|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Электрическое поле Земли | Электрическое поле Земли (далее Э)естественное электрическое поле Земли как планеты, которое наблюдается в твердом теле Земли, в морях, в атмосфере и Э. п. 3. обусловлено сложным комплексом геофизических явлений. Распределение потенциала поля несет в себе определенную информацию о строении Земли, о процессах, протекающих в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, 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 разнесенных 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 — 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 разноименных 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 счет 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 остриев – 100 "
__________________________
Всего – 40 к/(км2·год)
На значительной части земной поверхности — над океанами — токи с остриев исключаются, и здесь будет положительный баланс. Существование статического отрицательного заряда на поверхности Земли (около 5,7×105 к) говорит о том, что эти токи в среднем сбалансированы.
Электрические поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в верхних слоях атмосферы, так и в Приливные движения воздушный масс, ветры, турбулентность — все 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 поля. Величина напряженности электрического поля в ионосфере зависит от местоположения точки наблюдения, времени суток, общего состояния 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 вдоль силовых линий поля Земли электрического поля ионосферы переносятся в а поля в ионосферу.
Одним из непосредственных источников электрического поля в является солнечный ветер. При обтекании солнечным ветром возникает эдс Е = v´b^, где b^ — нормальная компонента поля на поверхности v — средняя скорость частиц солнечного ветра.
Эта эдс вызывает электрические токи, замыкающиеся обратными токами, текущими поперек хвоста (см. Земля). Последние порождаются положительными пространственными зарядами на утренней стороне хвоста и отрицательными — на его вечерней стороне. Величина напряженности электрического поля поперек хвоста достигает 1 мв/м. Разность потенциалов поперек полярной шапки составляет 20—100 кв.
Еще один механизм возбуждения эдс в связан с коллапсом противоположно направленных силовых линий поля в хвостовой части освобождающаяся при этом энергия вызывает бурное перемещение 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
С дрейфом частиц непосредственно связано существование кольцевого тока вокруг Земли. В периоды магнитных бурь и полярных сияний электрические поля и токи в и ионосфере испытывают значительные изменения.
волны, генерируемые в распространяются по естественным волноводным каналам вдоль силовых линии 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 пульсации (10-2—10 гц), либо как очень низкочастотные волны (колебания с частотой 102—104 гц).
Переменное поле Земли, источники которого локализованы в ионосфере и индуцирует электрическое поле в земной коре. Напряженность 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 бурь усиливается до единиц и даже десятков в/км. Взаимосвязанные переменные и электрическое поля Земли используют для электромагнитного зондирования в разведочной геофизике, а также для глубинного зондирования Земли.
Определенный 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 полем Земли, а также возникают при движении проводящей морской воды (морских волн и течений) в поле. Плотность электрических токов в морях достигает 10-6 а/м2. Эти токи могут быть использованы как естественные источники переменного поля для зондирования на шельфе и в море.
Вопрос об электрическом заряде Земли как источнике электрического поля в межпланетном пространстве окончательно не решен. 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. |
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
