Средний градиент электрического поля вблизи земной поверхности, в условиях хорошей погоды обыкновенно равен 50-300 В/м при направлении градиента в сторону земной поверхности. В среднем общий отрицательный электрический заряд Земли близок к величине 600 ООО Кл.
Из всех гипотез, высказанных по этому вопросу, остановимся лишь на следующей. По этой гипотезе нарушения электрического равновесия атмосферы во время гроз и сопровождающие грозу переносы зарядов достаточны для компенсации убыли отрицательного заряда земли. Эта гипотеза основана на том, что в масштабе всего земного шара грозы и удары молнии являются не редким, а, наоборот, частым явлением одновременно иа земле про- сходит в среднем 1800 гроз, а число ударов молнии на всём земном шаре-сто в одну секунду. При нарушении обычного направле-
На Землю при хорошей погоде идет из тропосферы ток (положительный), который достигает тысяч ампер. Такой ток теоретически мог бы уничтожить весь отрицательный заряд Земли в течение 10 мин. Очевидно, существуют какие-то процессы, которых мы не знаем или не понимаем.
Электрическое поле в атмосфере. . Почти всегда вертикальная составляющая электрического поля в атмосфере значительно превосходит его горизонтальные составляющие, что соответствует отрицательному заряду земной поверхности. Средняя поверхностная плотность электрического заряда Земли равна йСЦйя = = -3,45-10 ед. СГСЭ/сл. Полный заряд Земли равен Q = -17-10 ед. СГСЭ = -5,7-10 к. Приведенные значения получены в предположении, что средний, вер-Згикальный, градиент электрического потенциала, у земной поверхности равен 130 в м.
Из всех гипотез, высказанных по этому вопросу, в настоящее время более или менее серьёзно принимаются во внимание лишь следующие две. По первой, отрицательный заряд земли поддерживается идущим от солнца потоком очень быстрых электронов или других элементарных отрицательных частиц, свободно проникающих до поверхности земли, не производя ионизации атмосферы. Затруднения, встречаемые этой гипотезой, заключаются в объяснении отсутствия такой ионизации, а также в том, что все попытки обнаружить этот поток отрицательных частиц до сих пор не увенчались успехом. По второй гипотезе
Атмосферное электричество явилось предметом многочисленных исследований самые полные данные собраны в книгах Трейна и Коронити . Хотя концентрации ионов в верхней части атмосферы от 80 км и выше (т. е. выше -слоя) сравнительно хорошо известны , опубликованные данные по ионным концентрациям и по концентрации свободных электронов для нижней части атмосферы очень сильно разнятся в интервале высот от 40 до 90 км. Ниже 40 км сказывается влияние погоды и географического местоположения. На рис. 2 мы приводим сводные данные, заимствованные из различных источников . Из них видно, что ионы порождаются космическим излучением на всех высотах и что полный объемный заряд в нижних слоях атмосферы обусловлен дрейфом заряженныз частиц различной подвижности по направлению к поверхности Земли. Ионизация в близких к поверхности Земли слоях атмосферы может также происходить от радиоактивности земной коры. Заряд Земли изменяется и от наличия в земной атмосфере тлеющих и грозовых разрядов. Такахаси исследовал термоэлектрический эффект для льда и привел значение энергии активации
Электрическое состояние земной атмосферы устанавливается в результате динамического равновесия в каждом элементе объёма заряженные частицы постоянно образуются вновь под действием ряда ионизаторов, постоянно рекомбинируют и постоянно уносятся вертикальным электрическим током. В этом динамическом равновесии ещё не совсем ясен один вопрос причина постоянства (в среднем) земного полц, связанного с постоянством заряда земной поверхности. Действительно, как ни мала плотность вертикального тока г, этот ток должен был бы весьма быстро компенсировать отрицательный заряд земли и поле должно было бы быстро исчезнуть.
