаками. Это, конечно, слишком большое упрощение действительного явления. По современным представлениям белый свет является смесью различных излучений со своими длинами волн. Попадая во взвешенную в воздухе водяную капельку, луч белого света преломляется как в призме. Попадая на внутреннюю стенку капли, он отражается и распадается на одноцветные излучения, которые под разными углами направляются к противоположной стенке. Эти излучения при выходе наружу обладают цветом, соответствующим их собственной длине волны. Они и образуют разноцветную палитру радуги. С помощью точных приборов исследователи определили, что угол отражения красного луча равен 137 о 58`, фиолетового - 139 о 43`. Так возникает хрупкая, неизменно повторяющаяся строгая последовательность цветов: по внутреннему краю радуги - фиолетовый, постепенно переходящий в синий, зелёный, желтый, оранжевый, и по наружному краю - красный.

Точно так же синий ореол над далёкими вершинами или над морским горизонтом возникает при столкновении лучей определённой длины волны с частицами, образованными молекулами воздуха. Если бы свет не отражался от капель и частиц, то небо казалось бы нам таким же чёрным, как и межпланетное пространство, которое наблюдают космонавты за пределами земной атмосферы.

Научное объяснение радуги дал ещё в 1635 году Рене Декарт в своем труде «Метеоры» в главе «О радуге», представленной на нашем сайте.

Световые волны - это электромагнитные колебания. Воспринятые глазом и обработанные мозгом, они создают воспринимаемую нами трёхмерную красочную картину мира. Радуга - это упорядоченная серия электромагнитных колебаний с длинами волн от 8x10 -5 см для красного цвета до 4x10 -5 см для фиолетового. Длины волн для других цветов находятся в промежутке между указанными величинами. Человеческий глаз - это немыслимо сложный физический прибор, способный обнаруживать различие в цвете, даже в оттенках цвета, которым соответствует совершенно незначительная разница в длине световых волн: около 10 -6 (около одной миллионной!) сантиметра. Вообще говоря, в природе никаких красок не существует, есть только волны разной длины. Видимые нами цвета - это измеренная глазом и истолкованная мозгом энергия световой волны. Удивительная игра красок реализуется нашим глазом лишь в узкой полосе частот световых колебаний. А как мог выглядеть окружающий мир, если бы человеческому глазу был доступен более широкий спектр частот для перевода их в цветовую гамму? Такую ситуацию мы вообразить не в состоянии.

А теперь несколько слов о других явлениях природы, связанных с функционированием биосферы. В продолжение темы атмосферных осадков необходимо сказать о снегопадах и выпадениях града. Физически оба этих вида осадков едины, т.к. представляют собой выпадение из облаков той же воды, превращенной низкими температурами воздуха в другое агрегатное состояние. При повышении температуры примерно до 0 о -1 о Цельсия снег и град снова превращается в воду, т.е. в жидкую фазу.

Для земледельцев обильные снегопады в начале зимы - признак хорошего будущего урожая: ведь семена озимых теперь хорошо укрыты от морозов. "Снег глубок - и хлеб хорош" - так исстари говорили в русских деревнях. А покрытые снегом деревья напоминают очаровательную зимнюю сказку. Сколько радости у детей, когда они имеют возможность слепить снежную бабу, или поиграть в снежки!

Но не только радость приносят снегопады. Если они слишком обильны, продолжительны и вьюжны - чего уж тут хорошего. Метровые сугробы и заносы на дорогах, перерывы в работе наземного и воздушного транспорта, обрывы электропроводов, сходы снежных лавин в горах, нередко приводящие к пленению, а иногда и гибели людей в снежной массе. Для диких животных и птиц затрудняется поиск корма. Всё это мы наблюдаем и переживаем почти ежегодно в самых разнообразных районах земного шара.

Крупный град, особенно если он выпадает весной, способен нанести большой вред урожаю садов и полей, а то и вызвать повреждения построек, автомобилей, стоящих под открытым небом и т.д.