Cum să obțineți energie din fulgere. Surse de energie – furtuni (fulgere)

Astăzi, întreaga lume este alimentată cu energie electrică prin arderea cărbunelui și a gazului (combustibili fosili), exploatarea fluxurilor de apă și controlul reacțiilor nucleare. Aceste abordări sunt destul de eficiente, dar în viitor va trebui să le abandonăm, îndreptându-ne spre o astfel de direcție precum energia alternativă.

O mare parte din această nevoie se datorează faptului că combustibilii fosili sunt limitati. În plus, metodele tradiționale de producere a energiei electrice sunt unul dintre factorii poluării mediului. De aceea lumea are nevoie de o alternativă „sănătoasă”..

Oferim versiunea noastră a metodelor netradiționale TOP de generare a energiei, care în viitor poate deveni un înlocuitor pentru centralele convenționale.

locul 7. Energie distribuită

Înainte de a lua în considerare sursele alternative de energie, să ne uităm la un concept interesant care în viitor poate schimba structura sistemului energetic.

Astăzi, electricitatea este produsă în stații mari, transmisă la rețelele de distribuție și livrată la casele noastre. Abordarea distribuită implică treptat respingerea producției centralizate de energie electrică. Acest lucru se poate realiza prin construirea unor surse de energie mici în imediata apropiere a consumatorului sau grupului de consumatori.

Următoarele pot fi folosite ca surse de energie:

• centrale cu microturbine;
• centrale cu turbine cu gaz;
• cazane cu abur;
• panouri solare;
• turbine eoliene;
• pompe de caldura, etc.

Astfel de minicentrale pentru locuință vor fi conectate la rețeaua generală. Acolo va curge excesul de energie și, dacă este necesar, rețeaua electrică va putea compensa lipsa de energie, de exemplu, atunci când panourile solare funcționează mai rău din cauza vremii înnorate.

Cu toate acestea, implementarea acestui concept astăzi și în viitorul apropiat este puțin probabilă, dacă vorbim de o scară globală. Acest lucru se datorează în primul rând costului ridicat al tranziției de la energia centralizată la energia distribuită.

locul 6. Energia fulgerului

De ce să generați energie electrică când o puteți „prinde” pur și simplu din aer? În medie, un fulger este de 5 miliarde J de energie, ceea ce echivalează cu arderea a 145 de litri de benzină. Teoretic, centralele electrice cu fulgere vor reduce semnificativ costul energiei electrice.

Totul va arăta astfel: stațiile sunt situate în regiuni cu activitate de furtună crescută, „colectează” descărcări și stochează energie. După aceasta, energia este furnizată rețelei. Puteți prinde fulgere cu ajutorul paratrăsnetului gigant, dar principala problemă rămâne - să acumulați cât mai multă energie de fulger într-o fracțiune de secundă. În stadiul actual, este imposibil să se facă fără supercondensatori și convertoare de tensiune, dar în viitor poate apărea o abordare mai delicată.

Dacă vorbim despre electricitate „din aerul subțire”, nici măcar nu se poate aminti de adepții formării energiei libere. De exemplu, Nikola Tesla la un moment dat se presupune a demonstrat un dispozitiv pentru generarea de curent electric din eter pentru a opera o mașină.

locul 5. Arderea combustibililor regenerabili

În loc de cărbune, centralele electrice pot arde așa-numitele biocombustibil " Acestea sunt materii prime prelucrate vegetale și animale, deșeuri ale organismelor și unele deșeuri industriale de origine organică. Exemplele includ lemn de foc obișnuit, așchii de lemn și biomotorină găsite la benzinării.

În sectorul energetic, așchiile de lemn sunt cele mai des folosite. Este colectat în timpul producției de tăiere sau prelucrare a lemnului. După măcinare, este presat în pelete de combustibil și sub această formă este trimis la centrale termice.

Până în 2019, construcția celei mai mari centrale electrice care va funcționa cu biocombustibil ar trebui să fie finalizată în Belgia. Conform previziunilor, va trebui să producă 215 MW de energie electrică. Este suficient pentru 450.000 de case.

Fapt interesant! Multe țări practică cultivarea așa-numitelor „păduri energetice” - copaci și arbuști care sunt cel mai potrivit pentru nevoile energetice.

Este încă puțin probabil ca energia alternativă să se dezvolte în direcția biocombustibililor, deoarece există soluții mai promițătoare.

locul 4. Centrale maremomozoare și valurilor

Centralele hidroelectrice tradiționale funcționează pe următorul principiu:

1. Presiunea apei ajunge la turbine.
2. Turbinele încep să se rotească.
3. Rotația este transmisă generatoarelor care generează energie electrică.

Construcția hidrocentralelor este mai costisitoare decât centralele termice și este posibilă doar în locurile cu rezerve mari de energie apei. Dar principala problemă este daunele aduse ecosistemelor din cauza necesității de a construi baraje.

Centralele mareomotrice funcționează pe un principiu similar, dar utilizați fluxul și refluxul mareelor ​​pentru a genera energie.

Tipurile de energie alternativă „apă” includ o direcție atât de interesantă precum energia valurilor. Esența sa se rezumă la generarea de electricitate prin utilizarea energiei valurilor oceanului, care este mult mai mare decât energia mareelor. Cea mai puternică centrală a valurilor de astăzi este Pelamis P-750 , care produce 2,25 MW de energie electrică.