Электрическое поле Земли
естественное электрическое поле Земли как планеты, которое наблюдается в твёрдом теле Земли, в морях, в атмосфере и магнитосфере. Э. п. 3. обусловлено сложным комплексом геофизических явлений. Распределение потенциала поля несёт в себе определённую информацию о строении Земли, о процессах, протекающих в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, магнитосфере, а также в ближнем межпланетном пространстве и на Солнце. Методика измерения Э. п. 3. определяется той средой, в которой наблюдается поле. Наиболее универсальный способ - определение разности потенциалов при помощи разнесённых в пространстве электродов. Этот способ применяется при регистрации земных токов (см. Теллурические токи),
при измерении с летательных аппаратов электрического поля атмосферы, а с космических аппаратов - магнитосферы и космического пространства (при этом расстояние между электродами должно превышать Дебаевский радиус экранирования в космической плазме, т. е. составлять сотни метров). Существование электрического поля в атмосфере Земли связано в основном с процессами ионизации воздуха и пространственным разделением возникающих при ионизации положительных и отрицательных электрических зарядов. Ионизация воздуха происходит под действием космических лучей ультрафиолетового излучения Солнца; излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли и в воздухе; электрических разрядов в атмосфере и т. д. Многие атмосферные процессы: конвекция образование облаков, осадки и другие - приводят к частичному разделению разноимённых зарядов и возникновению атмосферных электрических полей (см. Атмосферное электричество). Относительно атмосферы поверхность Земли заряжена отрицательно. Существование электрического поля атмосферы приводит к возникновению токов,
разряжающих электрический «конденсатор» атмосфера - Земля.
В обмене зарядами между поверхностью Земли и атмосферой значительную роль играют осадки. В среднем осадки приносят положительных зарядов в 1,1-1,4 раза больше, чем отрицательных. Утечка зарядов из атмосферы восполняется также за счёт токов, связанных с молниями и отеканием зарядов с остроконечных предметов (острий). Баланс электрических зарядов, приносимых на земную поверхность площадью 1 км
2 за год, можно характеризовать следующими данными: Ток проводимости + 60 к/(км 2 ·год)
Токи осадков + 20 » Разряды молний – 20 » Токи с остриёв – 100 » __________________________ Всего – 40 к/(км 2 ·год)
На значительной части земной поверхности - над океанами - токи с остриёв исключаются, и здесь будет положительный баланс. Существование статического отрицательного заряда на поверхности Земли (около 5,7․10 5 к
) говорит о том, что эти токи в среднем сбалансированы.
Электрические поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в верхних слоях атмосферы, так и в магнитосфере. Приливные движения воздушный масс, ветры, турбулентность - всё это является источником генерации электрического поля в ионосфере благодаря эффекту гидромагнитного динамо (см. Земной магнетизм) Примером может служить солнечно-суточная электрическая токовая система, которая вызывает на поверхности Земли суточные вариации магнитного поля. Величина напряжённости электрического поля в ионосфере зависит от местоположения точки наблюдения, времени суток, общего состояния магнитосферы и ионосферы, от активности Солнца. Она колеблется от нескольких единиц до десятков мв
/м,
а в высокоширотной ионосфере достигает ста и более мв/м.
При этом сила тока доходит до сотен тысяч ампер. Из-за высокой электропроводности плазмы ионосферы и магнитосферы вдоль силовых линий магнитного поля Земли электрического поля ионосферы переносятся в магнитосферу, а магнитосферные поля в ионосферу.
Одним из непосредственных источников электрического поля в магнитосфере является Солнечный ветер . При обтекании магнитосферы солнечным ветром возникает эдс Е
= v
×b
⊥ , где b
⊥ -
нормальная компонента магнитного поля на поверхности магнитосферы, v -
средняя скорость частиц солнечного ветра. Эта эдс вызывает электрические токи, замыкающиеся обратными токами, текущими поперёк хвоста магнитосферы (см. Земля). Последние порождаются положительными пространственными зарядами на утренней стороне хвоста магнитосферы и отрицательными - на его вечерней стороне. Величина напряженности электрического поля поперёк хвоста магнитосферы достигает 1 мв
/м.
Разность потенциалов поперёк полярной шапки составляет 20-100 кв.
