Орчин үеийн шинжлэх ухаан нь дэлхийн агаар мандал болон түүн дээр болж буй олон төрлийн үйл явцын талаар харьцангуй их хэмжээний мэдлэгтэй. Энэ бүхнийг эрдэмтдийн таалалд нийцсэн лабораторид сайтар судалж, загварчлах хэрэгтэй юм шиг санагддаг. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл атмосферийн цахилгаан гэх мэт үзэгдлийн тодорхой, хоёрдмол утгагүй дүр зураг гараагүй байна. Эсрэгээрээ хэд хэдэн загвар байдаг бөгөөд тус бүр нь давуу болон сул талуудтай.
Бага түүх
Судалгааны гарал үүслийн үндэс дээр зогсож, шинжлэх ухааны үндэслэлтэйгээр энэ үзэгдлийн оршин тогтнолыг үнэн хэрэгтээ нотолсон хүн бол АНУ-ын үүсэх үеийн дэлхийд алдартай үзэл сурталч Бенжамин Франклин юм. Үнэн хэрэгтээ, атмосферийн цахилгаан нь физик үзэгдлийн хувьд түүний өмнө таамаглалын тооцооллын шатанд байсан. Америкийг үүсгэн байгуулагчдын нэг нь хамгийн түрүүнд агаарт байгаа гэдгээ харуулж, мөн шалтгааныг тайлбарлав.аянга үүсэх. Энэ түүхийн хамгийн сонирхолтой зүйл бол Франклин үүнийг батлахын тулд тусгай үзүүртэй утастай цаасан шувуу ашигласан явдал юм.
Ийм байдлаар цахилгаан цуглуулснаар тэрээр оч ялгаруулж, хамгийн энгийн газардуулгын хэлхээний түлхүүрийг нээжээ. Агаар мандалд цэнэглэгдсэн тоосонцор байгааг нотлох энгийн арга нь энд авч үзсэн байгалийн үзэгдлийг нээсэн энэ агуу улс төрч төдийгүй эрдэмтний гавьяаг үгүйсгэхгүй. Үүний дараа дэлхийн физикчид өөрсдийн хийсэн ийм төрлийн туршилтаар үр дүнгээ баталж эхлэв.
Агаар мандлын цахилгаан гэж юу вэ?
Энэ нь дэлхийг тойрсон агаарт цэнэглэгдсэн тоосонцор байдгаас үүдэлтэй янз бүрийн процессуудын нэгдэл юм. Эрдэмтэд агаар мандлын цахилгаан орон, түүний эрч хүч, үүнтэй холбоотой гүйдэл, сансрын цэнэг болон бусад олон цэгүүдийг судалдаг. Жишээлбэл, цаг уур, хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлс, хүний антропологийн үйл ажиллагааны янз бүрийн салбаруудад үзүүлэх нөлөө: нисэх, үйлдвэр, хөдөө аж ахуй гэх мэт.
Тохиромжтой физик аналоги
Манай гараг маш том бөмбөрцөг хэлбэртэй конденсатор юм. Энэ бол цахилгаан эрчим хүчийг хадгалах хамгийн энгийн төхөөрөмж юм. Ионосфер болон дэлхийн гадаргууг өөрөө аварга том конденсаторын ялтсууд гэж үзэж болно. Энэ тохиолдолд агаар нь хэвийн нөхцөлд байдаг тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэгмаш бага цахилгаан дамжуулалт. Дэлхийн гадаргуу сөрөг цэнэгтэй байхад ионосфер эерэг цэнэгтэй.
Ердийн конденсаторын ялтсуудын хооронд цахилгаан орон үүсдэг бөгөөд энэ нь бүрэн өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, түүний эрчим нь дэлхийн гадаргуугийн ойролцоо хамгийн их байх ба өндрийг нэмэгдүүлэх тусам экспоненциалаар буурдаг. Дашрамд хэлэхэд, далайн түвшнээс дээш 10 километрийн өндөрт түүний үнэ цэнэ 30 дахин бага байна. Энэ талбар нь үндсэндээ "агаар мандлын цахилгаан" гэсэн ерөнхий нэрийн дор нэгдсэн олон янзын үзэгдлийг бүрдүүлдэг.
Энэ бол орчин үеийн шинжлэх ухааны ертөнцөд хамгийн түгээмэл загваруудын нэг юм. Үүнийг Вилсоны онол гэж нэрлэдэг. Түүнчлэн Зөвлөлтийн эрдэмтэн Френкелийн дэвшүүлсэн таамаглал байдаг бөгөөд үүний дагуу ионосфер нь цахилгаан орон үүсгэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэггүй. Энэ нь дэлхийн гадарга болон үүлсийн харилцан үйлчлэл, түүнчлэн тэдгээрийн туйлшралаас голчлон үүсдэг гэж тэр үзэж байсан.
Байгалийн генератор
Гэхдээ хэрэв бид сайн зүйрлэл төдийгүй бодит үнэ төлбөргүй эрчим хүчний эх үүсвэрийг бий болгох онолын боломжийг олгодог конденсаторын загвар руу буцаж очих юм бол атмосферийн цахилгаан нь хэдхэн үндсэн процессоор илэрдэг. Хамгийн чухал зүйлийг анхаарч үзээрэй.
