Sayansi ya kisasa ina kiasi kikubwa cha maarifa kuhusu angahewa ya dunia na aina mbalimbali za michakato inayotokea humo. Inaweza kuonekana kuwa haya yote yanapaswa kuchunguzwa vizuri na kuigwa kwa uangalifu katika maabara zinazopendwa na wanasayansi. Walakini, zinageuka kuwa hadi sasa hakuna picha wazi, isiyo na shaka ya jambo kama vile umeme wa anga. Kinyume chake, kuna mifano kadhaa, ambayo kila moja ina faida na hasara zake.
Historia kidogo
Mtu aliyesimama kwenye chimbuko la utafiti na kuthibitisha kisayansi, kwa hakika, kuwepo kwa jambo hili, ni mwana itikadi maarufu duniani wa malezi ya Marekani - Benjamin Franklin. Hakika, umeme wa angahewa kama jambo la kimwili ulikuwa mbele yake katika hatua ya mahesabu ya dhahania. Mmoja wa Mababa waanzilishi wa Amerika alikuwa wa kwanza kuonyesha uwepo wake angani, na pia alielezea sababutukio la umeme. Jambo la kuvutia zaidi kuhusu hadithi hii ni ukweli kwamba Franklin alitumia kite chenye waya maalum iliyochongoka kuthibitisha hilo.
Kwa kukusanya umeme kwa njia hii, alipokea utokaji wa cheche, akifungua ufunguo katika saketi rahisi zaidi ya kutuliza. Njia rahisi ya kuthibitisha kuwepo kwa chembe za kushtakiwa katika anga, hata hivyo, kwa njia yoyote haipunguzi sifa za mwanasiasa huyu mkuu, pamoja na mwanasayansi, katika ugunduzi wa jambo la asili linalozingatiwa hapa. Baadaye, wanafizikia duniani kote walianza kuthibitisha matokeo yao kwa majaribio yao wenyewe ya aina hii.
umeme wa angahewa ni nini?
Huu ni mchanganyiko wa michakato mbalimbali inayosababishwa na kuwepo kwa chembe chembe za chaji kwenye hewa inayozunguka Dunia. Wanasayansi wanachunguza matukio kama vile uwanja wa umeme wa angahewa, ukubwa wake, mikondo iliyopo kuhusiana na hili, malipo ya nafasi, na pointi nyingine nyingi. Kwa mfano, hali ya hewa, mambo ya mazingira, athari kwa matawi mbalimbali ya shughuli ya binadamu ya anthropolojia: anga, viwanda, kilimo, n.k.
Mfananisho rahisi wa kimwili
Sayari yetu katika ukadiriaji mbaya sana ni capacitor kubwa ya duara. Hii ni kifaa rahisi zaidi ambacho kinaweza kuhifadhi nishati ya umeme. Ionosphere na uso wa dunia yenyewe inaweza kuzingatiwa kama mabamba ya capacitor kubwa. Katika kesi hii, hewa hufanya kama insulator, ambayo chini ya hali ya kawaida inaconductivity ya chini sana ya umeme. Uso wa Dunia una chaji hasi, huku ionosphere ikiwa na chaji chaji.
Kama kati ya vibao vya capacitor ya kawaida, uwanja wa umeme huundwa hapa, ambao una sifa za kipekee kabisa. Kwa mfano, nguvu yake ni ya juu karibu na uso wa dunia, inapungua kwa kasi na kuongezeka kwa urefu. Kwa njia, tayari katika kilomita 10 juu ya usawa wa bahari, thamani yake ni mara 30 chini. Sehemu hii kimsingi huunda aina nzima ya matukio, yaliyounganishwa chini ya jina la jumla "umeme wa angahewa".
Hii ni mojawapo ya miundo inayojulikana sana katika ulimwengu wa kisasa wa kisayansi. Inaitwa nadharia ya Wilson. Pia kuna nadharia iliyowekwa mbele na mwanasayansi wa Soviet Frenkel, kulingana na ambayo ionosphere haina jukumu lolote muhimu katika kuunda uwanja wa umeme. Aliamini kwamba huundwa hasa kutokana na mwingiliano wa uso wa dunia na mawingu, pamoja na mgawanyiko wao.