Ещё один механизм возбуждения эдс в магнитосфере связан с коллапсом противоположно направленных силовых линий магнитного поля в хвостовой части магнитосферы; освобождающаяся при этом энергия вызывает бурное перемещение магнитосферной плазмы к Земле. При этом электроны дрейфуют вокруг Земли к утренней стороне, протоны - к вечерней. Разность потенциалов между центрами эквивалентных объемных зарядов достигает десятков киловольт. Это поле противоположно по направлению полю хвостовой части магнитосферы. С дрейфом частиц непосредственно связано существование магнитосферного кольцевого тока вокруг Земли. В периоды магнитных бурь (См. Магнитные бури) и полярных сияний (См. Полярные сияния) электрические поля и токи в магнитосфере и ионосфере испытывают значительные изменения. Магнитогидродинамические волны, генерируемые в магнитосфере, распространяются по естественным волноводным каналам вдоль силовых линии магнитного поля Земли. Попадая в ионосферу, они преобразуются в электромагнитные волны, которые частично доходят до поверхности Земли, а частично распространяются в ионосферном волноводе и затухают, На поверхности Земли эти волны регистрируются в зависимости от частоты колебаний либо как магнитные пульсации (10 -2 -10 гц
), либо как очень низкочастотные волны (колебания с частотой 10 2 -10 4 гц
). Переменное магнитное поле Земли, источники которого локализованы в ионосфере и магнитосфере, индуцирует электрическое поле в земной коре. Напряжённость электрического поля в приповерхностном слое коры колеблется в зависимости от места и электрического сопротивления пород в пределах от нескольких единиц до нескольких сотен мв
/км,
а во время магнитных бурь усиливается до единиц и даже десятков в
/км.
Взаимосвязанные переменные магнитное и электрическое поля Земли используют для электромагнитного зондирования в разведочной геофизике, а также для глубинного зондирования Земли. Определённый вклад в Э. н. З. вносит контактная разность потенциалов между породами различной электропроводности (термоэлектрический, электрохимический, пьезоэлектрический эффекты). Особую роль при этом могут играть вулканические и сейсмические процессы. Электрические поля в морях индуцируются переменным магнитным полем Земли, а также возникают при движении проводящей морской воды (морских волн и течений) в магнитном поле. Плотность электрических токов в морях достигает 10 -6 а/м
2 . Эти токи могут быть использованы как естественные источники переменного магнитного поля для магнитовариационного зондирования на шельфе и в море. Вопрос об электрическом заряде Земли как источнике электрического поля в межпланетном пространстве окончательно не решён. Считается, что Земля как планета электрически нейтральна. Однако эта гипотеза требует своего экспериментального подтверждения. Первые измерения показали, что напряженность электрического поля в околоземном межпланетном пространстве колеблется в пределах от десятых долей до нескольких десятков мв
/м.
Лит.:
Тихонов А. Н. Об определении электрических характеристик глубоких слоев земной коры, «Докл. АН СССР», 1950, т. 73, № 2; Тверской П. Н., Курс метеорологии, Л., 1962; Акасофу С. И., Чепмен С., Солнечно-земная физика, пер. с англ., ч. 2, М., 1975. Ю. П. Сизов.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Электрическое поле Земли" в других словарях:
электрическое поле Земли - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Earth s electric field … Справочник технического переводчика
электрическое поле Земли
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Характеризуется напряженностью электрического поля (или электрической индукцией). Напряженность электрического поля у… … Современная энциклопедия
Атмосферное электричество совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и проводимость,… … Википедия
Электрическое поле - Демонстрация поля электростатического заряда. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Характеризуется напряженностью электрического поля (или электрической… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Стационарное электрическое поле, создаваемое электрическими объёмными зарядами (См. Электрический объёмный заряд) в атмосфере, собственным зарядом Земли и зарядами, индуцированными в атмосфере. Характеристики Э. п. а. напряжённость поля и …
Поле, 1) обширное, ровное, безлесное пространство. 2) В сельском хозяйстве участки пашни, на которые разделены площадь севооборота, а также внесевооборотные (запольные) участки, используемые для выращивания с. х. растений. 3) Ограниченный… … Большая советская энциклопедия
I Поле 1) обширное, ровное, безлесное пространство. 2) В сельском хозяйстве участки пашни, на которые разделены площадь Севооборота, а также внесевооборотные (запольные) участки, используемые для выращивания с. х. растений. 3)… … Большая советская энциклопедия
электрическое земное поле - Žemės elektrinis laukas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Earth’s electric field; geoelectric field vok. elektrisches Erdfeld, n; geoelektrisches Feld, n rus. электрическое земное поле, n; электрическое поле Земли, n pranc. champ… … Fizikos terminų žodynas
Электрический заряд земли Исследования показали, что у поверхности Земли имеется электрическое поле. Это поле обусловлено существованием у земного шара отрицательного электрического заряда, равного примерно Кл.
