Câmpul electric al pământului - de la Feynman până în prezent

Feynman - un clasic recunoscut al fizicii, iar el este un profesor foarte talentat, o generație de oameni de știință a crescut în timpul prelegerilor sale. Suntem în această lucrare vor fi interesați într-o singură secțiune a prelegerea capitolul său 9. „energie electrică în atmosferă.“ Aproximativ o jumătate de secol a trecut de la momentul scrierii, cred că nu numai eu, este interesant de a compara modul în care a schimbat opiniile noastre cu privire electricitate atmosferică. Să începem cu o estimare cantitativă a câmpului electric: Aceasta este ceea ce dă Feynman:

§ 1. gradientul potențialului electric în atmosferă

Într-o zi obișnuită de peste deșert simplu peste mare sau potențial electric pe măsură ce crește cu fiecare metru de ridicare până la aproximativ 100. În aer, are un câmp electric vertical magnitudine E 100 V / m. Semnul câmpului corespunde cu sarcina negativă a suprafeței.

Având metode luate în considerare pentru măsurarea câmpului electric în atmosferă, este acum continua descrierea. Măsurătorile de mai sus arată toate că, odată cu creșterea altitudinii domeniu continuă să existe, doar din ce în ce mai slab. La o altitudine de aproximativ 50 km de teren este greu de observat, astfel încât cea mai mare parte schimbarea de potențial (integralei E) sunt în altitudine joasă. Toate diferența de potențial între suprafața solului și partea de sus a atmosferei este aproape

A fost nevoie de aproximativ 50 de ani, care este o caracteristică cantitativă astăzi dă câmpului electric a fizicii Pământului. Ne uităm la Internet, tipul în Google combinația cuvânt. Pe prima pagină (care corespunde indirect la punctul de vedere comun), găsim:

Câmpul electric al Pământului

Sa stabilit experimental că în apropierea pământului are o magnitudine de câmp electric de circa 130 V / m. Semnul câmpului corespunde cu sarcina negativa a Pământului. Odată cu creșterea distanței de la pământ (cu înălțime), câmpul continuă să existe, dar devine din ce în ce mai slab. La o altitudine de aproximativ 50 km domeniu este abia vizibil. Cea mai mare parte schimbarea de potențial are loc la altitudine joasă. Toate diferența de potențial între suprafața pământului și în partea de sus a atmosferei este de aproximativ 400 kV.

Vedem, ca nimic nu sa schimbat, aceleași numere sau aproape la fel ca cea a Feynman. Uită-te în continuare. În același motor de căutare pe aceeași pagină găsim o altă sursă și cităm:

§ 29. Câmpul electric al Pământului.

Electricitate si magnetism. - Câmpul electric.

Experiența arată că un electrometru conectat la sonda, oferind o deviere vizibilă chiar și în cazul în care nu mai există organisme special încărcate. Astfel devierea electrometru este mai mare punct mai mare deasupra suprafeței pământului. Acest lucru înseamnă că atmosfera între diferite puncte situate la înălțimi diferite, există o diferență de potențial t. E. Nu există pământ de suprafață câmp electric. schimbare potențială cu altitudinea variază în diferite momente ale anului și pentru diferite domenii și are o valoare medie în apropierea suprafeței de aproximativ 130 V / m. Deoarece creșterea câmpului Pământului degenerează rapid și la o altitudine de 1 km tensiune este de numai 40 V / m, în timp ce la o altitudine de 10 km, devine neglijabil de slab. Semnul acestei schimbări corespunde cu sarcina negativa a Pământului. Astfel, tot timpul în care trăim și de a lucra într-un câmp electric proeminent (a se vedea. Exercitiul 29.1).

Cercetarea experimentală a acestui domeniu și calculele corespunzătoare arată că Pământul ca întreg are o sarcină negativă, valoarea medie a aproximativ jumătate de milion de pandative. Această taxă se menține aproximativ constantă printr-o serie de procese în atmosfera Pământului și în afara ei (în spațiul mondial), care nu au fost pe deplin elucidate.

Rețineți că multe fizica modernă, bazată pe cele mai recente măsurători furnizează date care este deja la o altitudine de 10 km câmpului electric al Pământului este slăbirea nesemnificativă. Deci, Feynman a fost greșit?

Încercăm să aflăm mai multe. Deschideți munca Kuznetsov VV „Nu este un câmp geomagnetic potențial, curenți Schmidt -. Brouwer și electricitate atmosferică“

Acuzațiile în atmosferă

Comparați amploarea sarcinilor electrice în atmosferă:

- Tariful mediu thundercloud 50 pandantiv.