Legănându-se pe valuri, aceste convectoare uriașe („șerpi”) se îndoaie, determinând mișcarea pistoanelor hidraulice din interior. Ei pompează ulei prin motoare hidraulice, care la rândul lor antrenează generatoare electrice. Electricitatea rezultată este livrată la țărm printr-un cablu care este așezat de-a lungul fundului. În viitor, numărul de convectoare va fi mărit de multe ori, iar stația va putea genera până la 21 MW.

locul 3. Stații geotermale

Energia alternativă este, de asemenea, bine dezvoltată în direcția geotermală. Centralele geotermale generează energie electrică prin conversia efectivă a energiei pământului sau, mai exact, a energiei termice a surselor subterane.

Există mai multe tipuri de astfel de centrale electrice, dar în toate cazurile se bazează pe aceeași principiul de funcționare: Aburul dintr-o sursă subterană se ridică în puț și rotește o turbină conectată la un generator electric. Astăzi, o practică comună este atunci când apa este pompată într-un rezervor subteran la o adâncime mare, unde se evaporă sub influența temperaturilor ridicate și intră în turbine sub formă de abur sub presiune.

Zonele cu un număr mare de gheizere și izvoare termale deschise, care sunt încălzite de activitatea vulcanică, sunt cele mai potrivite pentru scopuri de energie geotermală.

Deci, în California există un întreg complex geotermal numit „ Gheizere " Acesta reunește 22 de stații care generează 955 MW. Sursa de energie în acest caz este o cameră de magmă cu un diametru de 13 km la o adâncime de 6,4 km.

locul 2. Centrale eoliene

Energia eoliană este una dintre cele mai populare și promițătoare surse de producere a energiei electrice.

Principiul de funcționare al generatorului eolian este simplu:

• palele se rotesc sub influența forței vântului;
• rotația este transmisă generatorului;
• generatorul produce curent alternativ;
• Energia rezultată este de obicei stocată în baterii.

Puterea unui generator eolian depinde de lungimea palelor și de înălțimea acestuia. Prin urmare, acestea sunt instalate în zone deschise, câmpuri, dealuri și în zona de coastă. Instalațiile cu 3 lame și o axă verticală de rotație funcționează cel mai eficient.

Fapt interesant! Energia eoliană este de fapt un tip de energie solară. Acest lucru se explică prin faptul că vânturile apar din cauza încălzirii neuniforme a atmosferei și a suprafeței pământului de către razele soarelui.

Pentru a face o moară de vânt, nu aveți nevoie de cunoștințe profunde de inginerie. Astfel, mulți meșteri și-au putut permite să se deconecteze de la rețeaua electrică generală și să treacă la energie alternativă.

Vestas V-164 este cel mai puternic generator eolian de astăzi. Produce 8 MW.

Pentru a produce energie electrică la scară industrială, se folosesc centrale eoliene, formate din multe turbine eoliene. Cea mai mare este centrala electrică" Alta ", situat în California. Puterea sa este de 1550 MW.

1 loc. Centrale solare (SPP)

Energia solară are cele mai mari perspective. Tehnologia de conversie a radiației solare folosind fotocelule se dezvoltă de la an la an, devenind din ce în ce mai eficientă.

În Rusia, energia solară este relativ slab dezvoltată. Cu toate acestea, unele regiuni arată rezultate excelente în această industrie. Luați Crimeea, de exemplu, unde funcționează mai multe centrale solare puternice.

Este posibil să se dezvolte în viitor energie spațială. În acest caz, centralele solare vor fi construite nu pe suprafața pământului, ci pe orbita planetei noastre. Cel mai important avantaj al acestei abordări este că panourile fotovoltaice vor putea primi mult mai multă lumină solară, deoarece acest lucru nu va fi împiedicat de atmosferă, vreme și anotimpuri.

Concluzie

Energia alternativă are mai multe domenii promițătoare. Dezvoltarea sa treptată va duce mai devreme sau mai târziu la înlocuirea metodelor tradiționale de generare a energiei electrice. Și nu este deloc necesar ca doar una dintre tehnologiile enumerate să fie utilizată în întreaga lume. Vezi videoclipul de mai jos pentru mai multe detalii.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru

Postat la http://www.allbest.ru

Surse alternative de energie. Centrală electrică de fulgere

INTRODUCERE

1.2 Probleme ale dezvoltării energetice

2.1 DEZVOLTAREA SURSELOR ALTERNATIVE DE ENERGIE

3. CENTRALĂ CU FULNER

3.1 Centrală electrică de trăsnet

INTRODUCERE

Mulți ani de cercetări au arătat că rezervele multor tipuri de surse de energie organică nu sunt nesfârșite. Se epuizează în fiecare an în cantități mari în funcție de consumul lor. Aceste descoperiri au condus la multe întrebări în căutarea de noi surse de energie. Între timp, toate sursele de energie au fost împărțite în două categorii principale. Toate rezervele de combustibil existente pentru generarea de energie sunt împărțite în două tipuri principale:

Regenerabile;

Neregenerabil.

