Як заряджені земна куля та атмосфера. Електричне поле Землі

Механізмом є конвекція та поділ зарядів у хмарах. Для короткого ознайомлення з питанням можна переглянути: Earle R. Williams. Коментарі на "Центральний захід атмосферного електричного глобального circuit" H.W. Kasemir // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. NO. D12. P. 17029-17031. Earle R. Williams. Comment на "Thunderstorm electrification laboratory experiments and charging mechanisms" by C.P.R. Saunders// J. Geophys. Res. 1995. V. 100. NO. D1. P. 1503–1505. Chuntao Liu, Earle R. Williams, Edward J. Zipser, Gary Burns. Diurnal variation of global thunderstorm and electrified shower clouds and their contribution to the electric electric circuit //J. Atmos. SCI. http://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/2009JAS3248.1

Все, що мною написано, не приватна точказору, а є наглядово встановленими фактами. Факт 1: атмосфера іонізується космічними променями та радіоактивними елементами. У нижній тропосфері концентрація легких іонів обох знаків заряду приблизно 1000 см3. Факт 2: між іоносферою та поверхнею Землі існує різниця потенціалів близько 250 кВ та в областях, незбурених грозовою активністю, легкі іони дрейфують в атмосферному електричному полі протилежних напрямках, Забезпечуючи протікання струму із щільністю близько 2 10^(-12) А/м^2. Факт 3: атмосфера загалом заряджена позитивно. Факт 4: грозові хмари діють як генератор, що позитивно заряджає іоносферу, забезпечуючи квазістаціонарний іонний струм, оскільки іонні концентрації та провідність атмосфери експоненційно зростають з висотою. Негативний струм, що переноситься блискавковими розрядами до поверхні Землі невеликий, число внутрішньохмарних розрядів на 2 порядку перевищує число розрядів хмара-Земля, а струм, що переноситься одним розрядом порядку 1 А. Пробійна різниця потенціалів у хмарі утворюється завдяки фазовим переходамводи, наявності одночасно декількох фаз, селективного захоплення іонів ядрами конденсації, потужної конвекції, поділу зарядів при терті крижаних частинок (якщо вони є). Розряди хмара-Земля відбуваються внаслідок того, що під грозовою хмарою на поверхні високопровідної землі виникає індукований заряд знака, протилежного до нижньої частини хмари, а там (для Вас це буде несподіванкою) може концентруватися як негативний, так і позитивний заряд. Тому розряди можуть переносити струм як у хмару, і до поверхні.
Ці процеси не мають нічого спільного з тим, що Ви згадували.
K.A. Nicoll та R.G. Harrison. Experimental determination of layer cloud edge charging from cosmic ray ionisation // Geophys. Res. Letters. 2010. V. 37. L13802. doi:101029/2010GL043605. Limin Zhou and Brian A. Tinsley. Production of space charge at boundaries of layer clouds // J. Geophys. Res. 2007. V. 112. D11203. doi:10.1029/2006/2006JD007998.

Електричний заряд землі Дослідження показали, що на поверхні Землі є електричне поле. Це поле обумовлено існуванням у земної кулі негативного електричного заряду, що дорівнює приблизно Кл.

Іонізація нейтральних молекул газів В атмосфері Землі на будь-якій висоті є позитивні та негативні іони. Ці іони виникають внаслідок іонізації нейтральних молекул газів атмосферного повітря космічними променями, ультрафіолетовим випромінюванням Сонця та іонізуючими випромінюваннями радіоактивних ізотопів земної корита атмосфери

Сила струму атмосферної електрики землі Під дією електричного поляЗемлі іони в атмосферному повітрістворюють електричний струм у напрямку від верхніх шаріватмосфери до Землі. На всю поверхню Землі сила струму атмосферної електрики становить приблизно 1800 А.

Напруга іоносфери Легко переконатися, що якби заряд Землі якимось способом не поповнювався, цей струм дуже швидко розрядив Землю. Але заряд не змінюється з часом, електричне поле Землі не зникає. Напруга між поверхнею Землі та провідним шаром атмосфери іоносфери на висоті близько 80 км досягає приблизно Ст.

Основний механізм постійного поповнення електричного заряду Землі виявився пов'язаним з процесами електризації крапель води при утворенні хмар і опадів. У дощових хмарах при утворенні крапель води відбувається їхня електризація. Конвективні потоки всередині більшості хмар призводять до підвищення концентрації позитивних іонівбіля вершини хмари та негативних іонівбіля хмари.

Поповнення електричного заряду Землі. Краплі дощу при проходженні через основу хмари зазвичай набувають негативного електричного заряду і передають його Землі. Удари блискавок із негативно заряджених підстав хмар так само переносять негативний заряд Землю. Ці процеси компенсують втрати електричного заряду Землі.

Питання 1 Напруга між іоносферою і поверхнею Землі дорівнює приблизно 1) Кл 2) Кл 3) 1800 А 4) Напруга між іоносферою і поверхнею Землі дорівнює приблизно 1) Кл 2) Кл 3) 1800 А 4) В

Питання 2 Електричний опір атмосфери між іоносферою і поверхнею Землі дорівнює приблизно 1) Вт 2) 111Вт 3) 111 Ом 4) 11,10 м Електричний опір атмосфери між іоносферою та поверхнею Землі дорівнює приблизно 1) Вт 1) 11 11 11,10 м

Питання 3 Чому в атмосфері протікає електричний струм від іоносфери до Землі? 1) Тільки тому, що в атмосфері є вільні іони 2) Тільки тому, що Земля має позитивний електричний заряд 3) Тільки тому, що Земля має негативний електричний заряд 4) Тому, що в атмосфері є вільні іони, і Земля має електричний заряд Чому в атмосфері протікає електричний струм від іоносфери до Землі? 1) Тільки тому, що в атмосфері є вільні іони 2) Тільки тому, що Земля має позитивний електричний заряд 3) Тільки тому, що Земля має негативний електричний заряд 4) Тому, що в атмосфері є вільні іони, і Земля має електричний заряд

Джерела Студенти 21 групи Сахіпзянов Ільгіз, Ямалетдінов Ільвір керівник: Сабітова Файруза Рифівна викладач фізики ДАОУ СПО «Сарманівський аграрний коледж» Студенти 21 групи Сахіпзянов Ільгіз, Ямалетдінов Ільвір керівник: Сабітова ФІРУН «І. фізика. Тренувальні завдання: 9 клас / Н. І Зорін. М.: Ексмо, с. (Державна (підсумкова) атестація (у новій формі). Кабарднн, О.Ф. К12 ГІА фізика. 9 клас. Державна підсумкова атестація(У новій формі). Типові тестові завдання/О.Ф. Кабардик, С.І. Кабардіна. М: Видавництво «Іспит», с. (Серія «ДІА. 9 клас. Типові тестові завдання») Зорін Н. І ГІА Фізика. Тренувальні завдання: 9 клас / Н. І Зорін. М.: Ексмо, с. (Державна (підсумкова) атестація (у новій формі). Кабарднн, О.Ф. К12 ГІА фізика. 9 клас. Державна підсумкова атестація (у новій формі). Типові тестові завдання / О.Ф. Кабардик, С.І. Кабардіна. М.: Видавництво «Іспит», с.(Серія «ДІА. 9 клас. Типові тестові завдання»)

Середній градієнт електричного поля поблизу земної поверхні, за умов хорошої погоди зазвичай дорівнює 50-300 В/м при напрямку градієнта у бік земної поверхні. У середньому загальний негативний електричний заряд Землі близький до 600 ТОВ Кл.

Зі всіх гіпотез, висловлених з цього питання, зупинимося лише на наступній. За цією гіпотезою порушення електричної рівноваги атмосфери під час гроз і супроводжуючі грозу переноси зарядів достатні для компенсації убутку негативного заряду землі. Ця гіпотеза заснована на тому, що в масштабі всієї земної кулі грози та удари блискавки є не рідкісним, а, навпаки, частим явищем одночасно іа землі відбувається в середньому 1800 гроз, а число ударів блискавки на всій земній кулі-сто в одну секунду . При порушенні звичайного напряму-

На Землю за хорошої погоди йде з тропосфери струм (позитивний), що сягає тисяч ампер. Такий струм міг би теоретично знищити весь негативний заряд Землі протягом 10 хв. Очевидно, існують якісь процеси, яких ми не знаємо чи не розуміємо.

Електричні поля в атмосфері. . У більшості випадків вертикальна складова електричного поля в атмосфері значно перевершує його горизонтальні складові, що відповідає негативному заряду земної поверхні. Середня поверхнева щільністьЕлектричного заряду Землі дорівнює йСЦйя = = -3,45-10 од. СДСЕ/сл. Повний заряд Землі дорівнює Q = -17-10 од. СГСЕ = -5,7-10 к. Наведені значення отримані у припущенні, що середній, вер-Згикальний, градієнт електричного потенціалу, біля земної поверхні дорівнює 130 м.

З усіх гіпотез, висловлених з цього питання, нині більш менш серйозно беруться до уваги лише такі дві. По першій, негативний заряд землі підтримується потоком дуже швидких електронів або інших елементарних, що йде від сонця. негативних частинок, що вільно проникають до поверхні землі, не виробляючи іонізації атмосфери. Труднощі, що зустрічаються цією гіпотезою, полягають у поясненні відсутності такої іонізації, а також у тому, що всі спроби виявити цей потік негативних частинок досі не мали успіху. За другою гіпотезою

Атмосферна електрика стала предметом численних дослідженьнайповніші дані зібрані в книгах Трейна і Короніті. Хоча концентрації іонів у верхній частині атмосфери від 80 км і вище (тобто вище-шару) порівняно добре відомі, опубліковані дані по іонних концентраціях та концентрації вільних електронівдля нижньої частини атмосфери дуже сильно відрізняються в інтервалі висот від 40 до 90 км. Нижче 40 км позначається вплив погоди та географічного розташування. На рис. 2 ми наводимо зведені дані, запозичені з різних джерел. З них видно, що іони породжуються космічним випромінюванням на всіх висотах і що повний об'ємний заряд у нижніх шарах атмосфери обумовлений дрейфом заряджених частинок різної рухливості у напрямку до поверхні Землі. Іонізація у близьких до Землі шарах атмосфери може також походити від радіоактивності земної кори. Заряд Землі змінюється від наявності у земній атмосфері тліючих і грозових розрядів. Такахасі досліджував термоелектричний ефект для льоду та навів значення енергії активації

Електричний стан земної атмосферивстановлюється в результаті динамічної рівноваги в кожному елементі об'єму заряджені частинки постійно утворюються знову під дією ряду іонізаторів, постійно рекомбінують і постійно відносяться вертикальним електричним струмом. У цьому динамічному рівновазі ще зовсім зрозумілий одне питання причина сталості (у середньому) земного полц, пов'язаного з сталістю заряду земної поверхні. Дійсно, як не мала щільність вертикального струму г, цей струм мав би дуже швидко компенсувати негативний заряд землі і поле мало би швидко зникнути.

Гроза. Блискавка.

Прикметник "грізний" утворено від іменника "гроза". Після такого тонкого лінгвістичного спостереження та глибокодумного висновку одразу згадуються чудові вірші Ф.І. Тютчева: "Люблю грозу на початку травня..." Звичайно, гроза буває будь-якої пори року, навіть узимку, але навесні, коли природа цвіте, гроза особливо гарна, що й помітив співає.

Що ж є красиве, величне і одночасно небезпечне явищеприроди, зване грозою? Про це вчені та прості людизамислювалися давно. Не розуміючи причин сутності грози, люди в давні часипостійно відчували священний страх перед цим явищем природи. І було від чого жахатися: наслідками сильних гроз нерідко бували руйнування житла і господарських будівель, пожежі, загибель людей і свійських тварин.

Лише у XVIII столітті вчені встановили, що блискавка – це іскровий розряд атмосферної електрики. Вивченням атмосферної електрики займалися багато вчених, зокрема М.В. Ломоносов, який висловив правильну здогад про вертикальні течії в атмосфері та появу електричних зарядів на хмарах. На дослідах, проведених у 1752-1753 роках, М.В. Ломоносов та американський дослідник та державний діячВеніамін Франклін (1706-1790) одночасно і незалежно один від одного довели, що грозова блискавка - це гігантська електрична іскра, яка нічим крім розмірів і, відповідно, енергії не відрізняється від іскри, що проскакує між кулями лабораторної електричної машини.

Ломоносов побудував "громову машину", що була конденсатором, який заряджався атмосферною електрикою через провід, кінець якого був піднятий над землею на високому жердині. Конденсатор перебував у кабінеті Ломоносова. Під час грози можна було витягувати іскри з конденсатора, коли наближалися до нього руками. Під час таких дослідів у 1753 році на очах у Ломоносова загинув друг, німецький, який працював разом з ним. вчений ГеоргРіхман.

Не менш небезпечний досвід проводив в Америці приблизно водночас Франклін. Він запустив під час грози на мотузці паперового змія, який був забезпечений залізним вістрям. До нижнього кінця мотузки був прив'язаний металевий предмет (дверний ключ). Коли мотузка намокла і перетворилася на провідник електричного струму, Франклін зміг витягти з ключа електричні іскриі зарядити лейденські банки для подальших дослідівз електричною машиною. Зрозуміло, що Франклін дуже ризикував, т.к. блискавка могла вдарити у змій, і тоді електричний струм великої величини пройшов би в землю через тіло експериментатора.

Досліди Ломоносова та Франкліна показали, що грозові хмари сильно заряджені електрикою.

Надалі було встановлено, різні частини грозового хмари несуть заряди різних знаків. Найчастіше нижня частина хмари (навернена до землі) буває заряджена негативно, а верхня позитивно. Нагадаємо, що Земля в цілому має негативний заряд. Якщо дві хмари зближуються різноіменно зарядженими частинами, між ними проскакує блискавка. Але грозовий розряд може статися й інакше. Проходячи над землею, грозова хмара створює її поверхні великі індукційні заряди. Хмара і поверхня землі утворюють дві обкладки великого конденсатора. Різниця потенціалів між хмарою та землею досягає величезних значень, Що досягають сотень мільйонів вольт, і в повітрі виникає сильне електричне поле. Якщо напруженість цього поля досягає певної межі, відбувається пробій, тобто. блискавка вдаряє в землю. Про можливі наслідкитакого удару для людей та навколишніх предметів ми вже згадували.

Численні та багаторічні дослідження показують, що іскровий розряд у блискавці має такі середні параметри:

Напруга між хмарою та землею – 100 000 000 (сто мільйонів) вольт;
Сила струму в блискавці – 100 000 (сто тисяч) ампер;
Тривалість електричного розряду – 10 -6 (одна мільйонна) секунди;
Діаметр каналу, що світиться - 10-20 см.

Грім, що виникає після блискавки, пояснюється тим, що повітря всередині та навколо каналу блискавки сильно нагрівається та швидко розширюється, створюючи звукові хвилі. Коли ці хвилі відбиваються від хмар чи об'єктів лежить на поверхні землі, виникає луна, сприймається нашим слухом як громові гуркіт. Нищівний гуркіт цих гуркотів побічно говорить про те, наскільки жахливі значення електричних величин, що породили блискавку.

Електричне поле землі.

Дослідниками встановлено, що між різними точкамиземної атмосфери, що знаходяться на різній висоті, Є різницю потенціалів, тобто. біля земної поверхні існує електричне поле. Величина зміни потенціалу з висотою різна в різний часроку та для різних місцевостей і має поблизу земної поверхні середнє значення 130 вольт на кожен метр. Інакше кажучи, напруженість поля поблизу Землі дорівнює 1,3 в/див. У міру підйому над Землею поле це швидко слабшає, і вже на висоті 1 км напруженість його дорівнює лише 0,4 в/см, а на висоті 10 км воно стає дуже слабким. Знак цієї зміни відповідає негативному заряду Землі. Таким чином, ми постійно живемо та працюємо в електричному полі досить значної напруженості.

Оскільки поле поблизу Землі має напруженість близько 130 в/м, то між точками, в яких знаходяться голова та ноги кожного з нас, мала б бути напруга понад 200 вольт. Чому ж ми не відчуваємо цього поля, тоді як дотик до провідника, включеного в мережу з напругою 100-120 вольт, може виявитися не просто болючим, а й смертельно небезпечним? Виявляється, справа в тому, що тіло людини є провідником і тому поверхня його в полі при рівновазі зарядів має бути еквіпотенційною поверхнею, тобто. такий, для будь-якої пари точок якої різниця потенціалів дорівнює нулю. Тому між окремими точками поверхні тіла (головою та ногами) не може бути різниці потенціалів. Земна куля в цілому є провідником, тому поверхня Землі є також еквіпотенційною поверхнею.

