Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКОЕ ПО́ЛЕ

  • рубрика

    Рубрика: Физика

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 35. Москва, 2017, стр. 305

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: С. В. Анисимов

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКОЕ ПО́ЛЕ Зем­ли, ес­теств. элек­трич. по­ле пла­не­ты, на­блю­дае­мое в твёр­дой зем­ле, Ми­ро­вом ок., ат­мо­сфе­ре (в т. ч. ио­но­сфе­ре и маг­ни­то­сфе­ре). Воз­ни­ка­ет в ре­зуль­та­те разл. гео­фи­зич. про­цес­сов раз­де­ле­ния и на­ко­п­ле­ния элек­трич. за­ря­дов в при­род­ных сре­дах.

Элек­трич. про­во­ди­мость разл. сло­ёв пла­не­ты оп­ре­де­ля­ет су­ще­ст­во­ва­ние гло­баль­ной элек­трич. це­пи (ГЭЦ) – замк­ну­то­го рас­пре­де­лён­но­го то­ко­во­го кон­тура, об­ра­зо­ван­но­го ниж­ни­ми слоя­ми ио­но­сфе­ры, верх­ни­ми слоя­ми океа­на и зем­ной ко­ры. Клю­че­вым па­ра­мет­ром ГЭЦ слу­жит вер­ти­каль­ный элек­трич. ток плот­но­стью (1–3)·10–12 А/м2, те­ку­щий к от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ной по­верх­но­сти Зем­ли из ниж­них сло­ёв ио­но­сфе­ры. Ве­ли­чи­на то­ка оп­ре­де­ля­ет­ся раз­но­стью по­тен­циа­лов ме­ж­ду зем­ной по­верх­но­стью и ниж­ней ио­но­сфе­рой (в ср. ок. 105 В для не­воз­му­щён­ных гео­маг­нит­ных ус­ло­вий) и со­про­тив­ле­ни­ем стол­ба ат­мо­сфе­ры (ок. 230 Ом).

Э. п. ат­мо­сфе­ры соз­да­ёт­ся разл. ис­точ­ни­ка­ми ат­мо­сфер­но­го элек­три­че­ст­ва. Осн. при­род­ные ио­ни­за­то­ры ат­мо­сфе­ры над кон­ти­нен­та­ми – α-, β- и γ-из­лу­че­ние со­дер­жа­щих­ся в грун­те ра­дио­ак­тив­ных эле­мен­тов, по­сту­паю­щие из зем­ной ко­ры в ат­мо­сфе­ру изо­то­пы ра­до­на (222Rn, 220Rn, 219Rn) и про­дук­ты их ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да, а так­же кос­ми­че­ские лу­чи. Удель­ная элек­трич. про­во­ди­мость при­зем­но­го слоя ат­мо­сфе­ры со­став­ля­ет (2–3)·10–14 См/м, что со­от­вет­ст­ву­ет кон­цен­тра­ции лёг­ких ио­нов ок. 103 см–3. С вы­со­той элек­трич. про­во­ди­мость ат­мо­сфе­ры рас­тёт поч­ти экс­по­нен­ци­аль­но. В ус­ло­ви­ях не­воз­му­щён­ной ат­мо­сфе­ры в по­гра­нич­ном слое ат­мо­сфе­ры су­ще­ст­ву­ет Э. п. на­пря­жён­но­стью ок. 150 В/м. Тур­бу­лент­ный пе­ре­нос объ­ём­ных элек­трич. за­ря­дов соз­да­ёт пуль­са­ции Э. п. с пе­рио­да­ми от 1 до 103 с.

Су­ще­ст­вен­ный вклад в фор­ми­ро­ва­ние Э. п. Зем­ли вно­сят маг­ни­то­сфер­но-ио­но­сфер­ные ис­точ­ни­ки. Так, маг­ни­то­сфер­ная кон­век­ция соз­да­ёт раз­ность по­тен­циа­лов в 20–30 кВ в спо­кой­ные пе­рио­ды и до 80–100 кВ во вре­мя гео­маг­нит­ных воз­му­ще­ний; воз­ни­каю­щее Э. п. на­прав­ле­но от ут­рен­не­го сек­то­ра пла­не­ты к ве­чер­не­му. Су­ще­ст­вен­ный вклад в Э. п. Зем­ли вно­сит Е-об­ласть ио­но­сфе­ры: меха­низм ио­но­сфер­но­го ди­на­мо соз­да­ёт го­ри­зон­таль­ную раз­ность по­тен­циа­лов ок. 5–10 кВ. Ва­риа­ции ат­мо­сфер­но­го Э. п., обу­слов­лен­ные вкла­дом ио­но­сфер­но­го ис­точ­ни­ка, мо­гут со­став­лять ок. 5% от ср. зна­че­ния на­пря­жён­но­сти Э. п. в не­воз­му­щён­ной при­зем­ной ат­мо­сфе­ре ср. ши­рот. Влия­ние вне­ат­мо­сфер­ных ис­точ­ни­ков на фор­ми­ро­ва­ние ГЭЦ экс­пе­ри­мен­таль­но под­твер­жда­ет­ся об­на­ру­жен­ны­ми ва­риа­ция­ми плот­но­сти то­ка, вы­з­ван­ны­ми из­ме­не­ния­ми сол­неч­но­го вет­ра.

Э. п., дей­ст­вую­щие в твёр­дой и жид­кой обо­лоч­ках Зем­ли и вы­зы­ваю­щие тел­лу­ри­че­ские то­ки, обу­слов­ле­ны, пре­ж­де все­го, элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ци­ей, свя­зан­ной с ва­риа­ция­ми гео­маг­нит­но­го по­ля. Ис­точ­ни­ки гео­маг­нит­ных ва­риа­ций рас­по­ло­же­ны в ио­но­сфе­ре и маг­ни­то­сфе­ре Зем­ли. На­пря­жён­ность Э. п., ин­ду­ци­ро­ван­но­го в про­во­дя­щем по­верх­но­ст­ном слое Зем­ли, ме­ня­ет­ся в пре­де­лах от до­лей до со­тен мкВ/м в за­ви­си­мо­сти от удель­ной элек­трич. про­во­ди­мо­сти под­сти­лаю­ще­го слоя при­род­ной сре­ды, гео­гра­фич. по­ло­же­ния точ­ки на­блю­де­ния и воз­му­щён­но­сти гео­маг­нит­но­го по­ля.

Э. п. у по­верх­но­сти Зем­ли ме­ня­ет­ся в ре­зуль­та­те за­гряз­не­ния воз­ду­ха, вы­бро­сов ра­дио­ак­тив­ных ма­те­риа­лов, на­ли­чия вы­со­ко­вольт­ных ли­ний элек­тро­пе­ре­дач, ра­бо­ты мощ­ных ра­дио­пе­ре­даю­щих сис­тем и др. В свою оче­редь, совр. вы­со­ко­тех­но­ло­гич­ное обо­ру­до­ва­ние под­вер­же­но воз­дей­ст­вию при­род­ных Э. п., что дик­ту­ет не­об­хо­ди­мость ди­аг­но­сти­ки и про­гно­зи­ро­ва­ния со­стоя­ния Э. п. Зем­ли.

Лит.: Имя­ни­тов И. М., Чу­ба­ри­на Е. В. Элек­три­че­ст­во сво­бод­ной ат­мо­сфе­ры. Л., 1965; Смир­нов В. В. Ио­ни­за­ция в тро­по­сфе­ре. СПб., 1992.

Вернуться к началу