Moč strele (Prvi del)

<<— Slika dneva Arhiv – 2018

Javni dostop slike nevihte.

23.04.2018

Kaj je izvor strele? (vir)

Električni izpusti v plazmi ustvarjajo elektromagnetne obloge vzdolž osi. Če je pretok polnjenja dovolj visok, bodo plašči sijali, včasih pa se bodo pojavile številne druge obloge. Obloge imenujemo »dvojne plasti«, med regijami pa se pojavljajo močna električna polja, ki lahko pospešijo nabite delce.

Kadar so nabiti delci v gibanju, nastane električna energija, ki je opredeljena kot električni tok ali pretok električnega naboja skozi medij. Običajno je enota za naboj omenjena preprosto kot “coulomb”, čeprav v resnici obstajajo dve obliki naboja: elektrostatične enote naboja (statcoulomb) in elektromagnetne enote (abcoulomb). En coulomb električnega naboja je enak približno 3.000.000.000 elektrostatičnih enot, ali ena desetina elektromagnetne enote. V modelih Električnega Univerzuma je skrb predvsem na abcoulombih, zato je pri vseh izračunih, ki vključujejo dejavnost električne energije v vesolju, mogoče domnevati, da je elektromagnetni naboj mišljen pri uporabi “coulomb”.

Pretok električnega naboja na sekundo je “amper”, ki jo simbolizira črka A. Amper je merilo količine električnega naboja, ki v določenem trenutku prehaja točno določeno točko, običajno pa se izrazi v sekundah.

Ko so električni naboji ločeni, obstaja električni potencial med dvema regijama polnjenja (na primer v nevihtnem oblaku). Za en amper polnjenja (običajno označen kot Q), ki teče v prevodniku z enim ohmom odpornosti, zahteva “elektromagnetno silo” enega volta. Delo, potrebno za pogon električnega naboja enega coulomba po potencialni razliki enega volta v danem trenutku, je joul. En volt je enakovreden enemu joulu na coulomb.

Za izračun elektromagnetnih sil se uporabljajo Newtoni (N), Jouli (J) in Coulombi (C). Meritve električnega polja, na primer, so pridobljene z deljenjem sile in potencialne energije s polnjenjem: Newtoni, deljeni s coulombi (N/C) in jouli, deljeni s coulombi (J/C). Ker je joul na coulomb enako volt (V), se električni potencial navadno imenuje napetost. Torej se električna polja (E) navedejo v voltih na meter (m), ker je V/m = N/C.

Zemlja je električno napolnjeno telo in ima povprečno električno polje na njegovi površini od 50 do 200 voltov na meter. Ta električna energija prispe v obliki ionskih delcev, ki jih oddaja Sonce, imenovane “sončev veter”, ki pospeši vzdolž masivnih električnih vezij, imenovanih “Birkelandovi tokovi”, o katerih se je večkrat razpravljalo na teh straneh.

Teorija Električnega Univerzuma vidi oblake, ki delujejo kot plošče v kondenzatorju, ki hranijo električni naboj. Opazovanja kažejo, da obstaja “veter” nabitih delcev, ki piha proti katerikoli nevihti v nastajanju, ki se lahko razlagajo kot električni tok na spodnji bazi oblaka. Okoliške molekule zraka so potegnenje skupaj s trenutnim pretokom, ki tvorijo močan dvigajoč pretok, ki se lahko dvigne v stratosfero. Kondenzatorski učinek je verjetno tisti, ki prispeva k izpraznitvi strele.

Kondenzatorji so iz dveh prevodnikov, ločena z izolirnim medijem, ali “dielektrični izolator”. Električni naboj na enem vodniku privlači nasprotni naboj na drugem vodniku, kar ima za posledico električno polje, ki shrani električno energijo. Nevihte se najverjetneje obnašajo kot kondenzatorji: oblaki so ena plošča, tla so druga in atmosfera je dielektrični izolator. Baze oblakov običajno pridobijo negativni naboj in vrhovi oblakov so pozitivni, čeprav je to lahko nasprotni primer.

Sateliti The Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) so odkrili elektrificirane plazemske vortike, ki se vrtijo hitreje od 1.600.000 kilometrov na uro, približno 64.000 kilometrov od Zemlje. Ta pojav je poznan zagovornikom Električnega Univerzuma. Imenujejo se Birkelandovi tokovi. Sateliti THEMIS so skupaj z zemeljskimi postajami preverili, da so tiste napolnjene plazemske formacije povezane z ionosfero. To pomeni, da je Sonce neposredno povezano z nevihto.

Ker so nevihte priključene na električno vezje, ki se povezuje z ionosfero, električni naboj iz sončevega vetra povečuje električno energijo v oblakih, kar povečuje tudi shranjeno količino v tleh. Ta nakopičena polnitev sčasoma presega zmožnost ozračja za ločevanje električnih potencialov, tako da elektroni segajo od oblakov do tal v obliki “vodilnih udarov” strel.

Vodilni udari strel se spustijo iz oblakov na stotine metrov na sekundo, ki tvorijo ionizirane kanale v ozračju, ki so veliko bolj prevodne od okolice. Sposobnost, da se električna energija premika znotraj teh filamentov, včasih več metrov široka, lahko zahteva delo veliko več redov velikosti manj, kot je potrebno za začetek dielektrične razgradnje.

Na višini enega kilometra lahko električno polje pod močno nevihto doseže 3 milijone voltov na meter (3×10^6 Vm), dokler se ne pojavi dielektrična razgradnja s spremljajočo elektronsko kaskado. Električni potencial pod nevihto se lahko spreminja zaradi številnih dejavnikov, vendar bo med 3×10^7 voltov in 1,5×10^8 voltov.

S temi informacijami, ob domnevi idealne nevihte na en kilometer nadmorske višine (d), katerih vrhovi oblaka so deset kilometrov visoki in zajema na zemlji pot dolgo pet kilometrov, je potencialna razlika med oblakom in tlemi (ΔU) električno polje (E) krat razdalja:

ΔU = E d

Če se dielektrični razpad pojavi pri 3×10^6 V/m (za E), razdalja med oblakom in tlemi 1 kilometer, je enaka 10^3 metrov, nato reševanje,

ΔU = E d = 10^6 V/m x 10^3 m= 10^9 V ali ena milijarda voltov.

Vendar teh idealov ni mogoče natančno ekstrapolirati v resnični svet, ker pogoji v naravi niso enotni ali dosledni. Električni izpusti se lahko v električnih poljih, kot je omenjeno zgoraj, premaknejo v redovih velikosti z manj napora, kot je potrebno za sprožitev izpusta. To pomeni, da je skorajda nemogoče oceniti morebitno praznjenje izven merilnika, čeprav 10^9 voltov x 10^5 amperov ali 10^14 vatov ni neobičajno.

Naslednjič, kako se lahko ti izračuni merijo.

Avtor: Stephen Smith

Prevod: Angelo Mohorovič