Природне електричне поле Землі

Небесне тіло, котре називалося планета Земля, має електричний заряд, який створює природне електричне поле Землі. Одна з характеристик електричного поля – це потенціал, і електричне поле Землі також характеризується потенціалом. Також можна сказати, що крім природного електричного поля є і природний постійний електричний струм (DC) планети Земля. Градієнт потенціалу Землі розподіляється від її поверхні до іоносфери. У гарну для статичної електрики погоду електричне поле атмосфери становить приблизно 150 вольт на метр (В / м) поблизу поверхні Землі, але ця величина падає експоненціально зі збільшенням висоти до 1 В / м і менше (на висоті 30 км). Причиною зниження градієнта є в тому числі і зростання провідності атмосфери.

Розподіл потенціалу над Землею

Якщо надіти одяг з хорошого ізолятора, що є відмінним діелектриком, наприклад одяг з нейлону, а взуття використовувати виключно гумову, при цьому не мати на поверхні одягу ніяких металевих предметів, тоді між поверхнею землі і верхівкою голови можна поміряти різниця потенціалів. Так як кожен метр становить 150 Вольт, то при зрості 170 см, на верхівці буде відносно поверхні різниця потенціалів в 1,7×150 = 255 Вольт. Якщо на голову надіти металеву каструлю, то на ній збереться поверхневий заряд. Причина такого збирання заряду в тому, що одяг з нейлону є хорошим ізолятором, а взуття гумове. Заземлення, тобто проводить контакт з поверхнею землі відсутній. Для того, щоб не накопичувати на собі електричні заряди, необхідно «заземлюватися». Точно також предмети, речі, будівлі та споруди, особливо висотні, здатні накопичувати атмосферну електрику. Це може привести до неприємних наслідків, так як будь-який накопичений заряд може стати причиною електричного струму і іскрового пробою в газах. Такі електростатичні розряди можуть вивести з ладу електроніку і бути причиною пожеж, особливо для легкозаймистих речовин.

Щоб не збирати заряди атмосферної електрики досить з’єднати верхню точку з нижньою (земля) електричним провідником, а якщо площа є великий, то заземлення виконують у вигляді клітки, контуру, але, по суті, використовують те, що іменується «клітка Фарадея».

Характеристики атмосферної електрики

Земля заряджена негативно, і має заряд рівний 500000 кулон (Кл) електричного заряду. Різниця потенціалів становить величину від 300000 Вольт (300 кВ), якщо розглядати напруга між позитивно зарядженої іоносферою і поверхнею Землі. Також існує постійний струм електрики, величиною порядку 1350 Ампер (А), і опір атмосфери Землі становить близько 220 Ом. Це дає вихідну потужність приблизно 400 мегават (МВт), яка регенерується діяльністю Сонця. Ця потужність впливає на іоносферу Землі, а також на більш низькі шари, що викликає грози. Електрична енергія, яка зберігається і запасається в земній атмосфері становить близько 150 гігаджоуль (ГДж).

Система «Земля-Іоносфера» діє як гігантський конденсатор, ємність якого становить 1,8 Фарад. З огляду на величезний розмір площі поверхні Землі, на 1 квадратний метр поверхні припадає всього лише 1 нКл електричного заряду.

...
ПОДІЛИТИСЯ: