О том, что такие атмосферные явления, как молния, имеют электрическую природу, учёные догадывались уже 250 лет назад – но вот откуда в воздухе берётся электричество, долгое время было совершенно непонятно.
Для изучения атмосферного электричества учёные использовали самые разные способы – запускали особой конструкции воздушные змеи, поднимались в небо на воздушных шарах. Проведённые опыты показали – в атмосфере существует довольно мощное электрическое поле, причём его напряжение растёт в зависимости высоты. На высоте 1 метр потенциал составляет +100 вольт, на высоте 2 метров уже +200 вольт, и так далее. Разница потенциалов между верхними слоями атмосферы и поверхностью Земли достигает чудовищной величины в 400 000 вольт (сравните с напряжением 220 вольт в электрической розетке).
Тут, кстати, возникает ещё два вопроса: почему мы не замечаем такое мощное электрическое поле? Ведь каждого из нас при выходе на улицу должно бить током? И второй вопрос – а почему мы это электрическое поле не используем? Это же бесплатный источник электричества: один кусок проволоки воткнул в землю, второй поднял на крышу дома – и на тебе пожалуйста электрический ток для телевизора, компьютера и стиральной машины?!
Сперва ответим на второй вопрос. Напряжение атмосферного электрического поля действительно очень большое, но вот сила тока – микроскопически маленькая. На каждый квадратный метр поверхности Земли приходится сила тока в миллиарды раз меньше, чем в батарейке от карманного фонарика! Так что ни компьютер, ни утюг, ни даже игрушечную машинку этим током запитать не получится.
Теперь первый вопрос. Наше тело – довольно хороший проводник электричества, и для атмосферного поля выглядит просто как продолжение поверхности Земли. Когда мы выходим на улицу, атмосферное электрическое поле искривляется, огибая нас сверху. То же самое происходит с деревьями, телеграфными столбами и зданиями. Так что удара атмосферным током на улице можно не бояться.
Но каков же источник электрического поля нашей атмосферы?
Сперва учёные думали, что источником электрического поля является радиация нашей планеты. В состав разных горных пород всегда входят микроскопические количества радиоактивных элементов – например, урана или тория. Частицы излучения, быстрые и очень энергичные, сталкиваются с молекулами воздуха, выбивают из них электроны – и тем самым ионизируют, то есть превращают в переносчики электрического тока. Но, по этой теории, проводимость (ионизация) воздуха должна быть самой высокой у поверхности, а с высотой – падать. А мы с вами уже знаем, что всё происходит наоборот: чем больше высота – тем выше ионизация воздуха. Следовательно, земная радиация тут ни при чём…
Окончательный ответ на вопрос «Откуда в атмосфере электричество?» учёные смогли получить только после запуска первых космических аппаратов.
Источник атмосферного электричества находится в космосе. Это, прежде всего, Солнце, но не только оно. Нашу атмосферу постоянно бомбардируют космические лучи – и от Солнца, и от далёких звёзд, и даже от расположенных невероятно далеко галактик и квазаров! Частицы космических лучей движутся со скоростью, близкой к скорости света, и обладают большой энергией. Именно они являются причиной ионизации воздуха, именно благодаря им наша атмосфера превращается в гигантских размеров электрическую машину.
Как измеряют расстояния до звёзд? Почему наша галактика плоская? Как летает самолёт? Что такое теория относительности? Сколько в лошади лошадиных сил? Как готовили картошку индейцы Южной Америки?
Рассказывает журнал "Лучик" – лучший детский журнал в России. Полистать номера журнала можно здесь. Выписать журнал – на сайте Почты России. Стоимость 230 рублей, выходит ежемесячно. Возможна пробная подписка на 1 месяц.