În acest sens, căutarea de noi zăcăminte și de noi tipuri de combustibil joacă în prezent un rol principal în furnizarea de energie întregii lumi și a instalațiilor vitale individuale. Totuși, zăcămintele noi sunt, de asemenea, epuizate, iar sursele alternative de energie precum energia eoliană și solară sunt exploatate doar în condiții favorabile și necesită costuri considerabile în echipamente și exploatare. Acest lucru se datorează instabilității lor mai mari și modificărilor indicatorilor de performanță în timpul funcționării.

Uriașul avantaj al energiei alternative este „puritatea” energiei primite și produse. La urma urmei, este extras din surse naturale: valuri, maree, grosimea Pământului. Toate fenomenele și procesele naturale sunt saturate cu energie. Sarcina umanității este să o îndepărteze și să o transforme în electricitate. Întrebarea despre ce se va întâmpla cu Pământul când energia va pompa în terawați nu deranjează încă mințile. Deci, putem spune că sarcina este clară. Rămâne de dezvoltat aceste industrii.

1. SURSE DE ENERGIE CLASICE

Extragerea resurselor Pământului se apropie de sfârșit. La urma urmei, aproape toate sursele de combustibil organic se reproduc foarte lent sau deloc. În același timp, omenirea este obișnuită să ia doar resursele cheltuite, dar nu să reînnoiască. Prin urmare, problema epuizării energetice a Pământului nu a îngrijorat în mod deosebit lumea, cu excepția publicului și a diverselor organizații verzi, care își scutură degetele doar dacă aruncă o bucată de hârtie în stradă sau nu sting focul. Prin urmare, până în prezent, corporațiile energetice rezolvă problema doar prin căutarea de noi zăcăminte. Cu toate acestea, după cum știm, zăcămintele nou dezvoltate nu schimbă nimic, sau mai degrabă agravează și mai mult situația mediului.

Putem spune că căutarea de noi surse decurge într-un ritm măsurat: se cultivă elemente energetice, se extrag noi resurse pentru producerea de energie. La urma urmei, vor dura și un timp relativ scurt.

Energia este pe primul loc în utilizarea și transformarea energiei. De el depind decisiv potențialul economic al statelor și bunăstarea oamenilor. Are, de asemenea, cel mai puternic impact asupra mediului, epuizarea resurselor planetei și economia statelor. Este evident că rata consumului de energie nu se va opri în viitor și chiar va crește. Ca urmare, apar următoarele întrebări:

Ce impact au principalele tipuri de energie modernă (termă, apă, nucleară) asupra biosferei și elementelor sale individuale și cum se va schimba raportul acestor tipuri în balanța energetică pe termen scurt și lung;

Este posibil să se reducă impactul negativ asupra mediului al metodelor moderne (tradiționale) de obținere și utilizare a energiei;

Care sunt posibilitățile de producere a energiei folosind resurse alternative (netradiționale), cum ar fi energia solară, energia eoliană, apele termale și alte surse care sunt inepuizabile și prietenoase cu mediul.

Acest set de întrebări acoperă toate sferele activității umane. Putem spune că în prezent a fost stabilită sarcina problemei economice și de mediu. Timp pentru acțiune.

1.1 Tipuri de surse clasice de energie

Toate tipurile de combustibili energetici existente în natură sunt împărțite în solide, lichide și gazoase. În dispozitivele de încălzire, efectul termic al curentului electric este utilizat și pentru a încălzi lichidul de răcire. Unele grupuri de combustibili sunt la rândul lor împărțite în două subgrupe, dintre care un subgrup este combustibilul pe măsură ce este extras, iar acest combustibil se numește natural; a doua subgrupă este combustibilul care se obține prin prelucrarea sau îmbogățirea combustibililor naturali; se numește combustibil artificial.

Combustibilii solizi includ:

a) combustibil solid natural - lemn de foc, cărbune, antracit, turbă;

b) combustibil solid artificial - cărbune, cocs și combustibil pulverizat, care se obține prin măcinarea cărbunelui.

Combustibilii lichizi includ:

a) combustibil lichid natural - ulei;

b) combustibil lichid artificial - benzină, kerosen, motorină (motorină), păcură, gudron.

Combustibilii gazoși includ:

a) combustibil gazos natural - gaze naturale;

b) combustibil gazos artificial - gaz generator obtinut din gazeificarea diferitelor tipuri de combustibil solid (turba, lemn de foc, carbune etc.), cocs, furnal, iluminat, gaze asociate si alte gaze.

Toate tipurile de combustibili naturali organici constau din aceleași elemente chimice. Diferența dintre tipurile de combustibil este că aceste elemente chimice sunt conținute în combustibil în cantități diferite.

Elementele care alcătuiesc combustibilul sunt împărțite în două grupe.

Grupa 1: acestea sunt elementele care se ard singure sau susțin arderea. Astfel de elemente de combustibil includ carbon, hidrogen și oxigen.

Grupa 2: sunt acele elemente care nu se ard singure și nu contribuie la ardere, dar fac parte din combustibil; acestea includ azotul și apa.

Sulful ocupă un loc special printre aceste elemente. Sulful este o substanță inflamabilă și, atunci când este ars, eliberează o anumită cantitate de căldură, dar prezența sa în combustibil este nedorită, deoarece atunci când sulful arde, se eliberează dioxid de sulf, care trece în metalul încălzit și își înrăutățește proprietățile mecanice.

