1.10. Электромагнитные взаимодействия в природе

Процесс протекания электрического тока через газ называют газовым разрядом.

Выделяют несколько видов газовых разрядов: искровой, коронный, тлеющий, дуговой.

Электричество в атмосфере. Как уже упоминалось, поверхность Земли заряжена отрицательно. Над поверхностью Земли существует электрическое поле. Измерения показывают, что с увеличением высоты над поверхностью Земли поле становится слабее. На высоте примерно 50 км поле едва заметно. Примерно на этой высоте расположена проводящая оболочка Земли, состоящая из положительно заряженных ионов, — ионосфера. Разность потенциалов между поверхностью Земли и верхом атмосферы равна около 400 кВ. Под действием электрического поля к Земле все время течет слабый электрический ток. Плотность электрического тока мала — через каждый квадратный метр параллельно земной поверхности проходит около 10^-12А. Носителем заряда атмосферного электрического тока являются ионы, которые обеспечивают проводимость. Ионы образуются из электрически нейтральных молекул воздуха вокруг Земли. Источником ионов является радиоактивность некоторых элементов, которые имеются в земной коре. Кроме того, большая часть проводящих ионов возникает благодаря действию космического излучения. Ионизация нейтральных молекул воздуха возникает также под влиянием Солнца. Количество ионов в различных местах разное, поэтому проводимость воздуха переменчива. Она растет с высотой, так как с высотой растет ионизация воздуха космическими лучами.

Электрический ток, достигающий земной поверхности, несет положительный заряд . Таким образом, отрицательный заряд Земли должен бы уменьшаться, но этого не происходит. Отрицательный заряд Земли поддерживается молниями.

!Молния — гигантский искровой разряд. Он сопровождается звуковыми явлениями - громом. На Земле каждые сутки гремит около 300 гроз.

Верхушка грозового облака заряжена положительно, а нижняя часть отрицательно. Заряда нижней части хватает на то, чтобы создать между ней и поверхностью земли разность потенциалов в 20, 30 и даже 100 миллион вольт. Эти огромные напряжения пробивают воздух и создают гигантский разряд. При пробое отрицательный заряд с нижней части тучи переносится зигзагами молнии на Землю. Молния бьет между одной частью тучи и другой, или между одной тучей и другой, или между тучей и Землей. Таким образом, поддерживается отрицательный заряд поверхности Земли.

Магнитное поле Земли. Со времен Гильберта стало известно, что Земля представляет собой гигантский магнит. Согласно современным представлениям магнитное поле Земли создается конвективными движениями электропроводящего вещества в ее жидком металлическом ядре.

Южный магнитный полюс Земли находится в северном полушарии. Северный магнитный полюс находится в южном полушарии. Географические полюса не совпадают с ее геомагнитными по­люсами. Магнитная ось наклонена к оси вращения земли на 11,5°. Средняя магнитная индукция вблизи земной поверхности составляет 5 10^-5 Тл. На магнитных полюсах она больше, а на экваторе меньше.

!Магнитосфера — область околоземного пространства, в которой со­средоточено магнитное поле Земли.

Магнитное поле Земли не остается постоянным, оно испытывает медленные изменения во времени. Через достаточно большие промежутки времени могут происходить изменения расположения магнитных полюсов на противоположные (инверсии). За последние 30 млн. лет среднее время между инверсиями составляет около 150 тысяч лет. Она защищает нашу планету от губительных для живых opганизмов космических излучений, представляющих собой потоки электронов, протонов и других заряженных частиц. Эти частицы захватываются геомагнитным полем и движутся по спиральным траекториям вдоль его силовых линий.

Эти потоки заряженных частиц образуют радиационные пояса, окружающие нашу планету. Многие из этих частиц имеют солнечное происхождение: разреженные внешние плазменные слои атмосферы Солнца, расширяясь в межпланетное пространство, образуют солнечный ветер. Во время увеличения солнечной активности интенсивность солнечного ветра возрастает. При этом частицы солнечного ветра ионизируют верхние слои атмосферы в северных широтах и вызывают там свечения — полярные сияния. Под действием усиленного солнечного ветра возникают значительные изменения магнитного поля Земли — магнитные бури. Магнитные бури продолжаются обычно от 6 до 12 часов, а затем характеристики магнитного поля Земли восстанавливаются.

Магнитные бури оказывают негативное влияние на человека. Ещё в 1928 г. А. Л. Чижевский (1897-1964 гг.) указывал на то, что солнечная активность влияет на возникновение несчастных случаев, увеличивается травматизм на транспорте и производстве. Молодой и здоровый организм легко адаптируется и хорошо переносит магнитные бури, но у части населения магнитные бури не редко сопровождаются головными болями, бессонницей, плохим самочувствием, пониженным жизненным тонусом, перепадами давления и другими проявлениями.