Ионизация нейтральных молекул газов В атмосфере Земли на любой высоте имеются положительные и отрицательные ионы. Эти ионы возникают в результате ионизации нейтральных молекул газов атмосферного воздуха космическими лучами, ультрафиолетовым излучением Солнца и ионизирующими излучениями радиоактивных изотопов земной коры и атмосферы
Сила тока атмосферного электричества земли Под действием электрического поля Земли ионы в атмосферном воздухе создают электрический ток в направлении от верхних слоев атмосферы к поверхности Земли. На всю поверхность Земли сила тока атмосферного электричества составляет примерно 1800 А.
Напряжение ионосферы Легко убедиться, что если бы заряд Земли каким-то способом не пополнялся, этот ток очень быстро разрядил бы Землю. Но заряд не изменяется со временем, электрическое поле Земли не исчезает. Напряжение между поверхностью Земли и проводящим слоем атмосферы ионосферы на высоте около 80 км достигает примерно В.
Пополнение электрического заряда Земли Основной механизм постоянного пополнения электрического заряда Земли оказался связанным с процессами электризации капель воды при образовании облаков и осадков. В дождевых облаках при образовании капель воды происходит их электризация. Конвективные потоки внутри большинства облаков приводят к повышению концентрации положительных ионов у вершины облака и отрицательных ионов у основания облака.
Пополнение электрического заряда Земли. Капли дождя при прохождении через основание облака обычно приобретают отрицательный электрический заряд и передают его Земле. Удары молний из отрицательно заряженных оснований облаков так же переносят отрицательный заряд на Землю. Эти процессы и компенсируют потери электрического заряда Земли.
Вопрос 1 Напряжение между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Кл 2) Кл 3) 1800 А 4) В Напряжение между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Кл 2) Кл 3) 1800 А 4) В
Вопрос 2 Электрическое сопротивление атмосферы между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Вт 2) 111Вт 3) 111 Ом 4) 11,10 м Электрическое сопротивление атмосферы между ионосферой и поверхностью Земли равно примерно 1) Вт 2) 111Вт 3) 111 Ом 4) 11,10 м
Вопрос 3 Почему в атмосфере протекает электрический ток от ионосферы к поверхности Земли? 1) Только потому, что в атмосфере имеются свободные ионы 2) Только потому, что Земля обладает положительным электрическим зарядом 3) Только потому, что Земля обладает отрицательным электрическим зарядом 4) Потому, что в атмосфере имеются свободные ионы, и Земля обладает электрическим зарядом Почему в атмосфере протекает электрический ток от ионосферы к поверхности Земли? 1) Только потому, что в атмосфере имеются свободные ионы 2) Только потому, что Земля обладает положительным электрическим зарядом 3) Только потому, что Земля обладает отрицательным электрическим зарядом 4) Потому, что в атмосфере имеются свободные ионы, и Земля обладает электрическим зарядом
Источники Студенты 21 группы Сахипзянов Ильгиз, Ямалетдинов Ильвир руководитель: Сабитова Файруза Рифовна преподаватель физики ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж» Студенты 21 группы Сахипзянов Ильгиз, Ямалетдинов Ильвир руководитель: Сабитова Файруза Рифовна преподаватель физики ГАОУ СПО «Сармановский аграрный колледж» Зорин Н. И ГИА Физика. Тренировочные задания: 9 класс / Н. И Зорин. М. : Эксмо, с. (Государственная (итоговая) аттестация (в новой форме). Кабарднн, О.Ф. К12 ГИА физика. 9 класс. Государственная итоговая аттестация (в новой форме). Типовые тестовые задания / О.Ф. Кабардик, С.И. Кабардина. М.: Издательство «Экзамен», с. (Серия «ГИА. 9 класс. Типовые тестовые задания») Зорин Н. И ГИА Физика. Тренировочные задания: 9 класс / Н. И Зорин. М. : Эксмо, с. (Государственная (итоговая) аттестация (в новой форме). Кабарднн, О.Ф. К12 ГИА физика. 9 класс. Государственная итоговая аттестация (в новой форме). Типовые тестовые задания / О.Ф. Кабардик, С.И. Кабардина. М.: Издательство «Экзамен», с. (Серия «ГИА. 9 класс. Типовые тестовые задания»)
Небесное тело, именуемое планета Земля, имеет электрический заряд, который создает естественное электрическое поле Земли. Одна из характеристик электрического поля - это потенциал, и электрическое поле Земли также характеризуется потенциалом. Также можно сказать, что кроме естественного электрического поля имеется и естественный постоянный электрический ток (DC) планеты Земля. Градиент потенциала Земли распределяется от ее поверхности до ионосферы. В хорошую для статического электричества погоду электрическое поле атмосферы составляет приблизительно 150 вольт на метр (В/м) вблизи поверхности Земли, но эта величина падает экспоненциально с увеличением высоты до 1 В/м и меньше (на высоте 30 км). Причиной снижения градиента является в том числе и рост проводимости атмосферы.