- Încărcați ciclon, estimăm că până la Q = 5 _ 10 martie Cl. Suprafața sa este de 100 _ 100

- Acuzația pământului ca o sferă cu un câmp de rază R E = 100 V / m: Q 1 = e R2

= 5,7 pandantiv _ 10 mai R E - electric constant - e raza Pământului.

- Acuzația stratului de ioni pozitivi, 1 km grosime, la 85 km: Q 2 = NShe

= 10 4 cm # 1048576; 3 _ 5 _ 1018 cm 2 _ 105 _ _ 10 1. 6 # 1048576; 19, CI = 10 9 celule, în care N - concentrația de încărcare,

S - aria suprafeței Pământului, h - grosimea stratului e - taxa de electroni [8].

- Taxa purtat de curent la ploaie pe pământ pentru o zi pe site-ul

de aproximativ 0. 1% din suprafața totală a Pământului: Q 3 = j S kt = 10 # 1048576; 10 A / cm 2 _ 5 _

1018 cm 2 _ 10 # 1048576; 3 _ 1 luna ((10 5) = 1010 Cl 5 _ Aici :. J - ploaie densitatea curentului, k

- proporția suprafeței Pământului ocupat de ploaie, t - timpul de încărcare al Pământului în ploaie.

- Rechizitoriul condensator .Zemlya ionosferei. Q 4 = CU. în cazul în care C - capacitate de condensatoare

Pământ-ionosfera torus (Electrosphere) C = 4 pe o D RE / RE

2 = 5 _ 10 # 1048576; £ 2. D RE - înaltă

Este ionosferă. U - U = ionosferice potențial 300 000 B. 4 Q = CU = 5 _ 10 # 1048576; £ 2

_ 3 _ 105 _ 5 = 1. 104 CI.

După cum se poate vedea o sarcină pozitivă și destul de solidă a reapărut la o înălțime de câțiva zeci de kilometri. Mai degrabă taxa, deoarece nu a dispărut, nimeni nu este negat în mod direct, ci abordarea potențialului câmpului electric la zero, la o altitudine de aproximativ cinci kilometri o indicație indirectă că sarcina pozitivă a fost mai mic. Alte opțiuni și nimeni nu a oferit. Și odată ce avem un număr de studii care le-am acordat atenție faptului că moleculele de apă au o permitivitate foarte decent - 81. Și în atmosfera de apă conține un număr suficient de mare (cu 2%), condensatorul câmpului electric al Pământului are un dielectric între plăcile unei variabile permitivitate (constanta dielectrică afectează asupra concentrației de temperatură și vapori de apă). Din această perspectivă, este ușor de explicat toate faptele. Cu o înălțime de permitivității dielectrice a atmosferă crește, iar diferența de potențial câmp scade, chiar dacă prezența sarcinii pozitive enorm de mai sus. Totul a căzut în loc. 5-10 km înălțime deasupra câmpului electric ar trebui să crească din nou, prin reducerea conținutului de vapori de apă, și, prin urmare, constanta dielectrică locală a atmosferei. Numai acest lucru poate explica prezența descărcărilor de mare altitudine.

Următoarea întrebare critică. taxa de fulger sau de descărcare de gestiune Pământul?

Dacă luăm "The Feynman Lectures on Physics", volumul 5, M 1977 (p.180), care prevede:

„Se pare că fulgerul nu“ descărcarea blițului „a diferenței de potențial, am vorbit despre (și așa cum s-ar părea la prima vedere). aprovizionare Lightning taxa Pământ negativ. Dacă vom vedea fulgerul, atunci puteți paria zece-un că a adus pe Pământ un număr mare de sarcini negative. Această furtună percepe pământ un curent mediu de 1800 A de energie electrică, care este apoi evacuată în zone cu vreme bună. "

Și așa este încă considerat de mulți cercetători, dar din moment ce rolul fulger Feynman în încărcarea condensator pământ foarte mult în ochii de oameni de știință și-a pierdut din valoare, este și alți factori împins în fundal. Dar să revenim la întrebarea de încărcare sau descărcare. Punctul nostru de vedere este clar: fulger de descărcare de gestiune Pământul, care este, vom încerca să Feynman și susținătorii săi susțin. Aici este un citat de pe Internet:

În unele cazuri, descărcarea Corona din paratrăsnetul este atât de puternică încât există o muchie vizibilă a strălucirii. Acest luminiscență apare uneori în apropierea altor obiecte ascuțite, cum ar fi la capetele stâlpilor de nave, blaturi ascuțite de copaci, și așa mai departe. N. Acest fenomen a fost observat timp de mai multe secole în urmă ( „foc Sf. Elmo“) și au provocat teama superstițioasă a navigatorilor, nu au înțeles adevărul lui entitate.