Cantitatea de energie termică pe care un combustibil o eliberează atunci când este ars este măsurată în calorii. Fiecare combustibil produce o cantitate diferită de căldură atunci când este ars. Cantitatea de căldură (calorii) care se eliberează în timpul arderii complete a 1 kg de combustibil solid sau lichid sau în timpul arderii a 1 m3 de combustibil gazos se numește puterea calorică a combustibilului sau puterea calorică a combustibilului. Puterea calorică a diferitelor tipuri de combustibil are limite largi. De exemplu, pentru păcură puterea calorică este de aproximativ 10.000 kcal/kg, pentru cărbune 3.000 - 7.000 kcal/kg. Cu cât puterea calorică a combustibilului este mai mare, cu atât combustibilul este mai valoros, deoarece va fi necesar mai puțin pentru a produce aceeași cantitate de căldură. Pentru a compara valoarea termică a combustibilului sau pentru a calcula consumul unui anumit combustibil, se utilizează o unitate de măsură comună sau un standard de combustibil. Combustibilul folosit ca atare unitate este cărbunele de la Moscova, care are o putere calorică de 7000 kcal/kg. Această unitate se numește combustibil standard. Pentru a face calcule și a compara consumul de combustibil al diferitelor valori calorice, este necesar să se cunoască puterea calorică a combustibilului. De exemplu, la proiectare, atunci când este necesar să se compare consumul de cărbune cu consumul de păcură și fezabilitatea construirii unei case de cazane pe cărbune sau cu păcură, este necesar să se ia în considerare un factor de corecție pentru puterea calorică a combustibilului.

Varietatea uriașă a resurselor de pe planetă este evidentă, dar imaginea lumii nu se schimbă prea mult.

1.3 Probleme ale dezvoltării energetice

Dezvoltarea societății industriale se bazează pe nivelul de producție și consum în continuă creștere a diferitelor tipuri de energie.

După cum se știe, baza producției de energie termică și electrică este, după cum sa menționat mai sus, procesul de ardere a resurselor energetice fosile - cărbune, petrol sau gaze, iar în energia nucleară - fisiunea nucleelor ​​atomilor de uraniu și plutoniu în timpul absorbția neutronilor.

Extracția, prelucrarea și consumul de resurse energetice, metale, apă și aer sunt în creștere odată cu marile cerințe ale umanității, în timp ce rezervele acestora sunt în scădere rapidă. Problema resurselor organice neregenerabile ale planetei este deosebit de acută.

Nu este greu de ghicit că resursele fosile organice, chiar și cu o probabilă încetinire a creșterii consumului de energie, vor fi consumate în mare măsură în viitorul foarte apropiat.

De asemenea, să menționăm că la arderea cărbunilor fosili și a petrolului, care au un conținut de sulf de aproximativ 2,5%, se produc anual până la 400 de milioane de tone de dioxid de sulf și oxizi de azot, ceea ce înseamnă 70 kg de substanțe nocive pentru fiecare locuitor al orașului. Pământ pe an.

Astfel, chiar și reducerea consumului și economisirea resurselor minerale nu vor putea contribui la evitarea unei catastrofe energetice. Dacă planeta nu devine nelocuabilă în viitorul apropiat, atunci nevoia critică de resurse energetice va fi satisfăcută.

Soluția rămâne în căutarea și implementarea surselor de energie nesfârșite sau regenerabile. Lupta împotriva deșeurilor și a emisiilor de tone de substanțe nocive și mortale și metale grele în atmosferă este de mare importanță.

După cum se știe deja, arderea combustibililor fosili este dăunătoare mediului. În prezent, sunt în curs de dezvoltare sisteme și dispozitive pentru purificarea emisiilor de produse de ardere în atmosferă. Printre dispozitive se numără următoarele:

Filtre pe duze Venturi;

Filtre labirint metalice;

Filtre volumetrice din fibre sintetice din materiale nețesute.

Metodele de curățare existente includ următoarele:

Metoda de adsorbție.

Metoda de post-ardere termică.

Metoda termocatalitică.

Desigur, astfel de fonduri sunt scumpe. În plus, întreținerea sistemului necesită personal înalt calificat.

2. SURSE DE ENERGIE ALTERNATIVE

Sursele alternative de energie (AES) reprezintă în prezent cea mai importantă soluție în ceea ce privește producția de energie electrică din combustibili fosili. Energia alternativă se bazează pe transformarea componentelor inițial prietenoase cu mediul, care, la rândul lor, reduce dramatic daunele producției de energie. Acestea includ energia:

Fluxuri și refluxuri;

Valurile marii;

Căldura internă a planetei etc.

Principalele motive care indică importanța unei tranziții rapide la surse alternative de energie:

Global-ecologic: astăzi este bine cunoscut și dovedit faptul că impactul nociv al tehnologiilor tradiționale de producere a energiei (inclusiv nuclear și termonuclear) asupra mediului, utilizarea lor duce inevitabil la schimbări climatice catastrofale deja în primele decenii ale secolului XXI.