Если надеть одежду из хорошего изолятора, являющегося отличным диэлектриком, например одежда из нейлона, а обувь использовать исключительно резиновую, при этом не иметь на поверхности одежды никаких металлических предметов, тогда между поверхностью земли и макушкой головы можно померить разность потенциалов. Так как каждый метр составляет 150 Вольт, то при росте 170 см, на макушке будет относительно поверхности разность потенциалов в 1,7x150=255 Вольт. Если на голову надеть металлическую кастрюлю, то на ней соберется поверхностный заряд. Причина такого собирания заряда в том, что одежда из нейлона является хорошим изолятором, а обувь резиновая. Заземление, то есть проводящий контакт с поверхностью земли отсутствует. Для того, чтобы не накапливать на себе электрические заряды, необходимо «заземляться». Точно также предметы, вещи, здания и сооружения, особенно высотные, способны накапливать атмосферное электричество. Это может привести к неприятным последствиям, так как любой накопленный заряд может стать причиной электрического тока и искрового пробоя в газах. Такие электростатические разряды могут вывести из строя электронику и быть причиной пожаров, особенно для легковоспламеняющихся веществ.
Чтобы не копить заряды атмосферного электричества достаточно соединить верхнюю точку с нижней (земля) электрическим проводником, а если площадь является большой, то заземление выполняют в виде клетки, контура, но, по сути, используют то, что именуется «клетка Фарадея».
Характеристики атмосферного электричества
Земля заряжена отрицательно, и имеет заряд равный 500000 Кулонам (Кл) электрического заряда. Разность потенциалов составляет величину от 300000 Вольт (300 кВ), если рассматривать напряжение между положительно заряженной ионосферой и поверхностью Земли. Также существует постоянный ток электричества, величиной порядка 1350 Ампер (А), и сопротивление атмосферы Земли составляет около 220 Ом. Это дает выходную мощность приблизительно 400 мегаватт (МВт), которая регенерируется деятельностью Солнца. Эта мощность влияет на ионосферу Земли, а также на более низкие слои, что вызывает грозы. Электрическая энергия, которая хранится и запасается в земной атмосфере составляет около 150 гигаджоулей (ГДж).
Система «Земля-Ионосфера» действует как гигантский конденсатор, емкость которого составляет 1,8 Фарад. Учитывая громадный размер площади поверхности Земли, на 1 квадратный метр поверхности приходится всего лишь 1 нКл электрического заряда.
Электросфера Земли простирается от уровня моря на высоту около 60 км. В верхних слоях, там где много свободных ионов и эта часть сферы называется ионосферой, проводимость максимальная, так как есть свободные носители зарядов. Потенциал в ионосфере можно сказать выровнен, так как эта сфера по сути считается проводником электрического тока, в ней существуют токи в газах и ток переноса. Источником свободных ионов является радиоактивность Солнца. Поток заряженных частиц, идущих от Солнца и из космоса «выбивает» электроны из молекул газа, что приводит к ионизации. Чем выше от поверхности моря, тем меньше проводимость атмосферы. У поверхности моря электропроводность воздуха составляет порядка 10 -14 Сименс/м (См/м), но она быстро растет по мере увеличения высоты, и на высоте 35 км составляет уже 10 -11 См/м. На такой высоте плотность воздуха составляет всего 1% от той, что у поверхности моря. Дальше, с ростом высоты проводимость меняется неоднородно, потому как оказывает влияние магнитное поле Земли и потоки фотонов от Солнца. Это значит, что проводимость электросферы выше 35 км от уровня моря неоднородна, зависит от времени суток (поток фотонов) и от географического места (магнитное поле Земли).
