Практическото използване на атмосферното електричество

Фиг. 1. Опитът Бен Франклин (на снимката в момента). Следваща - сина си.

Източникът на атмосферното електричество - слънце. Нейната радиация йонизира горните слоеве на атмосферата на Земята, йоносферата. Той също така изпраща на Земята "слънчевия вятър" - поток от положително заредени частици, предимно водородни ядра - протони. Те създават положителен заряд на йоносферата и земната повърхност придобива отрицателен заряд поради електростатичен индукция. йоносфера потенциал по отношение на повърхността на Земята се приближава половин милион волта!

В долните слоеве на земната атмосфера са интензивни процеси изпаряване, трансфер на топлина и влага, образуване на облак, придружен от феномена на електрифицирането (помни лятна буря). Светкавица и валежите също са прехвърлени на отрицателния заряд на земята. В резултат на повърхността потенциал градиент на Земята (или електростатичния напрегнатост на полето, който е същият) достига 100 ... 150 V / m през лятото и до 300 V / m през зимата, значително променя метеорологични условия. Преди сила буря поле регистър до десетки киловолта на метър и по-висока Ние почти не се чувствам тази област, просто защото въздухът - добър изолатор.

Фиг. 2. Светкавица. Електрическата изхвърлянето във въздуха се появява при сила на полето на стотици киловолта на метър.

Въпреки това, във въздуха и съдържа редица йони (заредени атоми, молекули, и частици), което води до слаба му проводимост. йонен ток плътност на повърхността на няколко рА на квадратен метър, но този ток достига хиляди ампери цялата повърхност на Земята!

През 19-ти век, много учени са се опитали да получат електричество от въздуха в достатъчна степен, за да практикуват. През 1850 ... 1860, получени патенти Лумис (Mahlon Lumis) и Уорд (William H. Ward) в Съединените щати, Вийон (Иполит Чарлз Вион) във Франция.

Melon Лумис използва атмосферното електричество за дълго захранване (400 ... 600 мили) на телеграфни линии и първите опити в безжична комуникация, между другото, е доста успешна. Библиотеката на Конгреса съхраняване на документите и доказателства за връзката между телеграфните хълмовете на Западна Вирджиния на разстояние от 18 мили (1868).

Фиг. 3. Лумис Малоун Autograph чертеж, показващ нейното CW комуникационна система за атмосферно електричество.

Фигура 4. Лумис дизайн с горелки.

В края на 19-ти и 20-ти век е имало много изследователи на атмосферното електричество, за да предложи практичен дизайн. Тя Pennock (Walter Pennock) и Дюи (М. У. Dewey) в Съединените щати, Palenksar (Андор Palencsar) в Унгария, Рудолф (Хайнрих Рудолф) в Германия.

През 1898, Rudolf описано интересен дизайн (фиг.5) на балона с формата на елипса с малко съпротивление. Решетката на периметъра на контейнера, метализирана тъкан на цилиндъра и система-разтягане проводници се използват за събиране на атмосферното електричество.

Фигура 0.5 .Aerostat Рудолф.

Фиг. 6. Илюстрация на Pennock патент. Две удължена балон един лифт метална верига 40, който събира електричество. Източване на въжетата 6, се зарежда буркани батерия Лайден (кондензатори) 50. клапи 4 за увеличаване на подемната сила, и рули 3 балони ориентират вятъра, намаляване на съпротивлението.

Въпреки това, лидерът е, разбира се, д-р Херман Plauson, естонски по рождение, но кой е живял и работил в Германия и Швейцария. Във Финландия, той провежда експерименти с балони, изработени от тънки листове от магнезиев-алуминиева сплав, покрити с много остър, електролитен метод на производство игли. Иглите могат също да съдържат смес от радий за увеличаване на въздуха йонизация. Докато все още знаеше малко за радиоактивни опасност, и е широко използван, например, часовник със стрелки, боядисани радиоактивни съединения и светещи в тъмното. Повърхността на балона също боядисани цинк амалгама, която при слънчево време даде допълнителен ток се дължи на фотоелектричния ефект.