Дослідне дослідженняелектричного поля Землі та відповідні розрахунки показують, що Земля в цілому має негативний заряд, середня величинаякого оцінюється у півмільйона кулонів (близько 4,5x10 5 ). Цей заряд підтримується приблизно незмінним завдяки низці процесів у атмосфері Землі та поза нею (у світовому просторі), які ще далеко не повністю з'ясовані.

Де розташовані відповідні позитивні заряди? Ці заряди у так званій іоносфері, тобто. у шарі іонізованих (позитивно заряджених) молекул, що знаходиться за кілька десятків кілометрів над Землею. Об'ємний позитивний заряд цього шару атмосфери компенсує негативний заряд Землі. Лінії земного електричного поля йдуть від цього шару до Землі (від позитивного заряду до негативного).

Веселка.

Зазвичай після дощу на небі з'являється веселка, ця барвиста арка з води та світла. З незапам'ятних часів веселка хвилювала уми дослідників та міфотворців. Аристотель, наприклад, вважав веселку відбитком сонячного світлахмари. Це, звичайно, надто велике спрощення дійсного явища. за сучасним уявленнямбіле світло є сумішшю різних випромінюваньзі своїми довжинами хвиль. Потрапляючи у зважену в повітрі водяну крапельку, промінь білого світлапереломлюється як у призмі. Потрапляючи на внутрішню стінку краплі, він відбивається і розпадається на одноколірні випромінювання, які під різними кутамипрямують до протилежної стінки. Ці випромінювання при виході назовні мають колір, що відповідає їх власній довжині хвилі. Вони й утворюють різнокольорову палітру веселки. За допомогою точних приладів дослідники визначили, що кут відбиття червоного променя дорівнює 137 про 58 `, фіолетового - 139 про 43`. Так виникає тендітна, сувора послідовність кольорів, що незмінно повторюється: по внутрішньому краю веселки - фіолетовий, поступово переходить в синій, зелений, жовтий, помаранчевий, і по зовнішньому краю - червоний.

Так само синій ореол над далекими вершинами або над морським горизонтом виникає при зіткненні променів певної довжинихвилі з частинками, утвореними молекулами повітря. Якби світло не відбивалося від крапель і частинок, то небо здавалося б нам таким самим чорним, як і міжпланетний простір, який спостерігають космонавти за межами земної атмосфери.

Наукове поясненнявеселки дав ще 1635 року Рене Декарт у своїй праці «Метеори» у розділі «Про веселку», представленій на нашому сайті.

Світлові хвилі- Це електромагнітні коливання. Сприйняті оком і оброблені мозком, вони створюють тривимірну яскраву картину світу, що сприймається нами. Веселка – це впорядкована серія електромагнітних коливаньз довжинами хвиль від 8x10-5 см для червоного кольору до 4x10-5 см для фіолетового. Довжини хвиль інших кольорів перебувають у проміжку між зазначеними величинами. Людське око - це немислимо складний фізичний прилад, здатний виявляти різницю в кольорі, навіть у відтінках кольору, яким відповідає зовсім незначна різниця в довжині світлових хвиль: близько 10 -6 (близько однієї мільйонної!) сантиметра. Взагалі кажучи, в природі ніяких барв не існує, є лише хвилі різної довжини. Видимо нами кольори - це виміряна оком і витлумачена мозком енергія світлової хвилі. Дивовижна гра фарб реалізується нашим оком лише у вузькій смузі частот світлових коливань. А як міг виглядати навколишній світ, якби людському окубув доступний ширший спектр частот для переведення їх у колірну гаму? Таку ситуацію ми уявити не в змозі.

Нині ж кілька слів про інші явища природи, пов'язані з функціонуванням біосфери. Продовжуючи тему атмосферних опадів необхідно сказати про снігопади і випадання граду. Фізично обидва види опадів єдині, т.к. є випадання з хмар тієї ж води, перетвореної низькими температурамиповітря в інше агрегатний стан. У разі підвищення температури приблизно до 0 про -1 про Цельсія сніг і град знову перетворюється на воду, тобто. у рідку фазу.

