Трохи історії
Людиною, що стояли у витоків дослідження і науково підтвердив, власне, існування даного явища, є всесвітньо відомий ідеолог становлення Сполучених Штатів — Бенджамін Франклін. Дійсно, атмосферний електрику як фізичне явище перебувало до нього в стадії гіпотетичних викладок. Один з батьків-засновників Америки першим показав його присутність у повітрі, а також пояснив причини виникнення блискавок. Найцікавіше в цій історії — той факт, що використовував Франклін для доказу паперового змія зі спеціальною загостреною дротом на ньому.
Збираючи таким чином електрика, він отримував іскровий розряд, розмикаючи ключ у найпростішій схемі заземлення. Нехитрий спосіб докази наявності в атмосфері заряджених частинок, проте, нітрохи не зменшує заслуг цього великого політика, а також вченого у відкритті розглянутого тут явища природи. Надалі фізики по всьому світу стали підтверджувати отримані результати власними експериментами подібного роду.
Що таке атмосферний електрику?
Це сукупність різноманітних процесів, що викликаються наявністю заряджених частинок в повітрі, що оточує Землю. Вчені досліджують такі явища, електричне поле атмосфери, його напруженість, струми, існуючі у зв'язку з цим, об'ємні заряди і багато інших моментів. Наприклад, метеорологічні, екологічні чинники, вплив на різні галузі антропологічної активності людства: авіацію, промисловість, сільське господарство і т. д.
Зручна фізична аналогія
Наша планета у дуже грубому наближенні є величезним сферичним конденсатором. Це найпростіший прилад, здатний зберігати електричну енергію. В якості обкладок гігантського конденсатора можна розглядати іоносферу і саму земну поверхню. При цьому ізолятором виступає повітря, який в звичайних умовах має дуже низьку електричною провідністю. Поверхня Землі заряджена негативно, а іоносфера — позитивно.
Природний генератор
Але якщо повертатися до конденсаторної моделі, яка надає не тільки хорошу аналогію, але і теоретичні можливості для створення джерел практично дармової енергії, то атмосферний електрика проявляється лише в кількох основних процесах. Розглянемо найважливіші. В першу чергу це так звані струми витоку. Що стосується звичайного конденсатора, це паразитні явища, що знижують його ефективність у збереженні заряду. У випадку з атмосферою це конвективні струми, що утворюються, наприклад, в ураганних і грозових областях. Їх сила досягає десятків тисяч ампер, і, незважаючи на це, різниця потенціалів між земною поверхнею і іоносферою не зазнає значних змін, зберігаючи, природно, і напруженість поля. В електричної ланцюга, що містить конденсатор, таке можливо тільки при наявності додаткового генератора. Слідуючи логіці, варто припустити наявність чогось подібного і у випадку з атмосферою Землі. І дійсно, таке джерело енергії є. Це магнітне поле нашої планети, яка, обертаючись разом з нею в потоці сонячного випромінювання, створює потужний генератор. До речі, є ідея використання його енергії, задіюючи як раз атмосферний електрика. Безкоштовна енергія — це неймовірно потужний стимул розвитку наукової думки у всіх областях людської діяльності. Не оминула ця тенденція і фізику атмосферних явищ. Але про це - трохи пізніше.Грози
Наступний цікавий і важливий процес, що відбувається в атмосфері, — це іскрові газові розряди, які супроводжують грози. Як і конвективні струми, це паразитне явище з точки зору конденсаторної моделі електричного поля, що утворюється між поверхнею Землі і іоносферою. І цим, на жаль, далеко не обмежується негативний вплив розрядних явищ в атмосфері. Тут слід зазначити небезпека блискавок для наземних об'єктів антропогенної діяльності, включаючи руйнівний вплив ударних і теплових перевантажень, що супроводжують цей грізний феномен.Блискавки
Очевидність електричної природи блискавки, так витончено доведена Франкліном, формує одне закономірне питання. Швидше за все, він хвилювало ще сучасників батька-засновника. Отже, атмосферна електрика — це висока або низька напруга?
Вогні Святого Ельма
Крім іскрового, в атмосфері спостерігається коронний розряд, який, у силу історичної традиції, називається вогнями Святого Ельма. Виглядає це як кисті або світлові пучки на кінцях високих предметів, начебто щогл кораблів, веж і т. п. Причому спостерігати це явище можна тільки в темряві. Причиною появи вогнів Святого Ельма є підвищення напруженості електричного поля навколишнього середовища, наприклад, при наближенні або під час грози, бурі, заметілі і т. д. Подібний розряд можна досить легко отримати в домашніх умовах. Дійсно, атмосферний електрику своїми руками — справа зовсім нескладна. Наприклад, можна зняти з себе синтетичний светр і почати підносити до нього голку. З певної відстані на її кінчику з'явиться розряд, який можна добре спостерігати в повній темряві.Кульова блискавка
Ще одне грозове прояв — газовий розряд, що зазвичай має сферичну форму. Мова йде про кульової блискавки, яка являє собою унікальний і дуже рідкісний природний феномен. Вчені досі не можуть зійтися в адекватному теоретичному обґрунтуванні існування цього явища. А аж до 2012 року взагалі не було документальних підтверджень реальності кульових блискавок. Як би те ні було, це ще одна загадка земної атмосфери, над якою досі б'ються науковці.Екологічний фактор
Вище вже говорилося про вплив блискавок на різні види діяльності людини. Атмосферний електрику як екологічний фактор являє собою дуже важливий момент, на якому слід зупинитися. З точки зору освоєння людиною різноманітних ресурсів, що надаються йому планетою Земля, повітряна середовище дає йому можливість підтримувати існування як виду.
Безпека життєдіяльності
Атмосферна електрика та захист від нього — найважливіше питання, яке слід обговорити в контексті екології. Природно, найбільш небезпечні — найпотужніші іскрові розряди, наче блискавки. Причому це стосується не тільки наземної їх різновиди. Внутриоблачние блискавки представляють певну загрозу для цивільної та військової авіації. Так чи інакше, всі розрядні атмосферні явища підлягають пильному нагляду і запобігання можливого збитку. Цим займаються спеціальні інженерні служби у тій же авіації, суднобудуванні або при блискавкозахист будівель, енергетичних станцій тощоБезкоштовна енергія
Насамкінець повернемося до питання практично безкоштовної енергії, яку може надати атмосферну електрику. Тесла, знаменитий повелитель блискавок, провів величезну кількість досліджень з метою практичного використання цього природного явища. Його труди не пропали дарма. Сучасні інженери патентують різні способи видобування енергії у зв'язку з фактом наявності потужного електричного поля поблизу земної поверхні.