Plauson получи мощност от 0,72 кВт от един балон и 3,4 кВт по две повдигнати на височина от около 300 м. На вашето устройство, той през 1920 г. получи патент на САЩ, Великобритания и Германия. Неговата книга «Gewinnung унд Verwertung дер Atmosphärischen Elektrizität» ( «Събиране и атмосферно електричество прилагане"), съдържа подробно описание на цялата технология.

Фигура 7. Plauson проекти. Ляво - свободностоящ изолиран мачта за събиране на атмосферното електричество, в центъра - системата балон в долния десен ъгъл - Plauson конвертор. Рисуване от списание "Наука и изобретение" през 1922 година.

Устройства за събиране на електричество от атмосферата, са склонни да дават много високо напрежение при малък ток, следователно, е необходимо превръщането на устройство за производство на ниско напрежение със значителен ток. Това може да направи трансформатор, но това работи само на променлив ток, а токът от атмосферата - постоянен. Начин на превръщане на високо постоянно напрежение на ниско променливо предложи още Никола Тесла през 1890.

Идеята е да се зарежда кондензатор и изхвърлянето му през пролуката искра до бобината с голям брой завои. Изпускането роди колебателен характер, и бобината може да бъде ликвидирана трансформатор. Тази идея и разработен Plauson. В патентната си, той започва като обяснява как е възможно да се намали електростатично напрежение конвенционална машина (фиг. 1 фиг. 8).

Фиг. 8. Converter Plauson.

От колектори (четки) машината налични зарежда в него Лайден буркан (кондензатори), 5 и 6. Когато катодния между топки 7 и 8 фишове предизвика затворена верига осцилаторна верига, образувана от кондензатор и бобината 9. След това, в бобина 10 със значително по-малък брой на завъртанията се индуцира значителен ток при ниско напрежение и терминали 11 и 12 могат да бъдат свързани с нажежаема крушка или двигател.

И това е направено в конвертор атмосферно електричество Plauson (фиг. 2 на фиг. 8). Отводители A1, B1, C1 са за цел безопасност. Това кратко антена 1 до земята, когато мълния удари, например. В обикновения работа на преобразувателя, те не участват, и работи на основната искра разликата 7. Интересно е, че в тази цифра показва антена metelochnaya съдържащ пакет от остри игли. Оттогава по всяко антена радио верига изобразена по този начин, напълно забравяйки за първоначалното си предназначение!

И накрая, ние се отбележи, че устройството е описано грандиозен и не са получили широко практическо приложение поради тяхната обемност, непрактично, и най-важното е, че нестабилността на изходна мощност, която е изцяло зависима от "електрически времето" в атмосферата.

Необходимо е също така да предупредя, че експериментите с атмосферно електричество са опасни, особено по време на бури и зловеща атмосфера. Силна електрифициране се наблюдава също при снежни бури и прах бури. от пряко попадение на неизбежно води до унищожаване на инсталацията и възможните минувачи.

В момента се бори, старателно заземяване високите мачти с атмосферно електричество, антени и други големи обекти. Често те се създаде миниатюрен "антена metelochnye" - четки с остър тел за улесняване на дренирането акция структурни елементи. Същата четката може да се види върху краищата на крилете на въздухоплавателни средства да тялото им не се натрупва електрически заряд във въздуха.

Въпреки това, засиленият интерес към изучаването на атмосферното електричество, а в последните години е постигнат значителен напредък. С проучване пространство намери, например, че за всеки около 10 към земята зауствания гръмотевични са ни най-малко нагоре, за да йоносферата! Те получиха романтични имена на Sprites, елфи и джетове. Физическите модели на тези изхвърляния все още са обект на научен дебат.

Отново има проекти, които получават атмосферно електричество вече не е с помощта на балон, както и с помощта на мощен лазерен лъч.

Beam син още по-добре ултравиолетова лазер йонизира въздуха, образувайки тънък йонизиран и следователно, проводящ кабел, стречинг в небето на значителна височина. То се съобщава, че по този начин японските учени са успели да обезвреди облака буря, предизвикан от мълния, удари по линията. Самият лазер е така добре защитен мощни заземени метални решетки, които удрят и освобождаване от отговорност. Хората наоколо, разбира се, че не е, и на лазера са наложени с помощта на система за дистанционно управление.