Для землеробів рясні снігопади на початку зими - ознака гарного майбутнього врожаю: адже насіння озимих тепер добре вкрите морозами. "Сніг глибокий - і хліб хороший" - так здавна говорили в російських селах. А вкриті снігом дерева нагадують чарівну. зимову казку. Скільки радості у дітей, коли вони мають можливість зліпити снігову бабу, або пограти у сніжки!

Але не лише радість приносять снігопади. Якщо вони надто рясні, тривалі і завзяті - чого вже тут хорошого. Метрові замети та замети на дорогах, перерви в роботі наземного та повітряного транспорту, обриви електропроводів, сходи снігових лавину горах, що нерідко призводять до полону, а іноді і загибелі людей у ​​сніговій масі. Для диких тварин і птахів важко пошук корму. Все це ми спостерігаємо і переживаємо майже щороку у найрізноманітніших районах земної кулі.

Великий град, особливо якщо він випадає навесні, здатний завдати великої шкоди врожаю садів і полів, а то й спричинити пошкодження будівель, автомобілів, що стоять під просто небаі т.д.

Електричне поле Землі,природне електричне поле Землі як планети, яке спостерігається в твердому тіліЗемлі, в морях, в атмосфері та магнітосфері. е. п. 3. обумовлено складним комплексом геофізичних явищ. Розподіл потенціалу поля несе в собі певну інформацію про будову Землі, про процеси, що протікають у нижніх шарах атмосфери, в іоносфері, магнітосфері, а також у ближньому міжпланетному просторіта на Сонце.

Методика виміру Е. п. 3. визначається тим середовищем, в якому спостерігається поле. Найбільш універсальний спосіб - визначення різниці потенціалів за допомогою рознесених у просторі електродів. Цей спосіб застосовується під час реєстрації земних струмів (див. Телуричні струми ), при вимірі з літальних апаратівелектричного поля атмосфери, а з космічних апаратів- магнітосфери та космічного простору(при цьому відстань між електродами має перевищувати дебаєвський радіус екранування у космічній плазмі, тобто складати сотні метрів).

Існування електричного поля в атмосфері Землі пов'язане в основному з процесами іонізації повітря і просторовим поділом позитивних і негативних електричних зарядів, що виникають при іонізації. Іонізація повітря відбувається під дією космічних променів ультрафіолетового випромінюванняСонця; випромінювання радіоактивних речовин, що є на поверхні Землі та в повітрі; електричних розрядівв атмосфері і т. д. Багато атмосферні процеси: конвекція утворення хмар, опади та інші - призводять до часткового поділу різноіменних зарядів та виникнення атмосферних електричних полів (див. Атмосферна електрика ). Щодо атмосфери поверхня Землі заряджена негативно.

Існування електричного поля атмосфери призводить до виникнення струмів, атмосфера, що розряджає електричний «конденсатор» - Земля. В обміні зарядами між поверхнею Землі та атмосферою значну роль відіграють опади. У середньому опади приносять позитивних зарядів у 1,1-1,4 рази більше, ніж негативних. Витік зарядів з атмосфери заповнюється також рахунок струмів, пов'язаних з блискавками і набряком зарядів з гострих предметів (гострий). Баланс електричних зарядів, що приносяться на земну поверхню площею 1 км 2 за рік, можна характеризувати такими даними:

Струм провідності + 60 до/(км 2 · рік)

Струми опадів + 20 »

Розряди блискавок – 20 »

Струми з вістрям – 100 »

__________________________

Усього – 40 до/(км 2 · рік)

На значній частині земної поверхні - над океанами - струми з вістрі виключаються, і тут буде позитивний баланс. Існування статичного негативного заряду лежить на поверхні Землі (близько 5,7× 10 5 до) говорить про те, що ці струми в середньому збалансовані.