Для того, чтобы произошел электрический пробой между двумя плоскими параллельными электродами (расстояние между которыми 1 метр), которые находятся на уровне поверхности моря, при сухом воздухе, необходима напряженность поля в размере 3000 кВ/м. Если же эти электроды поднять на высоту 10 км от уровня моря, то потребуется всего лишь 3% от такой напряженности, то есть достаточно 90 кВ/м. Если же электроды сблизить так, что расстояние между ними будет 1 мм, тогда потребуется в 1000 раз меньшее напряжение для пробоя, то есть 3 кВ (уровень моря) и 9 В (на высоте 10 км).
Естественная величина напряженности электрического поля Земли у ее поверхности (уровень моря) составляет порядка 150 В/м, что гораздо меньше значений необходимых для пробоя между электродами даже в промежутке 1 мм (требуется 3 кВ/м).
Откуда берется потенциал электрического поля Земли?
Как было уже выше сказано, Земля представляет собой конденсатор, одна обкладка которого поверхность Земли, а другая обкладка суперконденсатора - это область ионосферы. На поверхности Земли заряд отрицательный, а за ионосферой - положительный. Также как и поверхность Земли, ионосфера также является проводником, а слой атмосферы между ними представляет собой неоднородный газовый диэлектрик. Положительный заряд ионосферы образуется за счет космического излучения, но что же заряжает поверхность Земли отрицательным зарядом?
Для наглядности необходимо вспомнить, как заряжается обычный электротехнический конденсатор. Его включают в электрическую цепь к источнику тока, и он заряжается до максимального значения напряжения на обкладках. Для такого конденсатора как Земля, происходит нечто подобное. Точно также должен включатся некий источник, протекать ток, и на обкладках образуются разноименные заряды. Вспомните про молнии, которые обычно сопровождаются грозами. Эти молнии и есть та самая электрическая цепь, которая заряжает Землю.
Именно молнии, бьющие на поверхность, Земли являются тем источником, которые заряжают поверхность Земли отрицательным зарядом. Молния имеет ток порядка 1800 Ампер, а количество гроз и молний за сутки более 300. Грозовое облако имеет полярность. Верхняя ее часть на высоте примерно 6-7 км при температуре воздуха около -20°С заряжена положительно, а нижняя часть на высоте 3-4 км при температуре воздуха от 0° до -10°С отрицательно. Заряда нижней части грозового облака хватает, чтобы создать разность потенциалов с поверхностью Земли в 20-100 миллионов вольт. Заряд молнии обычно составляет порядка 20-30 Кулон (Кл) электричества. Молнии бьют разрядами между тучами и между тучами и поверхностью Земли. Для каждой перезарядки требуется около 5 секунд, поэтому с такой очередностью могут идти разряды молний, но это еще не значит, что через 5 секунд обязательно произойдет разряд.
Молнии
Атмосферный разряд в виде молнии имеет довольно сложную структуру. Во всяком случае - это явление электрического тока в газах , которое происходит при достижении необходимых условий для газового пробоя, то есть ионизации молекул воздуха. Самое любопытное, что атмосфера Земли действует как непрерывная динамомашина, которая заряжает поверхность Земли отрицательно. Каждый разряд молнии бьет при условии, что поверхность Земли лишена отрицательных зарядов, что обеспечивает необходимую разность потенциала для разряда (газовой ионизации).
Как только молния ударяет в землю, отрицательный заряд перетекает на поверхность, но после этого нижняя часть грозового облака оказывается разряженной и ее потенциал меняется, он становится положительным. Далее происходит обратный ток и избыток заряда, попавший на поверхность Земли, движется вверх, заряжая грозовую тучу вновь. После этого процесс может повториться снова, но с меньшими значениями электрического напряжения и тока. Так происходит до тех пор, пока существуют условия для ионизации газов, необходимая разность потенциалов и избыток отрицательного электрического заряда.
