Среда обитания человека подвергается воздействию не только электромагнитного, солнечного и космического излучений, но и пронизана статическим электричеством. Понятие «атмосферное электричество» объединяет совокупность электрических процессов, происходящих в атмосфере [9, 15]. Электрические свойства атмосферы и происходящие в ней электрические явления изучает специальный раздел геофизики. Атмосферное электричество — существенный абиотический фактор в биосфере, играющий большую роль в экологии. Атмосфера представляет собой газовую (воздушную) среду вокруг Земли, вращающуюся вместе с нею. Масса атмосферы составляет примерно 5,15 • 10 кг, а масса Земли — 6 Ю24 кг, т. е. масса атмосферы в миллион раз легче Земли. Химический состав атмосферы представлен в табл. 1.4.[ ...]
В зависимости от изменения температуры с высотой атмосферу разделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Гравитационное поле Земли удерживает атмосферу. Электростатические силы, определяемые кулоновским взаимодействием между двумя неподвижными зарядами, во много раз больше гравитационного взаимодействия. Например, два заряда, каждый из которых равен одному кулону, действуют друг на друга при расстоянии в один метр с силой в несколько миллионов тонн. С другой стороны, две массы, каждая величиной в один килограмм, по закону тяготения Ньютона взаимодействует при расстоянии между ними в один метр с силой, примерно равной 6,7 10"14 т. Отсюда видно, насколько могущественнее силы кулоновского взаимодействия по сравнению с силами гравитационного взаимодействия. Закон взаимодействия двух электрических зарядов, открытый французским инженером Кулоном (1785) и названный его именем, удивительно гармонирует с законом всемирного тяготения И. Ньютона (1642 — 1727). Закон кулоновского взаимодействия находит чрезвычайно широкое применение в электростатике, теории плазмы, атомной и ядерной физике. При появлении в атмосфере одного рода электричества всегда появляется равное количество электричества другого рода. Нет ни одного явления, при котором создавался или исчезал заряд одного рода. Всегда происходит перераспределение заряда между телами. При ионизации атомов возникают свободные электроны, но при этом возникают и положительно заряженные ионы. Алгебраическая сумма зарядов остается неизменной. Существует и действует закон сохранения заряда, как и существует, и действует закон сохранения вещества.[ ...]
В атмосфере всегда присутствует электрическое поле. Все осадки, облака, пыль и туманы в атмосфере всегда заряжены в той или иной степени. Районы пыльных бурь, гроз, осадков имеют более сильные электрические поля, чем районы с «хорошей» погодой, где присутствует стационарное электрическое поле с напряженностью Е, равной примерно 130 В/м.[ ...]
На высоте 10 км значение Ё составляет несколько В/м. В слое перемешивания толщиной примерно 0,3 — 3 км значение Ё может увеличиваться из-за присутствия на этих высотах скопления аэрозольных частиц. При больших высотах величина напряженности электрического поля уменьшается по экспоненциальному закону. Между ионосферой и поверхностью Земли разность Потенциалов составляет примерно 200 — 250 кВ. Величина Ё меняется со временем, т. е. бывают суточные и годовые вариации. У поверхности Земли электропроводность атмосферы а составляет (2 — 3)-10“14 Ом-1,м-1.[ ...]
С увеличением высоты а растет по экспоненциальному закону и на высоте 10 км достигает значения 3,0 10“13 Ом 1-м . Электропроводность атмосферы определяется ионной составляющей с подвижностью легких ионов у поверхности Земли и(=10 4 м2/(сВ). Концентрация легких ионов и, увеличивается с увеличением ионизации зарядов и уменьшается с увеличением концентрации частиц N в атмосфере. Существует зависимость между а и пь по которой можно определить наличие малых примесей аэрозольных частиц в атмосфере.[ ...]
Основным источником ионизации атмосферы являются космические лучи, радиоактивные вещества Земли и воздуха, УФ и корпускулярное излучение Солнца. Космические лучи действуют по всей толще атмосферы. Радиоактивные вещества, находящиеся в Земле, в основном, ионизируют приземный слой атмосферы и с высотой этот источник ионизации резко убывает. Радиоактивные вещества, находящиеся в воздухе, ионизируют атмосферу до высот, примерно в несколько километров. Ионизирующее действие УФ и корпускулярного излучений Солнца проявляется в слоях верхней атмосферы.[ ...]
При учете поверхности Земли величина суммарного тока проводимости достигает 1800 А. Плотность тока проводимости по высоте примерно постоянна. Небольшие отклонения наблюдаются в слое перемешивания. Здесь токи проводимости, конвективные токи переноса и токи диффузии сравнимы друг с другом. Поскольку в стационарных условиях суммарная плотность тока не изменяется с высотой, поэтому в слое перемешивания сумма всех токов достигает значения тока проводимости на больших высотах.[ ...]
С осадками на Землю устремляются электрические заряды плотностью порядка 10"12 — 10“11 А/м2. На широтах ближе к экватору это значение плотности токов растет. В кучево-дождевых облаках при ливне средние значения р, Е и 4 достигают величин: р=(0,3 — 10)-10“9 Кл/м3; Ё= 1 — 5) 104 В/м; д= 102 — 5 -102 е. В кучеводождевых облаках при грозе эти параметры имеют следующие значения: р=(3 — 30) 10 Кл/м3; Ё=(5 — 20) ■ 104 В/м; ?= 106 — 107 е. В грозовых облаках имеются экстремумы Е и р, величина которых на порядок превышает средние значения этих параметров. В зонах экстремумов Е зарождаются молнии. В грозовых облаках плотности токов на порядок больше плотности в ливневых облаках. Суммарный ток, текущий на земную поверхность от одного грозового облака, примерно равен 0,1 А (в наших широтах) и достигает 1 А в районах экватора.[ ...]
Вернуться к оглавлению