Юуны өмнө эдгээр нь гоожих урсгал гэж нэрлэгддэг. Ердийн конденсаторын хувьд эдгээр нь цэнэгийг хадгалах үр нөлөөг бууруулдаг шимэгч үзэгдлүүд юм. Агаар мандлын хувьд эдгээр нь конвектив урсгалууд, жишээлбэл, онд үүсдэгхар салхи, аянга цахилгаантай газар. Тэдний хүч нь хэдэн арван мянган амперт хүрдэг бөгөөд үүнээс үл хамааран дэлхийн гадаргуу ба ионосферийн хоорондох боломжит ялгаа нь мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахгүй бөгөөд мэдээжийн хэрэг талбайн хүчийг хадгалдаг. Конденсатор агуулсан цахилгаан хэлхээнд энэ нь зөвхөн нэмэлт генераторын тусламжтайгаар боломжтой.
Логикийн дагуу дэлхийн агаар мандлын хувьд үүнтэй төстэй зүйл байгаа гэж үзэх нь зүйтэй юм. Үнэхээр ийм эрчим хүчний эх үүсвэр байдаг. Энэ бол манай гаригийн соронзон орон бөгөөд нарны цацрагийн урсгалд түүнтэй хамт эргэлдэж, хүчирхэг генератор үүсгэдэг. Дашрамд хэлэхэд, зөвхөн агаар мандлын цахилгааныг ашиглан түүний эрчим хүчийг ашиглах санаа бий. Чөлөөт энерги нь хүний үйл ажиллагааны бүхий л салбарт шинжлэх ухааны сэтгэлгээг хөгжүүлэх гайхалтай хүчирхэг өдөөгч юм. Энэ чиг хандлага нь агаар мандлын үзэгдлийн физикийг тойрч гараагүй. Гэхдээ энэ талаар дараа дэлгэрэнгүй.
Аянгын шуурга
Агаар мандал дахь дараагийн сонирхолтой бөгөөд чухал үйл явц бол аянга цахилгаантай аадар бороог дагалддаг оч хийн ялгадас юм. Конвектив гүйдлийн нэгэн адил энэ нь дэлхийн гадаргуу ба ионосферийн хооронд үүссэн цахилгаан талбайн конденсаторын загварын үүднээс паразит үзэгдэл юм. Харамсалтай нь энэ нь агаар мандалд ялгарах үзэгдлийн сөрөг нөлөөллөөр хязгаарлагдахгүй. Энэхүү аймшигт үзэгдлийг дагалддаг цочрол, дулааны хэт ачааллыг сүйтгэх нөлөөлөл зэрэг хүний үйл ажиллагааны хуурай газрын объектуудад аянга цахилгаан буух аюулыг энд тэмдэглэх нь зүйтэй.
цахилгаан товч
Аянгын цахилгаан шинж чанарын нотолгоо, маш гоёмсог байдлаар батлагдсанФранклин, нэг логик асуулт үүсгэдэг. Тэрээр үүсгэн байгуулагч эцгийн үеийнхнийг хүртэл санаа зовж байсан байх. Тэгэхээр, агаар мандлын цахилгаан өндөр эсвэл бага хүчдэл үү?
Өмнө дурьдсан конденсаторын загварын дагуу гаригийн масштабын ялтсуудын хоорондох потенциалын зөрүү нь цахилгаан орон үүсгэх ёстой. Үнэхээр ч нэг талаас дэлхийн сөрөг цэнэгтэй гадаргуу, эерэг цэнэгтэй ионосфер нь өндөр эрчимтэй талбар үүсгэдэг. Үүл дэх цахилгаан үзэгдэл нь агаар мандлын доод хэсэгт асар их сансрын цэнэгийг үүсгэдэг. Иймээс дэлхийн гадаргуу дээрх талбайн хүч нь жишээлбэл, 10 км-ийн өндөртэй харьцуулахад хамаагүй их байна.
Мэдээж ийм эрчимтэй цахилгаан орон нь дунд өргөрөгт ердийн аянга цахилгаантай борооны үед туршлагагүй ажиглагчийн харж чадах хүчтэй цэнэгийн гүйдлийг үүсгэдэг. Тиймээс гадагшлуулах суваг дахь хүчдэл өндөр байна.
Гэгээн Элмогийн гэрэл
Очноос гадна агаар мандалд титмийн ялгадас байдаг бөгөөд үүнийг түүхэн уламжлалын дагуу Гэгээн Элмогийн гал гэж нэрлэдэг. Энэ нь хөлөг онгоцны тулгуур, цамхаг гэх мэт өндөр объектуудын төгсгөлд бийр эсвэл гэрэлтдэг цацраг шиг харагддаг. Түүнээс гадна энэ үзэгдлийг зөвхөн харанхуйд ажиглаж болно. Гэгээн Элмогийн гэрлүүд гарч ирэх болсон шалтгаан нь хүрээлэн буй орчны цахилгаан талбайн хүч нэмэгдэж, тухайлбал, ойртож байх үед эсвэл аянга цахилгаан, шуурга, цасан шуурга гэх мэт.