Jenereta Asilia
Lakini ikiwa tunarudi kwenye mfano wa capacitor, ambayo hutoa si tu mlinganisho mzuri, lakini pia uwezekano wa kinadharia wa kuunda vyanzo vya nishati ya kivitendo ya bure, basi umeme wa anga unajidhihirisha katika michakato michache tu ya msingi. Zingatia muhimu zaidi.
Kwanza kabisa, hizi ni zile zinazoitwa mikondo ya kuvuja. Kuhusu capacitor ya kawaida, haya ni matukio ya vimelea ambayo hupunguza ufanisi wake katika kuhifadhi malipo. Katika hali ya anga, haya ni mikondo ya convective inayoundwa, kwa mfano, katikamaeneo ya vimbunga na ngurumo. Nguvu zao hufikia makumi ya maelfu ya amperes, na, licha ya hili, tofauti inayowezekana kati ya uso wa dunia na ionosphere haipati mabadiliko yoyote muhimu, kuhifadhi, bila shaka, nguvu za shamba. Katika saketi ya umeme iliyo na capacitor, hii inawezekana tu kwa jenereta ya ziada.
Kwa kufuata mantiki, inafaa kuchukulia kuwepo kwa kitu sawa katika hali ya angahewa ya Dunia. Kwa kweli, kuna chanzo kama hicho cha nishati. Huu ni uwanja wa sumaku wa sayari yetu, ambayo, ikizunguka nayo kwenye mkondo wa mionzi ya jua, huunda jenereta yenye nguvu. Kwa njia, kuna wazo la kutumia nishati yake, kwa kutumia tu umeme wa anga. Nishati ya bure ni kichocheo chenye nguvu sana kwa maendeleo ya mawazo ya kisayansi katika maeneo yote ya shughuli za binadamu. Mwelekeo huu haujapita fizikia ya matukio ya anga. Lakini zaidi kuhusu hilo baadaye.
Mvua ya radi
Mchakato unaofuata wa kuvutia na muhimu katika angahewa ni utokaji wa gesi cheche zinazoambatana na ngurumo za radi. Kama mikondo ya mkondo, hii ni jambo la vimelea kutoka kwa mtazamo wa mfano wa capacitor wa uwanja wa umeme ulioundwa kati ya uso wa Dunia na ionosphere. Na hii, kwa bahati mbaya, ni mbali na mdogo kwa athari mbaya ya matukio ya kutokwa katika anga. Hapa inapaswa kuzingatiwa hatari ya umeme kwa vitu vya nchi kavu vya shughuli za anthropogenic, ikiwa ni pamoja na athari ya uharibifu ya mshtuko na mizigo ya joto inayoambatana na jambo hili la kutisha.
Zipu
Ushahidi wa asili ya umeme ya umeme, imethibitishwa kwa uzuri sanaFranklin, huunda swali moja la kimantiki. Uwezekano mkubwa zaidi, alikuwa na wasiwasi hata watu wa wakati wa baba mwanzilishi. Kwa hivyo, je, umeme wa angahewa ni wa juu au chini?
Kulingana na muundo wa capacitor uliotajwa tayari, tofauti inayoweza kutokea kati ya sahani kwenye mizani ya sayari inapaswa kuunda uwanja wa umeme. Hakika, uso wa Dunia ulio na chaji hasi kwa upande mmoja na ionosphere yenye chaji nzuri huunda uwanja wa kiwango cha juu. Matukio ya umeme katika mawingu huunda malipo makubwa ya nafasi katika sehemu ya chini ya angahewa. Kwa hiyo, nguvu ya shamba kwenye uso wa dunia ni kubwa zaidi kuliko, kwa mfano, kwa urefu wa kilomita 10.
Ni wazi, uga wa umeme wa kiwango hiki huzalisha mikondo yenye nguvu ya umwagaji maji ambayo mwangalizi asiye na uzoefu anaweza kuona wakati wa mvua ya radi ya kawaida katika latitudo za kati. Kwa hivyo, volteji katika chaneli ya kutokeza ni ya juu.
Taa za St. Elmo
Mbali na cheche, kuna utiririshaji wa corona katika angahewa, ambao, kutokana na utamaduni wa kihistoria, unaitwa mioto ya St. Elmo. Inaonekana kama brashi au miale inayong'aa kwenye ncha za vitu virefu, kama vile nguzo za meli, minara, n.k. Zaidi ya hayo, jambo hili linaweza kuzingatiwa tu gizani. Sababu ya kuonekana kwa taa za St. Elmo ni ongezeko la nguvu ya uwanja wa umeme wa mazingira, kwa mfano, inapokaribia au wakati wa radi, dhoruba, theluji, nk.