Economic: trecerea la tehnologii alternative în sectorul energetic va păstra resursele de combustibil ale țării pentru prelucrare în industria chimică și în alte industrii. În plus, costul energiei produse de multe surse alternative este deja mai mic decât costul energiei din surse tradiționale, iar perioada de rambursare pentru construcția de centrale electrice alternative este mult mai scurtă. Prețurile la energia alternativă sunt în scădere, în timp ce prețurile la energia tradițională sunt în continuă creștere;

Social: dimensiunea și densitatea populației sunt în continuă creștere. În același timp, este dificil să găsești zone pentru construcția centralelor nucleare și a centralelor electrice raionale de stat unde producția de energie ar fi profitabilă și sigură pentru mediu. Faptele de creștere a cancerului și a altor boli grave în zonele în care sunt situate centralele nucleare, marile centrale electrice districtuale de stat și întreprinderile complexului de combustibil și energie sunt bine cunoscute; pagubele cauzate de hidrocentralele gigantice de câmpie sunt bine cunoscute. cunoscute – toate acestea cresc tensiunea socială.

În ciuda acestui fapt, tranziția la AES se desfășoară fără probleme. Multe surse de energie sunt instalate într-o anumită zonă, iar eficiența lor depinde de condițiile favorabile, timp și date. Un produs nou costă întotdeauna mult mai mult decât un produs stabilit. Prin urmare, instalarea și funcționarea sunt destul de costisitoare. Cu toate acestea, peste tot în lume este deja destul de comun să găsești turbine eoliene sau panouri solare pe acoperișul unei clădiri rezidențiale, adică AES au ajuns la aplicare în masă, ceea ce înseamnă că construcția va reduce în curând tarifele semnificativ. Nu uitați de megacorporațiile și companiile mici care există prin extragerea de minerale: petrol, gaze, cărbune și este puțin probabil ca acestea să înceteze să le extragă pentru a salva ecologia planetei. Prin urmare, pentru a asigura publicul, sunt achiziționate diverse tipuri de sisteme de curățare și filtrare pentru producția „murdară”. Dar acestea sunt doar, în cea mai mare parte, câteva companii și articole din ziare și pe internet.

2.1 Dezvoltarea surselor alternative de energie

Principalul avantaj al AES este producerea de energie inofensivă. Aceasta înseamnă că tranziția către sursele de energie regenerabilă poate schimba situația energetică și de mediu din lume. Energia obtinuta cu ajutorul surselor regenerabile de energie este gratuita.

Cele mai evidente dezavantaje ale adoptării lente a acestei categorii de producție de energie sunt: ​​finanțarea insuficientă și întreruperile operaționale. Acest lucru se datorează faptului că implementarea și producția lor este încă un proces foarte costisitor. Noutatea și lipsa de conștientizare pentru multe organizații sunt, de asemenea, semnificative. Mulți producători preferă centralele electrice care sunt dăunătoare și periculoase pentru sănătate și mediu datorită fiabilității și pregătirii lor pentru funcționare completă, mai degrabă decât sistemele costisitoare și „capricioase” de producere a energiei bazate pe surse regenerabile.

Întreruperea curentului este un dezavantaj semnificativ. De exemplu, producerea de energie solară este posibilă numai în timpul zilei. Prin urmare, cel mai adesea, împreună cu sursele alternative de energie, aceleași industrii dăunătoare sunt instalate pentru a compensa resursele energetice. În acest caz, excesul de energie dobândită este stocat în baterii.

AES se află în stadiul de dezvoltare și implementare semnificativă. Multe țări au trecut deja la acestea și produc energie în cantități uriașe. Multe state, datorită locației lor teritoriale, folosesc în mod activ AES.

Capacitatea totală instalată a turbinelor eoliene din China în 2014 a fost de 114.763 MW. Ce a făcut guvernul să dezvolte atât de activ energia eoliană? China este liderul emisiilor de CO2 și este planificată să utilizeze în principal energia geotermală, eoliană și solară. Conform planului de stat, până în 2020 vor fi construite uriașe centrale eoliene cu o putere totală de 120 gigawați în 7 regiuni ale țării.

Energia alternativă este dezvoltată activ în Statele Unite. De exemplu, capacitatea totală a generatoarelor eoliene americane din Statele Unite în 2014 a fost de 65.879 MW. Statele Unite sunt lider mondial în dezvoltarea energiei geotermale - o direcție care folosește diferența de temperatură dintre miezul Pământului și scoarța sa pentru a produce energie. O metodă de utilizare a resurselor geotermale calde este EGS (sisteme geotermale avansate), în care investește Departamentul de Energie al SUA. Ele sunt, de asemenea, susținute de centre de cercetare și companii de capital de risc (în special, Google), dar până acum UGS rămân necompetitive din punct de vedere comercial.

De asemenea, puteți evidenția țări pe baza influenței enorme a AES, cum ar fi Germania, Japonia, India și altele.

3. CENTRALĂ CU FULNER

Una dintre primele companii care a folosit energia din nori de tunere a fost compania americană Alternative Energy Holdings. Ea a propus o modalitate de a folosi energia gratuită prin colectarea și reciclarea acesteia, rezultată din descărcările electrice ale norilor de tunete. Instalația experimentală a fost lansată în 2007 și a fost numită „colector de fulgere”. Evoluțiile și cercetările asupra fenomenelor de furtună conțin acumulări uriașe de energie, pe care o companie americană și-a propus să le folosească ca sursă de energie electrică.

3.1 Centrală electrică de trăsnet

O centrală electrică de fulger este în esență o centrală electrică clasică care transformă energia fulgerului în electricitate. În acest moment, puterea fulgerului este cercetată activ și poate că în viitorul apropiat vor apărea în cantități mari și alte centrale electrice bazate pe energie curată.

