Значення слова "Електричне поле Землі"
Електричне поле Землі, природне електричне поле Землі як планети, яке спостерігається в твердому тілі Землі, в морях, в атмосфері і магнітосфері. Е. п. 3. обумовлено складним комплексом геофізичних явищ. Розподіл потенціалу поля несе в собі певну інформацію про будову Землі, про процеси, що протікають в нижніх шарах атмосфери, в іоносфері, магнітосфері, а також в ближньому міжпланетному просторі і на Сонці.
Методика вимірювання Е. п. 3. визначається тим середовищем, в якій спостерігається поле. Найбільш універсальний спосіб - визначення різниці потенціалів за допомогою рознесених в просторі електродів. Цей спосіб застосовується при реєстрації земних струмів (див. Телуричні струми), при вимірі з літальних апаратів електричного поля атмосфери, а з космічних апаратів - магнітосфери і космічного простору (при цьому відстань між електродами повинна перевищувати дебаевский радіус екранування в космічній плазмі, т. Е . становити сотні метрів).
Існування електричного поля в атмосфері Землі пов'язане в основному з процесами іонізації повітря і просторовим розділенням що виникають при іонізації позитивних і негативних електричних зарядів. Іонізація повітря відбувається під дією космічних променів ультрафіолетового випромінювання Сонця; випромінювання радіоактивних речовин, що є на поверхні Землі і в повітрі; електричних розрядів в атмосфері і т. д. Багато атмосферні процеси: конвекція утворення хмар, опади та інші - призводять до часткового поділу різнойменних зарядів і виникнення атмосферних електричних полів (див. Атмосферна електрика). Щодо атмосфери поверхню Землі заряджена негативно.
Існування електричного поля атмосфери призводить до виникнення струмів, що розряджають електричний «конденсатор» атмосфера - Земля. В обміні зарядами між поверхнею Землі і атмосферою значну роль відіграють опади. В середньому опади приносять позитивних зарядів в 1,1-1,4 рази більше, ніж негативних. Витік зарядів з атмосфери заповнюється також за рахунок струмів, пов'язаних з блискавками і набряканням зарядів з гострих предметів (вістрів). Баланс електричних зарядів, принесених на земну поверхню площею 1 км 2 за рік, можна характеризувати такими даними:
Струм провідності + 60 к / (км 2 · рік)
Токи опадів + 20 »
Розряди блискавок - 20 »
Токи з острієв - 100 »
Всього - 40 к / (км 2 · рік)
На значній частині земної поверхні - над океанами - струми з острієв виключаються, і тут буде позитивний баланс. Існування статичного негативного заряду на поверхні Землі (близько 5,7 × 10 5 к) говорить про те, що ці струми в середньому збалансовані.
Електричні поля в іоносфері обумовлені процесами, що протікають як в верхніх шарах атмосфери, так і в магнітосфері. Приливні руху повітряний мас, вітри, турбулентність - все це є джерелом генерації електричного поля в іоносфері завдяки ефекту гідромагнітного динамо (див. Земний магнетизм) Прикладом може служити сонячно-добова електрична струмова система, яка викликає на поверхні Землі добові варіації магнітного поля. Величина напруженості електричного поля в іоносфері залежить від місця розташування точки спостереження, часу доби, загального стану магнітосфери і іоносфери, від активності Сонця. Вона коливається від декількох одиниць до десятків мв / м, а в високоширотної іоносфері досягає ста і більше мв / м. При цьому сила струму доходить до сотень тисяч ампер. Через високу електропровідності плазми іоносфери і магнітосфери уздовж силових ліній магнітного поля Землі електричного поля іоносфери переносяться в магнітосферу, а магнітосферні поля в іоносферу.
Одним з безпосередніх джерел електричного поля в магнітосфері є сонячний вітер. При обтіканні магнітосфери сонячним вітром виникає ЕРС Е = v 'b ^. де b ^ - нормальна компонента магнітного поля на поверхні магнітосфери, v - середня швидкість часток сонячного вітру.
Ця ЕРС викликає електричні струми, замикаються зворотними струмами, поточними впоперек хвоста магнітосфери (див. Земля). Останні породжуються позитивними просторовими зарядами на ранковій стороні хвоста магнітосфери і негативними - на його вечірній стороні. Величина напруженості електричного поля впоперек хвоста магнітосфери досягає 1 мв / м. Різниця потенціалів впоперек полярної шапки складає 20-100 кв.
Ще один механізм збудження ЕРС в магнітосфері пов'язаний з колапсом протилежно спрямованих силових ліній магнітного поля в хвостовій частині магнітосфери; звільняється при цьому, викликає бурхливе переміщення магнитосферной плазми до Землі. При цьому електрони дрейфують навколо Землі до ранкової стороні, протони - до вечірньої. Різниця потенціалів між центрами еквівалентних об'ємних зарядів досягає десятків кіловольт. Це поле протилежно по напрямку полю хвостової частини магнітосфери.
З дрейфом часток безпосередньо пов'язано існування магнітосферного кільцевого струму навколо Землі. У періоди магнітних бур і полярних сяйв електричні поля і струми в магнітосфері та іоносфері випробовують значні зміни.
Магнітогідродинамічні хвилі, які генеруються в магнітосфері, поширюються по природним хвилеводним каналах уздовж силових лінії магнітного поля Землі. Потрапляючи в іоносферу, вони перетворюються в електромагнітні хвилі, які частково доходять до поверхні Землі, а частково поширюються в іоносферному волноводе і загасають, На поверхні Землі ці хвилі реєструються залежно від частоти коливань або як магнітні пульсації (10 -2 -10 гц), або як дуже низькочастотні хвилі (коливання з частотою 10 2 -10 4 гц).
Змінне магнітне поле Землі, джерела якого локалізовані в іоносфері і магнітосфері, індукує електричне поле в земній корі. Напруженість електричного поля в при поверхневому шарі кори коливається в залежності від місця і електричного опору порід в межах від декількох одиниць до декількох сотень мв / км, а під час магнітних бур посилюється до одиниць і навіть десятків в / км. Взаємопов'язані змінні магнітне і електричне поля Землі використовують для електромагнітного зондування в розвідувальній геофізиці, а також для глибинного зондування Землі.
Електричні поля в морях індукуються змінним магнітним полем Землі, а також виникають при русі провідної морської води (морських хвиль і течій) в магнітному полі. Щільність електричних струмів в морях досягає 10 -6 а / м 2. Ці струми можуть бути використані як природні джерела змінного магнітного поля для магнітоваріаціонних зондування на шельфі і в морі.
Питання про електричний заряд Землі як джерелі електричного поля в міжпланетному просторі остаточно не вирішене. Вважається, що Земля як планета електрично нейтральна. Однак ця гіпотеза вимагає свого експериментального підтвердження. Перші виміри показали, що напруженість електричного поля в навколоземному міжпланетному просторі коливається в межах від десятих часток до декількох десятків мв / м.
Літ .: Тихонов А. Н. Про визначення електричних характеристик глибоких шарів земної кори, «Докл. АН СРСР », 1950, т. 73, № 2; Товариський П. Н. Курс метеорології, Л. 1962; Акасофу С. І. Чепмен С. Сонячно-земна фізика, пров. з англ. ч. 2, М. 1975.
Велика Радянська Енциклопедія М. "Радянська енциклопедія", 1969-1978
Читайте також в Великої радянської енциклопедії:
Електричний опір Електричний опір 1) величина, що характеризує протидію електричного кола (або її ділянки) електричного струму, вимірюється в Омасі. Е. с. обумовлено передачею або пре.
Електрика Електрика, сукупність явищ, обумовлених існуванням, рухом і взаємодією електрично заряджених тіл або частинок. Взаємодія електричних зарядів здійснюється.