Звідки береться потенціал електричного поля Землі?

Як було вже вище сказано, Земля являє собою конденсатор, одна обкладка якого поверхню Землі, а інша обкладка суперконденсатора – це область іоносфери. На поверхні Землі заряд негативний, а за іоносферою – позитивний. Також як і поверхня Землі, іоносфера також є провідником, а шар атмосфери між ними являє собою неоднорідний газовий діелектрик. Позитивний заряд іоносфери утворюється за рахунок космічного випромінювання, але що ж заряджає поверхню Землі негативним зарядом?

Для наочності необхідно згадати, як заряджається звичайний електротехнічний конденсатор. Його включають в електричний ланцюг до джерела струму, і він заряджається до максимального значення напруги на обкладках. Для такого конденсатора як Земля, відбувається щось подібне. Точно також повинен включаться якесь джерело, протікати струм, і на обкладинках утворюються різнойменні заряди. Згадайте про блискавки, які зазвичай супроводжуються грозами. Ці блискавки і є та сама електричний ланцюг, яка заряджає Землю.

Саме блискавки, що б’ють на поверхню, Землі є тим джерелом, які заряджають поверхню Землі негативним зарядом. Блискавка має струм близько 1800 Ампер, а кількість гроз і блискавок за добу понад 300. Грозовое хмара має полярність. Верхня її частина на висоті приблизно 6-7 км при температурі повітря близько -20 ° С заряджена позитивно, а нижня частина на висоті 3-4 км при температурі повітря від 0 ° до -10 ° С негативно. Заряду нижній частині грозової хмари вистачає, щоб створити різницю потенціалів з поверхнею Землі в 20-100 мільйонів вольт. Заряд блискавки зазвичай становить близько 20-30 Кулон (Кл) електрики. Блискавки б’ють розрядами між хмарами і між хмарами і поверхнею Землі. Для кожної перезарядки потрібно близько 5 секунд, тому з такою черговістю можуть йти розряди блискавок, але це ще не означає, що через 5 секунд обов’язково станеться розряд.

блискавки

Атмосферний розряд у вигляді блискавки має досить складну структуру. У всякому разі – це явище електричного струму в газах, яке відбувається при досягненні необхідних умов для газового пробою, тобто іонізації молекул повітря. Найцікавіше, що атмосфера Землі діє як безперервна динамомашина, яка заряджає поверхню Землі негативно. Кожен розряд блискавки б’є за умови, що поверхня Землі позбавлена ​​негативних зарядів, що забезпечує необхідну різницю потенціалу для розряду (газової іонізації).

блискавка

Як тільки блискавка вдаряє в землю, негативний заряд перетікає на поверхню, але після цього нижня частина грозової хмари виявляється розрядженою і її потенціал змінюється, він стає позитивним. Далі відбувається зворотний струм і надлишок заряду, який потрапив на поверхню Землі, рухається вгору, заряджаючи грозову хмару знову. Після цього процес може повторитися знову, але з меншими значеннями електричної напруги і струму. Так відбувається до тих пір, поки існують умови для іонізації газів, необхідна різниця потенціалів і надлишок негативного електричного заряду.

Підсумувавши можна сказати, що блискавка б’є поступово, тим самим створюючи електричний ланцюг по якій тече струм в газах, чергуючись по напрямку. Кожна перезарядка блискавки триває близько 5 секунд і б’є, тільки коли для цього існують необхідні умови (Пробійна напруга і іонізація газів). Напруга між початком і кінцем блискавки може становити близько 100 млн. Вольт, а середня величина струму близько 1800 Ампер. Величина струму в піку досягає більше 10000 Ампер, а переносимо заряд дорівнює 20-30 кулон електрики.

ПОДІЛИТИСЯ: