Kaasaegsel teadusel on suhteliselt palju teadmisi Maa atmosfääri ja selles toimuvate protsesside mitmekesisuse kohta. Näib, et seda kõike tuleks teadlaste poolt eelistatud laborites põhjalikult uurida ja hoolik alt modelleerida. Selgub aga, et sellisest nähtusest nagu atmosfäärielekter pole siiani selget ja üheselt mõistetavat pilti. Vastupidi, mudeleid on mitu, millest igaühel on oma plussid ja miinused.
Natuke ajalugu
Isik, kes seisis uuringu alguses ja kinnitas teaduslikult selle nähtuse olemasolu, on Ameerika Ühendriikide kujunemise maailmakuulus ideoloog Benjamin Franklin. Tõepoolest, atmosfääri elekter kui füüsikaline nähtus oli enne teda hüpoteetiliste arvutuste staadiumis. Üks Ameerika asutajatest oli esimene, kes näitas oma kohalolekut õhus ja selgitas ka põhjuseidvälgu tekkimine. Kõige huvitavam selle loo juures on asjaolu, et Franklin kasutas selle tõestamiseks lohet, millel oli spetsiaalne terav traat.
Sel viisil elektrit kogudes sai ta sädelahenduse, avades võtme kõige lihtsamas maandusahelas. Lihtne viis laetud osakeste olemasolu atmosfääris tõestamiseks ei vähenda aga kuidagi selle suure poliitiku ega ka teadlase eeliseid siin vaadeldava loodusnähtuse avastamisel. Seejärel hakkasid füüsikud üle kogu maailma oma tulemusi sedalaadi katsetega kinnitama.
Mis on atmosfäärielekter?
See on erinevate protsesside kombinatsioon, mis on põhjustatud laetud osakeste olemasolust Maad ümbritsevas õhus. Teadlased uurivad selliseid nähtusi nagu atmosfääri elektriväli, selle intensiivsus, sellega seotud voolud, ruumilaengud ja paljud muud punktid. Näiteks meteoroloogilised, keskkonnategurid, mõju inimese antropoloogilise tegevuse erinevatele harudele: lennundus, tööstus, põllumajandus jne.
Mugav füüsiline analoogia
Meie planeet on väga ligikaudselt suur sfääriline kondensaator. See on kõige lihtsam seade, mis suudab elektrienergiat salvestada. Ionosfääri ja maapinda ennast võib pidada hiiglasliku kondensaatori plaatideks. Sel juhul toimib õhk isolaatorina, mis tavatingimustes onväga madal elektrijuhtivus. Maa pind on negatiivselt laetud, ionosfäär aga positiivselt.
Nagu tavalise kondensaatori plaatide vahel, tekib siin elektriväli, millel on täiesti ainulaadsed omadused. Näiteks on selle intensiivsus maksimaalne maapinna lähedal, vähenedes kõrguse kasvades eksponentsiaalselt. Muide, juba 10 kilomeetri kõrgusel merepinnast on selle väärtus 30 korda väiksem. See väli moodustab põhimõtteliselt terve hulga nähtusi, mis on ühendatud üldnimetusega "atmosfäärielekter".
See on tänapäeva teadusmaailmas üks levinumaid mudeleid. Seda nimetatakse Wilsoni teooriaks. Samuti on püstitatud nõukogude teadlase Frenkeli hüpotees, mille kohaselt ionosfäär ei mängi elektrivälja loomisel olulist rolli. Ta uskus, et see tekib peamiselt maapinna ja pilvede koosmõjul, samuti nende polariseerumisel.
Looduslik generaator
Aga kui pöördume tagasi kondensaatorimudeli juurde, mis annab lisaks heale analoogiale ka teoreetilised võimalused praktiliselt vaba energia allikate loomiseks, siis avaldub atmosfäärielekter vaid mõnes põhiprotsessis. Kaaluge kõige olulisemat.
Esiteks on need nn lekkevoolud. Mis puudutab tavakondensaatorit, siis need on parasiitnähtused, mis vähendavad selle tõhusust laengu salvestamisel. Atmosfääri puhul on tegemist konvektiivvooludega, mis tekivad näiteks inorkaani- ja äikesetormipiirkonnad. Nende tugevus ulatub kümnete tuhandete ampriteni ning sellest hoolimata ei muutu maapinna ja ionosfääri potentsiaalide erinevus olulisi muutusi, säilitades loomulikult väljatugevuse. Kondensaatorit sisaldavas elektriahelas on see võimalik ainult täiendava generaatoriga.
Loogikat järgides tasub Maa atmosfääri puhul eeldada millegi sarnase olemasolu. Tõepoolest, selline energiaallikas on olemas. See on meie planeedi magnetväli, mis koos sellega päikesekiirguse voos pöörledes loob võimsa generaatori. Muide, on idee kasutada selle energiat, kasutades lihts alt atmosfääri elektrit. Vaba energia on uskumatult võimas stiimul teadusliku mõtte arendamiseks kõigis inimtegevuse valdkondades. See suundumus pole atmosfäärinähtuste füüsikast mööda läinud. Aga sellest lähem alt hiljem.
Äikesetormid
Järgmine huvitav ja oluline protsess atmosfääris on äikesetormidega kaasnevad sädegaaside heitmed. Nagu konvektiivvoolud, on see parasiitnähtus Maa pinna ja ionosfääri vahel tekkiva elektrivälja kondensaatormudeli seisukoh alt. Ja see kahjuks ei piirdu kaugeltki atmosfääri heitenähtuste negatiivse mõjuga. Siinkohal tuleb märkida äikeseohtu inimtegevusega seotud maapealsetele objektidele, sealhulgas löögi ja termilise ülekoormuse hävitavat mõju, mis kaasnevad selle kohutava nähtusega.
Tõmblukud
Tõendid välgu elektrilise olemuse kohta, nii elegantselt tõestatudFranklin, moodustab ühe loogilise küsimuse. Tõenäoliselt tegi ta murelikuks isegi asutajaisa kaasaegsed. Niisiis, kas atmosfääri elekter on kõrge või madal pinge?
Juba mainitud kondensaatorimudeli järgi peaks plaatide potentsiaalide erinevus planeedi skaalal moodustama elektrivälja. Tõepoolest, ühelt poolt negatiivselt laetud Maa pind ja positiivselt laetud ionosfäär moodustavad suure intensiivsusega välja. Pilvedes esinevad elektrinähtused tekitavad tohutuid ruumilaenguid just atmosfääri alumises osas. Seetõttu on väljatugevus maapinnal palju suurem kui näiteks 10 km kõrgusel.
Ilmselt tekitab sellise intensiivsusega elektriväli võimsaid tühjendusvoolusid, mida kogenematu vaatleja võib näha tavalise äikesetormi ajal keskmistel laiuskraadidel. Seetõttu on pinge tühjenduskanalis kõrge.
St. Elmo tuled
Lisaks sädemele on atmosfääris koroonalahendus, mida ajaloolise traditsiooni tõttu kutsutakse Püha Elmo tulekahjudeks. See näeb välja nagu harjad või valguskiired kõrgete objektide, näiteks laevamastide, tornide jne otstes. Pealegi saab seda nähtust jälgida ainult pimedas. Püha Elmo tulede ilmumise põhjuseks on keskkonna elektrivälja tugevuse suurenemine, näiteks äikese, tormi, lumetormi vms lähenemisel või ajal.
Selline tühjenemine võib ollapäris lihtne koju kätte saada. Tõepoolest, atmosfäärielektri isetegemine on väga lihtne asi. Näiteks võid võtta seljast sünteetilise kampsuni ja hakata sellele nõela tooma. Teatud kauguselt alates ilmub selle otsa voolus, mida on täiesti pimedas selgelt näha.
Fireball
Teine äikese ilming on gaasiheide, millel on tavaliselt sfääriline kuju. Jutt käib keravälgust, mis on ainulaadne ja väga haruldane loodusnähtus. Teadlased ei suuda endiselt jõuda kokkuleppele selle nähtuse olemasolu adekvaatses teoreetilises põhjenduses. Ja kuni 2012. aastani polnud keravälgu reaalsusest üldse dokumentaalseid tõendeid. Olgu kuidas on, see on veel üks Maa atmosfääri mõistatus, millega teadlased ikka veel hädas on.
Keskkonnategur
Eespool on juba öeldud välgu mõju kohta erinevat tüüpi inimtegevusele. Atmosfäärielekter kui keskkonnategur on väga oluline punkt, mida tuleks samuti arutada. Inimese arengu seisukoh alt, mis puudutab planeedilt Maa talle antud erinevaid ressursse, annab õhukeskkond talle võimaluse liigina eksistentsi säilitada.
Elektrivälja olemasolul atmosfääris on inimtegevusele palju ebameeldivaid tagajärgi. Mõned neist on üsna kahjutud, kuid paljud ilmingud sunnivad parimaid insenerimõistusi leidma tõhusaid viise tohutute jõudude rahustamiseks.loodus.
Eluohutus
Atmosfäärielekter ja selle eest kaitsmine on kõige olulisem teema, mida tuleks ökoloogia kontekstis arutada. Loomulikult on kõige ohtlikumad kõige võimsamad sädelahendused, näiteks välk. Ja see ei kehti ainult nende maapealsete sortide kohta. Pilvesisene välk kujutab tsiviil- ja sõjalennundusele teatavat ohtu. Ühel või teisel viisil jälgitakse tähelepanelikult kõiki heitgaasi atmosfäärinähtusi ja välditakse võimalikke kahjustusi. Seda teevad sama lennunduse, laevaehituse või hoonete, elektrijaamade jms piksekaitsega tegelevad eriinseneriteenistused.
Tasuta energia
Lõpuks pöördume tagasi praktiliselt tasuta energia teema juurde, mida atmosfäärielekter võib pakkuda. Kuulus välgumeister Tesla tegi selle loodusnähtuse elluviimiseks tohutult uurimistööd. Tema töö ei olnud asjata. Kaasaegsed insenerid patenteerivad erinevaid energiatootmise meetodeid tänu sellele, et maapinna lähedal on võimas elektriväli.
Silmatorkav näide on vertikaalselt paigaldatud maandatud juhiga vooluahel, mille ülemise ja alumise otsa vahel tekib potentsiaalide erinevus tänu välja samale olemasolule. Selle loodud energiat saab eraldada juhi ülemises otsas kontrollitud koroonalahenduse moodustamisega. Tänu sellele saab juhtmes hoida voolu, mis tähendab, et tarbijat on sellega ohutu ühendada.
Seega avab atmosfääri elekter, hoolimata olemasolevatest ohtudest normaalsele inimtegevusele, ka suurepärased väljavaated kogu inimkonnale praktiliselt tasuta energiaga varustamiseks.
