Воно характеризується трьома основними величинами: напру женістю, потенціалом відносно Землі й еквіпотенціальністю. Пер ша і друга величини змінюються з висотою. Чим ближче до Землі, тим напруженість більша. Якщо біля поверхні планети вона у се редньому становить 130 В/м, то на висоті 6 км зменшується в де сять із лишком разів. Потенціал, навпаки, зростає. Наприклад, на
Коли мова йде про іонізацію атмосфери, то при цьому розумі ється, що деяка незначна частина газових молекул повітря несе елек тричний заряд від’ємного чи додатного знака (т. зв. аерони). За нормальних умов в 1 см3повітря міститься 2,7-101 молекул, середнє 9 число легких аеронів у природних умовах досягає приблизно 500...700 пар. Концентрація аеронів у атмосфері виражається числом додат них і від’ємних іонів у 1 см3. Звідси, провідність атмосфери скла дається із полярних провідностей - додатної і від’ємної, тобто Xі = п1•к1• е, де: к+і к" - рухомість позитивних і від’ємних аеронів; е - заряд аерона, рівний 1,602 10 '9 Кл. Відношення позитивних аеронів до від’ємних біля поверхні Землі приблизно дорівнює 1,2, тобто п+ = 1,2=К. Величина К називаєть /п ся коефіцієнтом уніполярності.
Наявність у повітрі деякого надлишку додатних аеронів пояс нюється тим, що ґрунтове повітря, виходячи назовні через капіля ри ґрунту, залишає на них переважно від’ємні аерони. Електро провідність ґрунтового повітря у ЗО разів більша провідності ат мосферного повітря. Електрична провідність атмосфери у у середньому становить 1-Ю4 електростатичних одиниць. Густина іонів у атмосфері з висотою зменшується. Переважно додатний заряд іонів утворює навколо Землі електричне поле, яке при ясній безхмарній погоді напрямлене зверху вниз (рис. 21.5). Та кий напрям поля ще називають “нормальним”, який означає, що на поверхні Землі існує від’ємний заряд. ■ЗЕ
жаються до Землі, а додатні піднімаються вгору. Таким чином, про ходить наповнення Землі від’ємними зарядами на площі дії поля грозової хмари. Варіації телуричного поля поділяються на дві групи: геомагнітні, пов’язані з низькочастотним полем космічного походження, і гро зові, які характеризуються відносно високими частотами. Основ ною причиною існування електромагнітних полів у діапазоні час тот 3...1000 Гц є грозова активність. Кожну секунду в поверхню земної кулі вдаряє близько 100 блискавок. Грозова активність у різних регіонах Землі досить різна (рис. 21.6).
Рис. 21.5. Електричний стан Землі і атмосфери
Електрика атмосфери здійснює свій кругообіг. На рис. 21.5 ми бачимо, що розташовані над поверхнею Землі грозові хмари зміню ють напрям електричного поля “ясної погоди”. Відбувається це тому, що хмара в своїй нижній частині має переважно від’ємний заряд. Зміна напряму поля між хмарою і поверхнею Землі означає, що додатні іони в цьому просторі будуть рухатись вгору. Додатні іони завдяки значно сильнішому полю (в сотні разів) під хмарою будуть рухатись швидше, ніж в зоні “ясної погоди”. За наявності сильного електричного поля, під грозовою хмарою, на гострокінцевих предметах - деревах, щоглах, шпилях, кущах і навіть траві, де проходить підсилення напруженості поля, починається коронний розряд. У рівномірному полі пробій повітря наступає в умовах нормального тиску при напруженості електричного поля близько 300 В/м. Звільнившись при цьому, від’ємні заряди набли
Рис. 21.6. Нерівномірність розподілу атмосферно-електричних явищ на поверхні Землі (Європа, частина Азії і частина Африки). На карті зобра жено річне число гроз в різних регіонах
Можна говорити про зміни, які проходять у породах, ґрунті під дією грозових розрядів. Оскільки струм блискавок складає десят ки чи сотні тисяч ампер і локалізується на невеликому просторі, в зоні його дії створюється дуже висока температура та виділяється велика кількість тепла (до 107...109 Дж). Такі температурні зміни спричиняють значний вплив на живі організми. Рух хмар може створювати біля земної поверхні напругу 4 мВ/м. У результаті переміщення повітряних мас під час вітру на висоті 10...20 м градієнт потенціалу Е біля поверхні Землі змінюється до ±1 В/м. Приблизно на стільки ж зростає градієнт потенціалу Е над морською поверхнею при збільшенні швидкості вітру на 1 м/с. Все
редині приміщень градієнт потенціалу електричного поля дорів нює нулю, електричне поле всередині приміщень відсутнє навіть при сильних атмосферно-електричних явищах.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Електричне поле атмосфери» з дисципліни «Геофізична екологія»
