Электрическое поле Земли

Большая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.


А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я 1 2 3 4 8 A L M P S T X
ЭА ЭБ ЭВ ЭГ ЭД ЭЕ ЭЖ ЭЗ ЭЙ ЭК ЭЛ ЭМ ЭН ЭО ЭП ЭР ЭС ЭТ ЭУ ЭФ ЭХ ЭЦ ЭЧ ЭШ ЭЭ ЭЯ
ЭЛА
ЭЛВ
ЭЛГ
ЭЛД
ЭЛЕ
ЭЛИ
ЭЛК
ЭЛЛ
ЭЛМ
ЭЛО
ЭЛП
ЭЛС
ЭЛУ
ЭЛЬ
ЭЛЮ
ЭЛЯ

Электрическое поле Земли, естественное электрическое поле Земли как планеты, которое наблюдается в твёрдом теле Земли, в морях, в атмосфере и магнитосфере. Э. п. 3. обусловлено сложным комплексом геофизических явлений. Распределение потенциала поля несёт в себе определённую информацию о строении Земли, о процессах, протекающих в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, магнитосфере, а также в ближнем межпланетном пространстве и на Солнце.

  Методика измерения Э. п. 3. определяется той средой, в которой наблюдается поле. Наиболее универсальный способ — определение разности потенциалов при помощи разнесённых в пространстве электродов. Этот способ применяется при регистрации земных токов (см. Теллурические токи), при измерении с летательных аппаратов электрического поля атмосферы, а с космических аппаратов — магнитосферы и космического пространства (при этом расстояние между электродами должно превышать дебаевский радиус экранирования в космической плазме, т. е. составлять сотни метров).

  Существование электрического поля в атмосфере Земли связано в основном с процессами ионизации воздуха и пространственным разделением возникающих при ионизации положительных и отрицательных электрических зарядов. Ионизация воздуха происходит под действием космических лучей ультрафиолетового излучения Солнца; излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли и в воздухе; электрических разрядов в атмосфере и т. д. Многие атмосферные процессы: конвекция образование облаков, осадки и другие — приводят к частичному разделению разноимённых зарядов и возникновению атмосферных электрических полей (см. Атмосферное электричество). Относительно атмосферы поверхность Земли заряжена отрицательно.

  Существование электрического поля атмосферы приводит к возникновению токов, разряжающих электрический «конденсатор» атмосфера — Земля. В обмене зарядами между поверхностью Земли и атмосферой значительную роль играют осадки. В среднем осадки приносят положительных зарядов в 1,1—1,4 раза больше, чем отрицательных. Утечка зарядов из атмосферы восполняется также за счёт токов, связанных с молниями и отеканием зарядов с остроконечных предметов (острий). Баланс электрических зарядов, приносимых на земную поверхность площадью 1 км2 за год, можно характеризовать следующими данными:

  Ток проводимости          + 60 к/(км2·год)

  Токи осадков                  + 20       »         

  Разряды молний           20       »        

  Токи с остриёв              100     »        

  __________________________

  Всего        40 к/(км2·год)

 

  На значительной части земной поверхности — над океанами — токи с остриёв исключаются, и здесь будет положительный баланс. Существование статического отрицательного заряда на поверхности Земли (около 5,7×105к) говорит о том, что эти токи в среднем сбалансированы.

Электрические поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в верхних слоях атмосферы, так и в магнитосфере. Приливные движения воздушный масс, ветры, турбулентность — всё это является источником генерации электрического поля в ионосфере благодаря эффекту гидромагнитного динамо (см. Земной магнетизм) Примером может служить солнечно-суточная электрическая токовая система, которая вызывает на поверхности Земли суточные вариации магнитного поля. Величина напряжённости электрического поля в ионосфере зависит от местоположения точки наблюдения, времени суток, общего состояния магнитосферы и ионосферы, от активности Солнца. Она колеблется от нескольких единиц до десятков мв/м, а в высокоширотной ионосфере достигает ста и более мв/м. При этом сила тока доходит до сотен тысяч ампер. Из-за высокой электропроводности плазмы ионосферы и магнитосферы вдоль силовых линий магнитного поля Земли электрического поля ионосферы переносятся в магнитосферу, а магнитосферные поля в ионосферу.

Одним из непосредственных источников электрического поля в магнитосфере является солнечный ветер. При обтекании магнитосферы солнечным ветром возникает эдс Е = v´b^, где b^— нормальная компонента магнитного поля на поверхности магнитосферы, v — средняя скорость частиц солнечного ветра.

  Эта эдс вызывает электрические токи, замыкающиеся обратными токами, текущими поперёк хвоста магнитосферы (см. Земля). Последние порождаются положительными пространственными зарядами на утренней стороне хвоста магнитосферы и отрицательными — на его вечерней стороне. Величина напряженности электрического поля поперёк хвоста магнитосферы достигает 1 мв/м. Разность потенциалов поперёк полярной шапки составляет 20—100 кв.

  Ещё один механизм возбуждения эдс в магнитосфере связан с коллапсом противоположно направленных силовых линий магнитного поля в хвостовой части магнитосферы; освобождающаяся при этом энергия вызывает бурное перемещение магнитосферной плазмы к Земле. При этом электроны дрейфуют вокруг Земли к утренней стороне, протоны — к вечерней. Разность потенциалов между центрами эквивалентных объемных зарядов достигает десятков киловольт. Это поле противоположно по направлению полю хвостовой части магнитосферы.

  С дрейфом частиц непосредственно связано существование магнитосферного кольцевого тока вокруг Земли. В периоды магнитных бурь и полярных сияний электрические поля и токи в магнитосфере и ионосфере испытывают значительные изменения.

  Магнитогидродинамические волны, генерируемые в магнитосфере, распространяются по естественным волноводным каналам вдоль силовых линии магнитного поля Земли. Попадая в ионосферу, они преобразуются в электромагнитные волны, которые частично доходят до поверхности Земли, а частично распространяются в ионосферном волноводе и затухают, На поверхности Земли эти волны регистрируются в зависимости от частоты колебаний либо как магнитные пульсации (10-2—10 гц), либо как очень низкочастотные волны (колебания с частотой 102—104гц).

  Переменное магнитное поле Земли, источники которого локализованы в ионосфере и магнитосфере, индуцирует электрическое поле в земной коре. Напряжённость электрического поля в приповерхностном слое коры колеблется в зависимости от места и электрического сопротивления пород в пределах от нескольких единиц до нескольких сотен мв/км, а во время магнитных бурь усиливается до единиц и даже десятков в/км. Взаимосвязанные переменные магнитное и электрическое поля Земли используют для электромагнитного зондирования в разведочной геофизике, а также для глубинного зондирования Земли.

  Определённый вклад в Э. н. З. вносит контактная разность потенциалов между породами различной электропроводности (термоэлектрический, электрохимический, пьезоэлектрический эффекты). Особую роль при этом могут играть вулканические и сейсмические процессы.

  Электрические поля в морях индуцируются переменным магнитным полем Земли, а также возникают при движении проводящей морской воды (морских волн и течений) в магнитном поле. Плотность электрических токов в морях достигает 10-6 а/м2. Эти токи могут быть использованы как естественные источники переменного магнитного поля для магнитовариационного зондирования на шельфе и в море.

  Вопрос об электрическом заряде Земли как источнике электрического поля в межпланетном пространстве окончательно не решён. Считается, что Земля как планета электрически нейтральна. Однако эта гипотеза требует своего экспериментального подтверждения. Первые измерения показали, что напряженность электрического поля в околоземном межпланетном пространстве колеблется в пределах от десятых долей до нескольких десятков мв/м.

 

  Лит.: Тихонов А. Н. Об определении электрических характеристик глубоких слоев земной коры, «Докл. АН СССР», 1950, т. 73, № 2; Тверской П. Н., Курс метеорологии, Л., 1962; Акасофу С. И., Чепмен С., Солнечно-земная физика, пер. с англ., ч. 2, М., 1975.

  Ю. П. Сизов.

Так же Вы можете узнать о...


Усть-Хантайская ГЭС, одна из самых северных ГЭС мира.
Арсины, органические производные мышьяковистого водорода AsH3 (аналоги аминов).
Гылыбов Живко Спасов Гылыбов (Гълъбов) Живко Спасов (р. 22.6.1908, Пловдив), болгарский физико-географ, член-корреспондент Болгарской АН (1948).
Коулун (назв. г. Цзюлун) Коулун, одно из названий г. Цзюлун в Сянгане.
Ольминский Михаил Степанович Ольминский (настощая фамилия — Александров) Михаил Степанович [3(15).
Слизевая кислота, галактаровая, или муциновая, кислота, дикарбоновая полиоксикислота, HOOC [СН (ОН)]4СООН; кристаллы, tпл 213°С, плохо растворимы в холодной воде, спирте и эфире.
«Чёрный передел» (партия) «Чёрный передел», партия социалистов-федералистов, революционная народническая организация в России начале 1880-х гг.
Бустани, аль-, семья арабских литераторов и просветителей в Ливане.
Змеевик (ботан.) Змеевик, несколько видов растений разных семейств.
Макроглия (от макро... и греч. glia — клей), клетки в мозге, заполняющие пространства между нервными клетками — нейронами — и окружающими их капиллярами.
Посконь, замашка, сужские растения конопли. В отличие от женских (матерки), более тонкостебельны, менее облиственны, раньше созревают и содержат в стеблях больше волокна (пеньки) лучшего качества.
Тифлисская первомайская демонстрация 1901, политическая демонстрация рабочих, состоялась 22 апреля (5 мая).
Адамян Ованес Абгарович Адамян, Адамиан Ованес (Иван) Абгарович [5(17).
Гептод [от греч. hepta — семь и (электрод)], электронная лампа с 7 электродами: катодом, анодом и 5 сетками (двумя управляющими, двумя экранирующими и защитной, или антидинатронной, сетками).
Кирсанова Клавдия Ивановна (16.3.1887, Кулебаки, ныне Горьковской области, — 10.
Натуралист, учёный-естествоиспытатель, исследователь природы; юные натуралисты (юннаты), школьники, осуществляющие наблюдения над природой и охрану полезных растений, животных и т.