Електричні поля в іоносфері обумовлені процесами, що протікають як верхніх шарахатмосфери, і у магнітосфері. Приливні рухи повітряний мас, Вітри, турбулентність - все це є джерелом генерації електричного поля в іоносфері завдяки ефекту гідромагнітного динамо (див. Земний магнетизм ) Прикладом може бути сонячно-добова електрична струмова система, що викликає поверхні Землі добові варіації магнітного поля. Величина напруженості електричного поля в іоносфері залежить від розташування точки спостереження, часу доби, загального станумагнітосфери та іоносфери, від активності Сонця. Вона коливається від кількох одиниць до десятків мв/м,а у високоширотній іоносфері досягає ста і більше мв/м.При цьому сила струму сягає сотень тисяч ампер. Через високу електропровідність плазми іоносфери та магнітосфери вздовж силових ліній магнітного поля Землі електричного поля іоносфери переносяться в магнітосферу, а магнітосферні поля в іоносферу.

Одним з безпосередніх джерелелектричного поля в магнітосфері є сонячний вітер. При обтіканні магнітосфери сонячним вітром виникає ЕДС Е= v´ b^ , де b ^ - нормальна компонента магнітного поля на поверхні магнітосфери, v - Середня швидкістьчастинок сонячного вітру.

Ця ЕДС викликає електричні струми, що замикаються зворотними струмами, поточними поперек хвоста магнітосфери (див. Земля ). Останні породжуються позитивними просторовими набоями на ранковому боці хвоста магнітосфери і негативними - на його вечірній стороні. Величина напруженості електричного поля поперек хвоста магнітосфери досягає 1 мв/м.Різниця потенціалів поперек полярної шапки становить 20-100 кв.

Ще один механізм збудження ЕДС у магнітосфері пов'язаний з колапсом протилежно спрямованих силових ліній магнітного поля в хвостовій частині магнітосфери; енергія, що звільняється при цьому, викликає бурхливе переміщення магнітосферної плазми до Землі. При цьому електрони дрейфують навколо Землі до ранкової сторони, протони – до вечірньої. Різниця потенціалів між еквівалентними центрами об'ємних зарядівдосягає десятків кіловольт. Це поле протилежне за напрямом поля хвостової частини магнітосфери.

З дрейфом частинок безпосередньо пов'язане існування кільцевого магнітосферного струму навколо Землі. У періоди магнітних бур і полярних сяйв електричні поля та струми в магнітосфері та іоносфері зазнають значних змін.

Магнітогідродинамічні хвилі, що генеруються в магнітосфері, поширюються природними хвилеводними каналами вздовж силових лініїмагнітного поля Землі Потрапляючи в іоносферу, вони перетворюються на електромагнітні хвилі, які частково доходять до Землі, а частково поширюються в іоносферному хвилеводі і згасають, На Землі ці хвилі реєструються залежно від частоти коливань чи 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 та магнітосфері, індукує електричне поле в земній корі. Напруженість електричного поля в приповерхневому шарі кори коливається в залежності від місця та електричного опорупорід у межах від кількох одиниць до кількох сотень мв/км,а під час магнітних бур посилюється до одиниць і навіть десятків в/км.Взаємопов'язані змінні магнітне та електричне поля Землі використовують для електромагнітного зондування у розвідувальній геофізиці, а також для глибинного зондування Землі.

Певний внесок у Е. н. З. вносить контактну різницю потенціалів між породами різної електропровідності (термоелектричний, електрохімічний, п'єзоелектричний ефекти). Особливу роль при цьому можуть грати вулканічні та сейсмічні процеси.

Електричні поля в морях індукуються змінним магнітним полем Землі, а також виникають під час руху провідної морської води (морських хвильта течій) у магнітному полі. густина електричних струміву морях досягає 10 -6 а/м 2 . Ці струми можуть бути використані як природні джерелазмінного магнітного поля для магнітоварійного зондування на шельфі та в морі.

Питання про електричному зарядіЗемлі як джерела електричного поля у міжпланетному просторі остаточно не вирішено. Вважається, що Земля як планета електрично нейтральна. Однак ця гіпотеза вимагає свого експериментального підтвердження. Перші виміри показали, що напруженість електричного поля в міжземному міжпланетному просторі коливається в межах від десятих часток до декількох десятків мв/м.

Літ.:Тихонов А. Н. Про визначення електричних характеристикглибоких верств земної кори, «Докл. АН СРСР», 1950, т. 73 № 2; Тверський П. Н., Курс метеорології, Л., 1962; Акасофу С. І., Чепмен С., Сонячно-земна фізика, пров. з англ., Ч. 2, М., 1975.

Ю. П. Сізов.