3.1.1 Fulgerul ca sursă de supratensiune

Furtunile sunt descărcări electrice care se acumulează în cantități mari în nori. Datorită curenților de aer din nori de tunsoare, sarcinile pozitive și negative se acumulează și se separă, deși întrebările pe această temă sunt încă cercetate.

Una dintre ipotezele comune despre formarea sarcinilor electrice în nori se datorează faptului că acest proces fizic are loc într-un câmp electric constant al pământului, care a fost descoperit de M.V. Lomonosov în timpul experimentelor.

Orez. 3.1. Diagrama vizuală a dezvoltării furtunii

Planeta noastră are întotdeauna o sarcină negativă, iar puterea câmpului electric lângă suprafața pământului este de aproximativ 100 V/m. Este determinată de sarcinile pământului și depinde puțin de perioada anului și de zi și este aproape aceeași pentru orice punct de pe suprafața pământului. Aerul din jurul Pământului are încărcături libere care se mișcă în direcția câmpului electric al Pământului. Fiecare centimetru cub de aer de lângă suprafața pământului conține aproximativ 600 de perechi de particule încărcate pozitiv și negativ. Odată cu distanța de la suprafața pământului, densitatea particulelor încărcate din aer crește. Conductivitatea aerului din apropierea pământului este scăzută, dar la o distanță de 80 km de suprafața pământului crește de 3 miliarde de ori și atinge conductivitatea apei dulci.

Astfel, Pământul cu atmosfera înconjurătoare, din punct de vedere al proprietăților electrice, poate fi reprezentat ca un condensator sferic de dimensiuni colosale, ale cărui plăci sunt Pământul și un strat conductor de aer situat la o distanță de 80 km de suprafața Pământului. . Stratul izolator dintre aceste plăci este un strat de aer cu o grosime redusă de energie electrică, cu o grosime de 80 km. Între plăcile unui astfel de condensator tensiunea este de aproximativ 200 kV, iar curentul care trece sub influența acestei tensiuni este de 1,4 kA. Puterea condensatorului este de aproximativ 300 MW. În câmpul electric al acestui condensator, se formează nori cu descărcări electrice și apar fenomene de furtună în intervalul de la 1 la 8 km de suprafața Pământului.

Fulgerul, ca purtător de sarcini electrice, este cea mai apropiată sursă de electricitate în comparație cu alte AES. Sarcina care se acumulează în nori are un potențial de câteva milioane de volți în raport cu suprafața Pământului. Direcția curentului fulgerului poate fi fie de la sol la nor, cu o sarcină negativă a norului (în 90% din cazuri), fie de la nor la sol (în 10% din cazuri). Durata unei descărcări de fulger este în medie de 0,2 s, rareori până la 1...1,5 s, durata frontului de avans al impulsului este de la 3 la 20 μs, curentul este de câteva mii de amperi, până la 100 kA, temperatura in canal ajunge la 20.000?C, apare camp magnetic puternic si unde radio. Fulgerele se pot forma și în timpul furtunilor de praf, viscolelor și erupțiilor vulcanice.

centrală electrică de trăsnet cu energie alternativă

3.1.2 Principiul de funcționare al unei centrale electrice de trăsnet

Bazat pe același proces ca și alte centrale electrice: conversia sursei de energie în energie electrică. În esență, fulgerul conține aceeași electricitate, adică nimic nu trebuie convertit. Cu toate acestea, parametrii de mai sus ai unei descărcări de fulgere „standard” sunt atât de mari încât, dacă această energie electrică intră în rețea, atunci toate echipamentele se vor arde pur și simplu în câteva secunde. Prin urmare, în sistem sunt introduse condensatoare puternice, transformatoare și diferite tipuri de convertoare, ajustând această energie la condițiile necesare de utilizare în rețelele și echipamentele electrice.

3.1.3 Avantajele și dezavantajele unei centrale electrice de trăsnet

Avantajele centralelor electrice cu fulgere:

Supercondensatorul ionosferic pământesc este reîncărcat în mod constant folosind surse de energie regenerabilă - soarele și elementele radioactive ale scoarței terestre.

Centrala fulgerului nu eliberează poluanți în mediu.

Echipamentul stațiilor de fulger nu este izbitor. Baloanele sunt prea înalte pentru a fi văzute cu ochiul liber. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de un telescop sau un binoclu.

Centrala fulgerului este capabilă să genereze energie în mod continuu dacă bilele sunt ținute în aer.

Dezavantajele centralelor electrice cu fulgere:

Electricitatea fulgerului, cum ar fi energia solară sau eoliană, este dificil de stocat.

Tensiunea ridicată în sistemele centralelor electrice de trăsnet poate fi periculoasă pentru personalul de exploatare.

Cantitatea totală de energie electrică care poate fi obținută din atmosferă este limitată.

În cel mai bun caz, energia fulgerului poate servi doar ca o completare minoră a altor surse de energie.

Astfel, energia fulgerului este în prezent destul de nesigură și vulnerabilă. Cu toate acestea, acest lucru nu îi reduce importanța în favoarea trecerii la AES. Unele zone ale planetei sunt saturate de condiții favorabile, ceea ce poate aprofunda în mod semnificativ studiul fenomenelor de furtună și poate obține electricitatea necesară din acestea.