Reamintim cititorului că în eșantionul de gaz și un sistem electronic există doar purtători de electroni electronic, adică. Acestea sunt accelerate de câmpul electric puternic și defalcarea (descărcarea scânteie). ioni pozitivi in ​​lor de mii de ori mai grele în aer pentru a dispersa electroni câmpurile existente înainte de ratele de descompunere nu se poate. Prin urmare, luminile Elmo - strălucirea de electroni care curge din vârful spre sarcină pozitivă. Ca urmare, atunci când electronii curg departe de fermoar încărcat negativ Pământ nori pozitive nor. Astfel, există o descărcare a unui câmp electric (local), dar nu este încărcată.

O altă dovadă a punctului nostru de vedere, mai degrabă decât Feynman, sunt fotografii fulgere. Iată un exemplu:

Unghiul ascuțit dintre punctele de trunchi și de ramură în direcția de mișcare a taxelor în fulgerul, precum și electronii se deplasează, direcția de mișcare - a Pământului în nor.

dovada a treia (de necontestat), poate fi faptul că canalele de scurgere de descărcare, și nu percepe taxe pentru ea și descărcarea de gestiune, în caz contrar a încălcat legea conservării energiei.

În cazul în care pământul nu este încărcată negativ fulger, atunci cine?

Pământul este încărcată negativ datorită evaporării umidității, și de umiditate, și ioni pozitivi hidroniu. Aceasta este concluzia la care am ajuns la „Riddle puterii pământești.“ Indiferent de noi la aceeași concluzie la care a ajuns doctor în științe tehnice, Vladimir Valerevich Kuznetsov în „câmpul geomagnetic POTENTIAL NE, curenții Schmidt-Bauer și curent electric atmosferic“ și altele. Evaporarea are loc nu numai de la suprafața oceanului și a terenului, dar, de asemenea, într-o atmosferă de vapori de apă în mod constant condensează și se evaporă din nou. Acolo, de asemenea, există o separare de încărcare, de preferință, o sarcină negativă rămâne în lichid și solide (bucăți mici de gheață), fazele și pozitiv în gaz. Împreună cu sarcină negativă sedimente cade pe pământ, reîncărcare. Descarcarea fulgerul condensator de curent Pământ și de vreme clar.

Următoarele se spune despre altitudinea câmpului electric al Pământului. Fără îndoială, vântul solar creează, de asemenea, un câmp electric al Pământului, datorită fluxului de ioni. Fluxul de alimentare de ioni pozitivi și electroni negativi interacționează diferit cu câmpul magnetic al Pământului, și, prin urmare, acest câmp este separat. În primul rând, rețineți că un efect dovada vânt solar asupra câmpului electric poate fi caracteristicile câmpului electric de oscilație la Forbush coborâte, precum și distribuția de furtuni în lume în timpul zilei. Aici este imaginea:

Această figură arată că numărul de furtuni de pe fiecare continent posibil sau la amiază, sau puțin mai târziu, adică în acea parte a Pământului, care este întoarsă spre soare în linia de bază, iar maximul este bombardat de vântul solar. Este necesar să insistăm asupra unor astfel de detalii, un detaliu foarte important, unii ioni de vântul solar nu poate pătrunde în câmpul magnetic și troposfera, deoarece are mai puțină energie decât protoni GCR. Penetrarea oricărui organism crește cu o creștere a energiei, inclusiv particulele elementare. Total au o capacitate de SCR penetrare mai scăzută în comparație cu GCR în conformitate cu această regulă, dar dacă te uiți la variația temperaturii atmosferice în scăderea Forbush, totul arată exact contrariul. Iată dovada:

Prin urmare, concluzia noastră: deoarece SCR se deplasează de-a lungul liniilor de câmp magnetic, ca și în cazul în care acestea au fost înghețate în câmpul magnetic al Soarelui, acesta oferă efectul de colectivism, care permite SCR să pătrundă adânc în atmosferă. O altă trăsătură distinctivă a SCR de la aceeași GCR este locală lor non-uniformitate în intensitate. Si din moment ce SCR este profund pătruns în atmosferă, au o sarcină pozitivă, neuniformitatea densitatea SCR produce wavelet câmp electric local. Și aceasta, la rândul său conduce la o intensificare a curenților Schmidt-Bauer. În final, se reflectă toate în nor și pagodă. In perioadele exploziile septembrie dezvoltate de obicei Cb turn nebulozitate, și în perioadele de tulbure liniștit Sun tubaj. Acesta este mecanismul principal al influența activității solare pe vreme și climă.

1. Feynman, R.Leyton, M.Sends

Feynman Lectures de Fizică

5. Electricitate și Magnetism

Câmpul geomagnetic Nonpotential, curenții Schmidt-Bauer

Și electricitate atmosferică.