Moderná veda má pomerne veľké množstvo poznatkov o zemskej atmosfére a rôznych procesoch, ktoré v nej prebiehajú. Zdalo by sa, že toto všetko by sa malo dobre preskúmať a precízne vymodelovať v laboratóriách uprednostňovaných vedcami. Ukazuje sa však, že doteraz neexistuje jasný a jednoznačný obraz takého javu, akým je atmosférická elektrina. Naopak, existuje niekoľko modelov, z ktorých každý má svoje pre a proti.
Trošku histórie
Osobou, ktorá stála pri zrode štúdie a vedecky skutočne potvrdila existenciu tohto fenoménu, je svetoznámy ideológ vzniku Spojených štátov – Benjamin Franklin. Atmosférická elektrina ako fyzikálny jav bola totiž pred ním v štádiu hypotetických výpočtov. Jeden zo zakladajúcich otcov Ameriky ako prvý ukázal svoju prítomnosť vo vzduchu a vysvetlil aj dôvodyvýskyt blesku. Najzaujímavejšia vec na tomto príbehu je skutočnosť, že Franklin to dokázal pomocou draka so špeciálnym špicatým drôtom.
Zhromažďovaním elektriny týmto spôsobom dostal iskrový výboj, ktorý otvoril kľúč v najjednoduchšom uzemňovacom obvode. Jednoduchý spôsob, ako dokázať prítomnosť nabitých častíc v atmosfére, však nijako neuberá na zásluhách tohto veľkého politika, ale aj vedca, pri objave tu uvažovaného prírodného javu. Následne začali fyzici na celom svete potvrdzovať svoje výsledky vlastnými experimentmi tohto druhu.
Čo je to atmosférická elektrina?
Ide o kombináciu rôznych procesov spôsobených prítomnosťou nabitých častíc vo vzduchu obklopujúcom Zem. Vedci skúmajú také javy, ako je elektrické pole atmosféry, jeho intenzita, prúdy, ktoré s tým existujú, vesmírne náboje a mnohé ďalšie body. Napríklad meteorologické, environmentálne faktory, vplyv na rôzne odvetvia ľudskej antropologickej činnosti: letectvo, priemysel, poľnohospodárstvo atď.
Pohodlná fyzická analógia
Naša planéta je vo veľmi hrubom priblížení obrovským sférickým kondenzátorom. Ide o najjednoduchšie zariadenie, ktoré dokáže uchovávať elektrickú energiu. Ionosféru a samotný zemský povrch možno považovať za dosky obrovského kondenzátora. V tomto prípade vzduch pôsobí ako izolant, ktorý za normálnych podmienok máveľmi nízka elektrická vodivosť. Zemský povrch je nabitý záporne, zatiaľ čo ionosféra je nabitá kladne.
Ako medzi doskami bežného kondenzátora sa tu vytvára elektrické pole, ktoré má úplne jedinečné vlastnosti. Napríklad jeho intenzita je maximálna blízko zemského povrchu, s rastúcou výškou exponenciálne klesá. Mimochodom, už vo výške 10 kilometrov nad morom je jeho hodnota 30-krát nižšia. Toto pole v podstate tvorí celú škálu javov zjednotených pod všeobecným názvom „atmosférická elektrina“.
Toto je jeden z najbežnejších modelov v modernom vedeckom svete. Nazýva sa to Wilsonova teória. Existuje aj hypotéza, ktorú predložil sovietsky vedec Frenkel, podľa ktorej ionosféra nehrá žiadnu významnú úlohu pri vytváraní elektrického poľa. Veril, že vzniká najmä vďaka interakcii zemského povrchu a oblakov, ako aj ich polarizácii.
Prírodný generátor
Ak sa však vrátime ku kondenzátorovému modelu, ktorý poskytuje nielen dobrú analógiu, ale aj teoretické možnosti na vytváranie zdrojov prakticky voľnej energie, tak sa atmosférická elektrina prejavuje len v niekoľkých základných procesoch. Zvážte to najdôležitejšie.
V prvom rade sú to takzvané zvodové prúdy. Čo sa týka klasického kondenzátora, ide o parazitné javy, ktoré znižujú jeho účinnosť pri ukladaní náboja. V prípade atmosféry ide o konvekčné prúdy vznikajúce naproblasti hurikánov a búrok. Ich sila dosahuje desiatky tisíc ampérov a napriek tomu potenciálny rozdiel medzi zemským povrchom a ionosférou nezaznamenáva žiadne výrazné zmeny, samozrejme si zachováva silu poľa. V elektrickom obvode obsahujúcom kondenzátor je to možné len s prídavným generátorom.
V súlade s logikou stojí za to predpokladať prítomnosť niečoho podobného v prípade zemskej atmosféry. V skutočnosti existuje taký zdroj energie. Toto je magnetické pole našej planéty, ktoré rotuje s ňou v prúde slnečného žiarenia a vytvára silný generátor. Mimochodom, existuje myšlienka využiť jeho energiu len pomocou atmosférickej elektriny. Voľná energia je neuveriteľne silným stimulom pre rozvoj vedeckého myslenia vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti. Tento trend neobišiel ani fyziku atmosférických javov. Ale o tom neskôr.
Búrky
Ďalším zaujímavým a dôležitým procesom v atmosfére sú výboje iskrových plynov, ktoré sprevádzajú búrky. Podobne ako konvekčné prúdy ide o parazitný jav z pohľadu kondenzátorového modelu elektrického poľa vytvoreného medzi povrchom Zeme a ionosférou. A to sa, žiaľ, zďaleka neobmedzuje len na negatívny vplyv výbojových javov v atmosfére. Tu je potrebné upozorniť na nebezpečenstvo blesku pre pozemské objekty antropogénnej činnosti, vrátane deštruktívneho vplyvu otrasov a tepelných preťažení, ktoré sprevádzajú tento hrozný jav.
Zips
Dôkaz elektrickej povahy blesku, tak elegantne dokázanýFranklin, vytvára jednu logickú otázku. S najväčšou pravdepodobnosťou znepokojil aj súčasníkov otca zakladateľa. Je teda atmosférická elektrina vysoké alebo nízke napätie?
Podľa už spomínaného modelu kondenzátora by potenciálny rozdiel medzi doskami v planetárnom meradle mal tvoriť elektrické pole. Záporne nabitý povrch Zeme na jednej strane a kladne nabitá ionosféra tvoria pole vysokej intenzity. Elektrické javy v oblakoch vytvárajú obrovské vesmírne náboje práve v spodnej časti atmosféry. Preto je sila poľa na zemskom povrchu oveľa väčšia ako napríklad vo výške 10 km.
Je zrejmé, že elektrické pole tejto intenzity generuje silné výbojové prúdy, ktoré môže neskúsený pozorovateľ vidieť počas bežnej búrky v stredných zemepisných šírkach. Preto je napätie vo výbojovom kanáli vysoké.
Svetlá sv. Elma
Okrem iskry sa v atmosfére vyskytuje korónový výboj, ktorý sa podľa historickej tradície nazýva požiare sv. Elma. Vyzerá to ako kefy alebo svetelné lúče na koncoch vysokých predmetov, ako sú stožiare lodí, veže atď. Tento jav je navyše možné pozorovať iba v tme. Dôvodom objavenia sa svetiel sv. Elma je zvýšenie intenzity elektrického poľa prostredia, napríklad pri približovaní sa alebo počas búrky, búrky, snehovej búrky atď.
Takýmto výbojom môže byťcelkom ľahké sa dostať domov. Atmosférická elektrina typu „urob si sám“je skutočne veľmi jednoduchá záležitosť. Môžete si napríklad vyzliecť syntetický sveter a začať k nemu prinášať ihlu. Z určitej vzdialenosti sa na jeho hrote objaví výboj, ktorý možno jasne pozorovať v úplnej tme.
Fireball
Ďalším prejavom búrky je výboj plynu, ktorý má zvyčajne guľovitý tvar. Hovoríme o guľovom blesku, ktorý je ojedinelým a veľmi vzácnym prírodným úkazom. Vedci sa stále nevedia zhodnúť na adekvátnom teoretickom zdôvodnení existencie tohto javu. A až do roku 2012 neexistovali žiadne listinné dôkazy o realite guľového blesku. Nech je to akokoľvek, toto je ďalšia záhada zemskej atmosféry, s ktorou vedci stále zápasia.
Environmentálny faktor
O vplyve blesku na rôzne druhy ľudských činností už bolo povedané vyššie. Atmosférická elektrina ako environmentálny faktor je veľmi dôležitým bodom, o ktorom by sa tiež malo diskutovať. Z hľadiska ľudského rozvoja rôznych zdrojov, ktoré mu poskytuje planéta Zem, mu vzdušné prostredie dáva možnosť zachovať si existenciu ako druh.
Prítomnosť elektrického poľa v atmosfére má mnoho nepríjemných následkov na ľudské aktivity. Niektoré z nich sú celkom neškodné, ale mnohé prejavy nútia najlepšie inžinierske mysle prísť s účinnými spôsobmi na upokojenie impozantných síl.príroda.
Bezpečnosť života
Atmosférická elektrina a ochrana pred ňou je najdôležitejšou otázkou, o ktorej by sa malo diskutovať v kontexte ekológie. Prirodzene, najnebezpečnejšie sú najsilnejšie iskrové výboje, ako napríklad blesk. A to platí nielen pre ich suchozemské odrody. Vnútrooblakové blesky predstavujú určitú hrozbu pre civilné a vojenské letectvo. Tak či onak, všetky výbojové atmosférické javy podliehajú dôkladnému pozorovaniu a predchádzaniu možným škodám. Vykonávajú to špeciálne inžinierske služby v rovnakom letectve, stavbe lodí alebo ochrane budov, elektrární atď. pred bleskom.
Voľná energia
Na záver sa vráťme k otázke prakticky bezplatnej energie, ktorú môže poskytnúť atmosférická elektrina. Tesla, slávny majster bleskov, vykonal obrovské množstvo výskumov, aby tento prírodný jav uviedol do praxe. Jeho námaha nebola márna. Moderní inžinieri patentujú rôzne spôsoby výroby energie vďaka tomu, že blízko zemského povrchu je silné elektrické pole.
Pozoruhodným príkladom je obvod s vertikálne inštalovaným uzemneným vodičom, medzi ktorého horným a spodným koncom vzniká potenciálny rozdiel v dôsledku rovnakej prítomnosti poľa. Táto ním vytvorená energia môže byť extrahovaná vytvorením riadeného korónového výboja na hornom konci vodiča. Výsledkom je, že vo vodiči sa môže udržiavať prúd, čo znamená, že je bezpečné k nemu pripojiť spotrebič.
Atmosférická elektrina, napriek existujúcim hrozbám pre normálnu antropogénnu činnosť, teda otvára aj skvelé vyhliadky na poskytovanie prakticky bezplatnej energie celému ľudstvu.