3.2 Calculul centralei de trăsnet

Calculul unei centrale electrice de trăsnet este conceput în primul rând pentru a determina puterea de ieșire. La urma urmei, sarcina oricărei centrale electrice este de a maximiza eficiența energetică pentru a recupera costurile de funcționare și instalare, precum și producția de energie electrică. Cu cât este mai mare cantitatea de energie de ieșire, cu atât va aduce mai multe venituri și cu atât va fi mai mare numărul de obiecte deservite de aceasta. Deoarece baza energiei de intrare a unei centrale electrice este o descărcare a fulgerului, atunci, datorită asemănării compoziției sale cu energia electrică de ieșire, calculul puterii centralei este aproape echivalent cu puterea unui fulger. taxa, cu excepția pierderilor interne.

Puterea de ieșire a unei centrale electrice este influențată de parametri precum locația instalării, eficiența echipamentului

Forma impulsurilor curentului de fulger i(t) este descrisă prin expresia:

unde I este curentul maxim; k - factor de corecție; t - timp; - constanta de timp front; - constanta de timp de dezintegrare.

Parametrii incluși în această formulă sunt prezentați în tabel. 3.1. Acestea corespund celor mai puternice descărcări de fulgere, care sunt rare (mai puțin de 5% din cazuri). Curenți de 200 kA apar în 0,7...1% din cazuri, 20 kA - în 50% din cazuri.

Tabelul 3.1. Parametrii formulei (3.1).

Parametru

Pentru primul caz, rezultatul formei pulsului va fi următorul:

Astfel, forma fulgerului este următoarea:

Orez. 3.2. Graficul formei pulsului curent

Cu toate acestea, diferența maximă de potențial de fulger ajunge la 50 de milioane de volți, cu un curent de până la 100 de mii de amperi. Pentru a calcula energia fulgerului, să luăm cifre mai aproape de media pentru majoritatea fulgerelor, și anume: tensiune de 25 de milioane de volți și curent de 10 mii de amperi.

În timpul unei descărcări de fulgere, potențialul electric scade la zero. Prin urmare, pentru a determina corect puterea medie a unei descărcări de fulger, în calcule trebuie luată jumătate din tensiunea inițială.

Acum avem următoarea putere de descărcare electrică:

unde P este puterea de descărcare a fulgerului, U este tensiunea; I - puterea curentului.

Adică conform (3.2) obținem:

Aceasta înseamnă că puterea unei descărcări de fulger este de 125 de milioane de kilowați. Luând în considerare timpul de câteva miimi de secundă, determinați cantitatea totală de energie fulgerului:

Wh=34,722 kWh,

unde t1 este numărul de secunde într-o oră; t2 este durata descărcării fulgerului.

Să luăm prețul mediu al energiei electrice ca 4 ruble pe 1 kWh. Apoi, costul tuturor energiei fulgerului va fi de 138,88 ruble.

În realitate, doar o mică parte din energie poate fi obținută și utilizată conform acestor calcule, de exemplu, pentru încălzirea apei. Cea mai mare parte a energiei fulgerului este cheltuită în timpul unei descărcări de scânteie pentru încălzirea atmosferei și chiar și teoretic, consumatorii pot folosi o parte mai mică a energiei fulgerului.

În procesul de lucru la proiectul de curs, s-au tras concluzii despre epuizarea resurselor planetei și poluarea atmosferei și a suprafeței pământului în procesul de prelucrare și extracție a acestora. În plus, sunt luate în considerare principalele tipuri de înlocuire a producției dăunătoare cu altele mai blânde prin generarea de energie din surse naturale curate precum apa, mareele, Soarele etc.

Proiectul de curs examinează posibilitatea utilizării energiei descărcărilor fulgerelor pentru a le transforma în energie electrică. S-au făcut calcule privind cantitatea și costul descărcărilor de trăsnet. Cu toate acestea, aceste calcule sunt relative. La urma urmei, energia fulgerului este cheltuită pentru procesele atmosferice și doar o mică parte din aceasta ajunge la centrala electrică.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Surse de energie existente. Rezervele mondiale de energie. Probleme de găsire și implementare a surselor de energie nesfârșite sau regenerabile. Energie alternativa. Energia eoliană, dezavantaje și avantaje. Principiul de funcționare și tipurile de generatoare eoliene.

lucrare curs, adăugată 03.07.2016


Caracteristicile surselor de energie neregenerabile și problemele utilizării acestora. Trecerea de la sursele de energie tradiționale la cele alternative. Petrolul și gazele și rolul lor în economia oricărui stat. Rafinarea chimică a petrolului. Producția de petrol în Ucraina.

rezumat, adăugat 27.11.2011


Probleme de dezvoltare și existență a energiei. Tipuri de surse alternative de energie și dezvoltarea acestora. Surse și metode de utilizare a energiei geotermale. Principiul de funcționare al unei centrale geotermale. Schema generală a GeoPP și a componentelor sale.

lucrare curs, adăugată 05.06.2016


Surse de energie existente. Tipuri de centrale electrice. Probleme de dezvoltare și existență a energiei. Revizuirea surselor alternative de energie. Proiectarea și principiul de funcționare a centralelor mareomotrice. Calcul energetic. Determinarea randamentului.

lucrare curs, adaugat 23.04.2016


Energia eoliană, energia solară și energia solară ca surse alternative de energie. Petrolul, cărbunele și gazele ca principale surse de energie. Ciclul de viață al biocombustibilului, impactul acestuia asupra stării mediului natural. Istoria alternativă a insulei Samsoe.

