Электромагнитные поля в биосфере. Том 1 - Красногорская Н.
Скачать (прямая ссылка):
Еу =Л11Г Лг /Л0кэ (R^RZ +AJ , (3)
гдeUr- разность потенциалов на полюсах генератора.
В настоящее время существует несколько теоретических моделей фи -зической сущности процесса разделения зарядов в глобальная масштабе. Наиболее распространенной является модель, в которой предполагается, что генераторами являются грозовые и другие облава, и унитарная вариация рассматривается как следствие изменения числа гроз (грозовая модель). „
В грозовой модели атмосферного электричества выражение (3) может быть приведено к виду, явно отражающему одновременное действие/} гроз:
Еу =ХигКгп/Ав ка(К\* пЯА + Я°3) ; (4)
где ,Я j - сопротивления атмосферы выше и нике одного среднего грозового облака соответственно.
Поскольку в среднем на всей Земле происходит около 1800 гроз /б/, т.е.Н= 1800, а по некоторым оценкам /7/ГЦ = 2-10^ Ом, В2 = 145 Ом, то в выражении (4)Я^ж>тьЯги, следовательно, при постоянных электричес -ких параметрах атмосферы унитарная компонента пропорциональна числу гроз на Земле. Прямая зависимость между изменениями числа гроз на Земле и унитарной вариацией наблвдается в суточном периоде. В годовом периоде напряженность поля Еу с числом гроз л изменяется в противофазе /2,87, что свидетельствует о превалирующей роли других факторов в формировании унитарной вариации.
Альтернативной является океаническая модель, строящаяся на эмпирическом факте корреляции (рис. 21) унитарной вариации в суточном и годовом периодах с площадями океанов, освещаемых Солнцем /3,10/. В скеани-чеокой модели предполагается, что основным физическим процессом, приводящим к разделению зарядов в глобальном масштабе, является перенор ис -парящейся ведой положительного заряда в количестве порядка 10“*ЧКлна
1 г испаренной воды /tlj.
Источником поля в глобальном масштабе является положительный объ -емный заряд, перешедший с испаряадейся водой в слой обмена на уровне
2 -3 км над акваториями и находящийся в динамическом равновесии, т.е.в состоянии, когда ток генерации зарядов равен току его нейтрализации. Нейтрализация генерированного объемного.заряда происходит токами, основная часть которых протекает через электросферу и тропосферу над сушей. Предполагается также, что унитарная вариация обусловлена периодической изменчивостью величин сопротивлений участков атмосферы над акваториями и над сушей. Эквивалентная схема атмосферно-электрической цепи, модифицированная на случай океанической модели (см. рис. 20,6), состоит из генератора, расположенного в слое обмена над акваториями, сопротивления между слоем обмена над акваториями и электросферой , сопротивления атмосферы между земной поверхностью и' электросферой над су -шей Sg ; В3 = 0.
При положении Солнца, наиболее благоприятном для освещения аквато-
Рис. 21. Унитарная вариация ЭП и изменение площади океанической поверхности, освещаемой Солнцем, в суточном периоде /§/
- площадь поверхности морей и океанов, - площадь суши
рий, ионосфера над акваториями максимально ионизована и, следовательно, сопротивление атмосферы Rj между слоем обмена и электросферой минимально, а потенциал электросферы ^ и унитарная компонента Еу согласно вы -ражению (3) максимальны. При "неблагоприятном" положении Солнца вели -чины и Еу минимальны.
Отсутствие надежных доказательств существования процесса разделе -ния зарядов при испарении воды в нужном направлении и достаточном ко -личестве в значительной степени связано с трудностью наблюдения тока и отсутствием обоснованных представлений о физическом механизме разделения заряда на поверхности раздела жидкой и твердой фаз. К настояще -му времени известны лабораторные эксперименты, в которых наблюдался перенос положительного заряда паром при испарении воды с плоской жидкой поверхности Д2/, с поверхности льда /13/, с поверхности капель /14/, а также при перегонке воды в вакууме /15/.
Одно из устройств дан наблвдения переноса паром положительного заряда при испарении воды состоит из дцух сообщающихся сосудов, частич -но наполненных водой (рис. 22).
Сосуд I, электрически изолированный от Земли и от сосуда 2 , по -мещен в электростатический экран. Сосуд 2 помещен в охладитель-нагреватель. Для предотвращения обводнения внутренней поверхности паропровод 3, выполненный из изоляционного материала, подогревается. Воздух из сосудов откачивается насосом 5 до давления пара. Создаваемое неравенство температур воды в сосудах приводит к перегонке пара в направлении более
Рис. 22. Вариант устройства для наблюдения переноса паром при перегонке в вакууме положительного заряда /II/
I - изолированный сосуд с водой в экране, 2 - охлаждаемый или нагреваемый сосуд с водой, 3 - паропровод (изолятор) с нагревом, 4 - электрометрический вольтметр, 5 - вакуумный насос, 6 - вакуумный кран
холодного сосуда, при этом сосуд I заряжается отрицательно при перегонке пара в сосуд 2 и положительно при перегонке в сосуд I. Скорость заряжения определяется по падению напряжения на сопротивлении в цепи сосуда I и имеет порядок 3*10 Кл на I г перегнанной воды /15/.