Kutokwa na uchafu kama huo kunaweza kutokearahisi sana kufika nyumbani. Hakika, fanya mwenyewe umeme wa anga ni jambo rahisi sana. Kwa mfano, unaweza kuchukua sweta ya syntetisk na kuanza kuleta sindano ndani yake. Kutoka kwa umbali fulani, kutokwa kutaonekana kwenye ncha yake, ambayo inaweza kuonekana wazi katika giza kamili.
Fireball
Onyesho lingine la mvua ya radi ni kutokwa kwa gesi, kwa kawaida kuwa na umbo la duara. Tunazungumza juu ya umeme wa mpira, ambayo ni jambo la kipekee na la kawaida sana la asili. Wanasayansi bado hawawezi kukubaliana juu ya uhalali wa kutosha wa kinadharia wa kuwepo kwa jambo hili. Na hadi 2012, hakukuwa na ushahidi wa maandishi wa ukweli wa umeme wa mpira hata kidogo. Iwe iwe hivyo, hili ni fumbo lingine la angahewa la Dunia ambalo wanasayansi bado wanatatizika nalo.
Kipengele cha mazingira
Tayari imesemwa hapo juu kuhusu athari za radi kwa aina mbalimbali za shughuli za binadamu. Umeme wa angahewa kama sababu ya mazingira ni jambo muhimu sana, ambalo linapaswa pia kujadiliwa. Kwa mtazamo wa maendeleo ya binadamu ya rasilimali mbalimbali zinazotolewa kwake na sayari ya Dunia, mazingira ya anga yanampa fursa ya kudumisha kuwepo kama viumbe.
Kuwepo kwa uwanja wa umeme katika angahewa kuna matokeo mengi yasiyofurahisha kwa shughuli za binadamu. Baadhi yao hazina madhara kabisa, lakini udhihirisho mwingi hulazimisha akili bora za uhandisi kuja na njia bora za kutuliza nguvu mbaya.asili.
Usalama wa maisha
Umeme wa angahewa na ulinzi dhidi yake ndilo suala muhimu zaidi linalopaswa kujadiliwa katika muktadha wa ikolojia. Kwa kawaida, hatari zaidi ni uvujaji wa cheche wenye nguvu zaidi, kama umeme. Na hii inatumika si tu kwa aina zao za duniani. Umeme wa ndani ya wingu unaleta tishio fulani kwa anga za kiraia na za kijeshi. Njia moja au nyingine, matukio yote ya anga ya kutokwa yanakabiliwa na uchunguzi wa karibu na kuzuia uharibifu iwezekanavyo. Hii inafanywa na huduma maalum za uhandisi katika ulinzi wa anga, ujenzi wa meli au umeme wa majengo, vituo vya umeme, n.k.
Nishati bila malipo
Mwishowe, turudi kwenye suala la nishati isiyolipishwa ambayo umeme wa angahewa unaweza kutoa. Tesla, bwana maarufu wa umeme, alifanya kiasi kikubwa cha utafiti ili kuweka jambo hili la asili katika vitendo. Kazi zake hazikuwa bure. Wahandisi wa kisasa wameweka hataza njia mbalimbali za uzalishaji wa nishati kutokana na ukweli kwamba kuna uwanja wa umeme wenye nguvu karibu na uso wa dunia.
Mfano wa kuvutia ni wa saketi iliyo na kondakta iliyowekwa chini wima, kati ya ncha za juu na za chini ambazo tofauti inayoweza kutokea huonekana kutokana na uwepo sawa wa uga. Nishati hii iliyoundwa nayo inaweza kutolewa kwa kutengeneza utiririshaji wa corona unaodhibitiwa kwenye ncha ya juu ya kondakta. Kwa hivyo, mkondo unaweza kudumishwa katika kondakta, ambayo ina maana kwamba ni salama kuunganisha mtumiaji nayo.
Kwa hivyo, umeme wa angahewa, licha ya matishio yaliyopo kwa shughuli za kawaida za anthropogenic, pia hufungua matarajio makubwa ya kuwapa wanadamu wote nishati bila malipo.