Подытожив можно сказать, что молния бьет ступенчато, тем самым создавая электрическую цепь по которой течет ток в газах, чередуясь по направлению. Каждая перезарядка молнии длится около 5 секунд и бьет, только когда для этого существуют необходимые условия (пробойное напряжение и ионизация газов). Напряжение между началом и концом молнии может составлять порядка 100 млн. Вольт, а средняя величина тока около 1800 Ампер. Величина тока в пике достигает более 10000 Ампер, а переносимый заряд равен 20-30 Кулонам электричества.
Наша Земля и другие планеты имеют как магнитное поля, так и электрическое. О том что Земля имеет электрическое поле, было известно лет 150 тому назад. Электрический заряд планет в солнечной системе создается Солнцем благодаря эффектам электростатической индукции и ионизации вещества планет. Магнитное поле образуется за счет осевого вращения заряженных планет. Среднее магнитное поле Земли и планет зависит от средней поверхностной плотности отрицательного электрического заряда, угловой скорости осевого вращения и радиуса планеты. Поэтому Землю (и другие планеты), по аналогии с прохождением света через линзу, следует рассматривать как электрическую линзу, а не источник электрического поля.
Значит, Земля связана с Солнцем с помощью электрической силы, само Солнце связано с центром Галактики с помощью магнитной силы, а центр Галактики связан с центральным сгущением галактик посредством электрической силы.
Наша планета в электрическом отношении представляет собой подобие сферического конденсатора, заряженного примерно до 300 000 вольт. Внутренняя сфера - поверхность Земли - заряжена отрицательно, внешняя сфера - ионосфера - положительно. Изолятором служит атмосфера Земли.
Через атмосферу постоянно протекают ионные и конвективные токи утечки конденсатора, которые достигают многих тысяч ампер. Но, несмотря на это разность потенциалов между обкладками конденсатора не уменьшается.
Это означает, что в природе существует генератор (G), который постоянно восполняет утечку зарядов с обкладок конденсатора. Таким генератором является магнитное поле Земли, которое вращается вместе с нашей планетой в потоке солнечного ветра.
Как и в любом заряженном конденсаторе, в земном конденсаторе существует электрическое поле. Напряженность этого поля распределяется очень неравномерно по высоте: она максимальна у поверхности Земли и составляет примерно 150 В/м. С высотой она уменьшается приблизительно по закону экспоненты и на высоте 10 км составляет около 3% от значения у поверхности Земли.
Таким образом, почти всё электрическое поле сосредоточено в нижнем слое атмосферы, у поверхности Земли. Вектор напряженности электрического поля Земли E направлен в общем случае вниз. Электрическое поле Земли, как и любое электрическое поле, действует на заряды с определенной силой F, которая толкает положительные заряды вниз, к земле, а отрицательные - вверх, в облака.
Все это можно увидеть в природных явлениях. На Земле постоянно бушуют ураганы, тропические шторма и множество циклонов. Например, подъем воздуха во время урагана происходит в основном за счет разности плотности воздуха на периферии урагана и в его центре - тепловой башне, но не только. Часть подъемной силы (примерно одну треть) обеспечивает электрическое поле Земли, согласно закону Кулона.
Океан во время шторма представляет собой огромное поле, усыпанное остриями и ребрами, на которых концентрируются отрицательные заряды и напряженность электрического поля Земли. Испаряющиеся молекулы воды в таких условиях легко захватывают отрицательные заряды и уносят их с собой. А электрическое поле Земли в полном соответствии с законом Кулона двигает эти заряды вверх, добавляя воздуху подъемную силу.
Таким образом, глобальный электрический генератор Земли расходует часть своей мощности на усиление атмосферных вихрей на планете - ураганов, штормов, циклонов и пр. Кроме того, такой расход мощности никак не сказывается на величине электрического поля Земли.
Электрическое поле Земли подвержено колебаниям: зимой оно сильнее, чем летом, ежедневно оно достигает максимума в 19 часов по Гринвичу, также зависит от состояния погоды. Но эти колебания не превышают 30% от его среднего значения. В некоторых редких случаях при определенных погодных условиях напряженность этого поля может увеличиться в несколько раз.
Во время грозы электрическое поле изменяется в больших пределах и может изменить направление на противоположное, но это происходит на небольшой площади, непосредственно под грозовой ячейкой и в течение короткого времени.
