group-telegram.com/getaclass_channel/835
Last Update:
#физика
#physics
В школе мы узнаём о круговороте воды в природе, а наш новый ролик посвящён «круговороту» атмосферного электричества.
С точки зрения электростатики Земля — это огромный отрицательно заряженный проводник, электрическое поле которого направлено перпендикулярно к поверхности.
В ясную погоду напряжённость этого поля составляет в среднем 130 вольт на метр, так что на высоте, равной росту человека, падает напряжение около 200 вольт. Почему же мы его никак не ощущаем? Дело в том, что тело человека является проводником, поэтому внутри него электрическое поле отсутствует, а внешнее поле компенсируется за счёт перераспределения зарядов по поверхности тела.
Измерить поле Земли не так-то просто. Если разнести две металлические пластины по вертикали и попробовать измерить напряжение между ними с помощью обычного вольтметра, то наведённые на пластинах малые заряды очень быстро перераспределятся, и вольтметр ничего не успеет показать. А вот если замыкать и размыкать пластины с достаточно большой частотой, протекающий при этом переменный ток уже можно зарегистрировать. Существуют разные варианты такого прибора, и мы изготовили демонстрационную модель одного из них. С её помощью удаётся обнаружить сильное поле заряженной пластиковой трубы, а вместо электрического поля Земли мы видим только наводки от сети, от которых в студии не избавиться.
Зная напряжённость электрического поля ясной погоды, можно рассчитать полный заряд на поверхности земного шара, он составляет –500 000 кулон. Электрическое поле Земли быстро убывает с высотой и почти исчезает на высоте 10 км. Это означает, что атмосфера имеет положительный заряд +500 000 кулон и вместе с земной поверхностью образует гигантский конденсатор. Воздух не является идеальным изолятором, и ток утечки этого конденсатора составляет 1800 ампер, так что он разрядился бы всего за 5 минут. Как же он подзаряжается?
Оказывается, это происходит за счёт гроз! В грозовом облаке водяные пары поднимаются вверх, конденсируются и на большой высоте превращаются в мелкие кристаллики льда, которые затем увеличиваются в размерах, слипаются и падают вниз. Частицы льда во встречных потоках воздуха электризуются трением, так что грозовое облако представляет собой своеобразную электростатическую машину. Нижняя часть облака заряжается отрицательно, верхняя — положительно, и в целом оно образует электрический диполь.
Облако наводит на поверхности земли под собой положительный заряд и создаёт электрические поля, гораздо большие, чем поле ясной погоды, при этом характерные напряжения достигают ста миллионов вольт. Происходит пробой, и загорается молния, которая переносит с нижней части облака на землю отрицательный заряд. А положительный заряд с верхней части облака стекает в атмосферу в слой ионизированного воздуха с высокой проводимостью, созданный космическими лучами. На всём земном шаре вспыхивает в среднем 100 молний каждую секунду, и эти локальные токи зарядки как раз компенсируют глобальный ток утечки со всей поверхности Земли.
Смотрите наш ролик «Атмосферное электричество», погружайтесь в тайны метеорологии и электростатики и не забывайте ставить лайки!
P.S. Кстати, параллельно с этим выпуском вышла его англоязычная версия «Atmospheric electricity».
P.P.S. По этой ссылке можно посмотреть ролик на наших альтернативных платформах.
[Поддержите нас]
BY GetAClass - физика и здравый смысл
Share with your friend now:
group-telegram.com/getaclass_channel/835