Иймэрхүү ялгадас гарч болногэртээ ороход маш амархан. Үнэн хэрэгтээ, атмосферийн цахилгааныг өөрөө хийх нь маш энгийн зүйл юм. Жишээлбэл, та синтетик цамцыг тайлж, түүнд зүү авчирч эхлэх боломжтой. Тодорхой зайнаас түүний үзүүрт ялгадас гарч ирэх бөгөөд энэ нь бүрэн харанхуйд тод ажиглагдах болно.
Галт бөмбөг
Аянгын өөр нэг илрэл нь ихэвчлэн бөмбөрцөг хэлбэртэй хийн ялгаралт юм. Бид байгалийн өвөрмөц, нэн ховор үзэгдэл болох бөмбөгний аянгын тухай ярьж байна. Эрдэмтэд энэ үзэгдлийн оршин тогтнох хангалттай онолын үндэслэл дээр санал нэгдэж чадахгүй байна. Мөн 2012 он хүртэл бөмбөлөг аянгын бодит байдлын талаар баримтат нотолгоо огт байгаагүй. Гэсэн хэдий ч энэ бол эрдэмтэд одоог хүртэл тэмцсээр байгаа дэлхийн агаар мандлын өөр нэг нууц юм.
Орчны хүчин зүйл
Аянга хүний янз бүрийн үйл ажиллагаанд үзүүлэх нөлөөллийн талаар дээр хэлсэн. Байгаль орчны хүчин зүйл болох агаар мандлын цахилгаан нь маш чухал зүйл бөгөөд үүнийг бас хэлэлцэх ёстой. Дэлхий гарагаас түүнд олгосон төрөл бүрийн нөөцийг хүний хөгжлийн үүднээс авч үзвэл агаарын орчин түүнд төрөл зүйл болон оршин тогтнох боломжийг олгодог.
Агаар мандалд цахилгаан орон байх нь хүний үйл ажиллагаанд олон таагүй үр дагаварт хүргэдэг. Тэдгээрийн зарим нь нэлээд хор хөнөөлгүй боловч олон илрэл нь шилдэг инженерчдийг хүчирхэг хүчийг тайвшруулах үр дүнтэй арга замыг бий болгоход хүргэдэг.байгаль.
Амьдралын аюулгүй байдал
Агаар мандлын цахилгаан эрчим хүч, түүнээс хамгаалах асуудал экологийн хүрээнд яригдах ёстой хамгийн чухал асуудал юм. Мэдээжийн хэрэг, хамгийн аюултай нь аянга гэх мэт хамгийн хүчтэй оч ялгаруулалт юм. Мөн энэ нь зөвхөн тэдний хуурай газрын сортуудад хамаарахгүй. Үүл доторх аянга нь иргэний болон цэргийн нисэх хүчинд тодорхой аюул учруулж байна. Ямар нэг байдлаар агаар мандлын бүх үзэгдлийг сайтар ажиглаж, болзошгүй эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх шаардлагатай. Үүнийг нэг нисэх онгоц, хөлөг онгоцны үйлдвэрлэл, барилга байгууламж, цахилгаан станц гэх мэт аянга цахилгаанаас хамгаалах тусгай инженерийн алба гүйцэтгэдэг.
Үнэгүй энерги
Эцэст нь атмосферийн цахилгаанаар хангаж чадах бараг үнэ төлбөргүй эрчим хүчний асуудалд эргэн оръё. Энэхүү байгалийн үзэгдлийг практикт хэрэгжүүлэхийн тулд аянгын алдарт мастер Тесла асар их судалгаа хийсэн. Түүний хөдөлмөр дэмий хоосон байсангүй. Орчин үеийн инженерүүд дэлхийн гадаргын ойролцоо хүчтэй цахилгаан орон байдаг тул эрчим хүч үйлдвэрлэх янз бүрийн аргуудыг патентжуулдаг.
Гайхалтай жишээ бол босоо суурилуулсан газардуулгатай хэлхээний дээд ба доод үзүүрүүдийн хооронд талбар ижил байгаа тул боломжит зөрүү гарч ирдэг. Үүнээс бий болсон энергийг дамжуулагчийн дээд төгсгөлд хяналттай титмийн ялгадас үүсгэх замаар гаргаж авах боломжтой. Үүний үр дүнд дамжуулагч дахь гүйдлийг хадгалах боломжтой бөгөөд энэ нь хэрэглэгчийг үүнтэй холбоход аюулгүй гэсэн үг юм.
Тиймээс хүний хэвийн үйл ажиллагаанд учирч буй аюул заналыг үл харгалзан атмосферийн цахилгаан эрчим хүч нь бүх хүн төрөлхтнийг бараг үнэ төлбөргүй эрчим хүчээр хангах асар их хэтийн төлөвийг нээж өгч байна.