prezentare, adaugat 15.09.2013


Revizuirea dezvoltării energiei moderne și a problemelor acesteia. Caracteristicile generale ale surselor alternative de energie, posibilitățile de utilizare a acestora, avantajele și dezavantajele. Evoluții utilizate în prezent pentru producția de energie netradițională.

rezumat, adăugat 29.03.2011


Geografia resurselor naturale ale lumii. Consumul de energie este o problemă de durabilitate. Statistica consumului mondial de energie. Tipuri de surse de energie netradiționale (alternative) și caracteristicile acestora. Depozitarea combustibilului nuclear uzat.

prezentare, adaugat 28.11.2012


Clasificarea surselor alternative de energie. Posibilitățile de utilizare a surselor alternative de energie în Rusia. Energia eoliană (energie eoliană). Hidroenergie mică, energie solară. Utilizarea energiei din biomasă în scopuri energetice.

lucrare de curs, adăugată 30.07.2012


Tipuri de surse de energie regenerabilă netradițională, tehnologii pentru dezvoltarea lor. Surse de energie regenerabilă în Rusia până în 2010. Rolul surselor de energie netradițională și regenerabilă în reforma complexului de energie electrică din regiunea Sverdlovsk.

rezumat, adăugat 27.02.2010


Generarea de energie electrică din energia eoliană, istoricul utilizării acesteia. Centrale eoliene și principalele lor tipuri. Utilizarea industrială și privată a centralelor eoliene, avantajele și dezavantajele acestora. Utilizarea generatoarelor eoliene în Ucraina.

Buranov Razif Rasimovici
student USATU,
Rusia, Republica. Bashkortostan. Ufa

Consilier stiintific:
Teregulov T.R. Aviația de stat Ufa
Universitate tehnica
filială în Tuymazy
E-mail: [email protected]

Articolul va descrie principalii parametri ai fulgerului, perspectivele de dezvoltare a energiei fulgerului, fapte interesante și probleme în acest domeniu.

CUVINTE CHEIE: FULNER, ENERGIE FULGERULUI, TUNET, ENERGIE, DESCARCARE, ELECTRICITATE.

Energia furtunii este o metodă de generare a energiei prin captarea și redirecționarea energiei fulgerelor în rețeaua electrică. Acest tip de energie folosește o sursă de energie regenerabilă și aparține surselor alternative de energie. Fulgerul este o scânteie electrică gigantică de descărcare în atmosferă, care poate apărea de obicei în timpul unei furtuni, rezultând într-un fulger strălucitor de lumină și un tunet însoțitor. Puterea curentului într-o descărcare de fulger pe Pământ ajunge la 10-500 de mii de amperi, tensiunea variază de la zeci de milioane la miliarde de volți. Putere de descărcare - de la 1 la 1000 GW. Cantitatea de energie electrică consumată de fulger în timpul unei descărcări este de la 10 la 50 de coulombi. Pe 11 octombrie 2006, Alternative Energy Holdings a anunțat dezvoltarea cu succes a unui model prototip care ar putea demonstra capacitatea de a „captura” fulgerele pentru o conversie ulterioară în energie electrică. Acest tip de energie nu dăunează mediului. Reduce prețul energiei electrice. O astfel de instalare se va amortiza în 4-7 ani. În momente diferite, diferiți inventatori au propus cele mai neobișnuite dispozitive de stocare - de la rezervoare subterane cu metal care s-ar topi din cauza fulgerului care lovește paratrăsnetul și apă încălzită, a cărei abur ar face să rotească turbina, până la electrolizoare care descompun apa în oxigen și hidrogen cu descărcări de fulgere. .

În 2006, specialiștii care lucrează cu satelitul Misiune de măsurare a furtunii tropicale al NASA au publicat date despre numărul de furtuni în diferite regiuni ale planetei. Potrivit studiului, a devenit cunoscut faptul că există zone în care au loc până la 70 de fulgere pe an pe kilometru pătrat de suprafață pe tot parcursul anului. De aici rezultă că energia fulgerului își are viitorul. Potrivit unor estimări, o furtună puternică eliberează atâta energie cât consumă întreaga populație a Statelor Unite în 20 de minute.

Sunt foarte multe probleme aici. Trebuie să preziceți unde va avea loc o furtună.

O lovitură de fulger durează o fracțiune de secundă. În acest timp, trebuie să ai timp să-i depozitezi energia. Acest lucru necesită condensatori puternici și scumpi. De asemenea, pot fi utilizate diverse sisteme oscilatoare cu circuite de al doilea și al treilea tip, unde sarcina poate fi corelată cu rezistența internă a generatorului. Fulgerul este un proces electric complex și este împărțit în mai multe tipuri: negativ - se acumulează în partea inferioară a norului și pozitiv - se acumulează în partea superioară a norului. Acest lucru trebuie luat în considerare și atunci când se creează o fermă de fulgere.

Deci haideți să rezumam.

În plus, putem spune că energia fulgerului este o formă de energie mai ieftină și prietenoasă cu mediul.

În primul rând, există zone în care fulgerele lovesc frecvent și va fi mai ușor să le prinzi.

În al doilea rând, ei se vor plăti singuri în 4-7 ani.Bineînțeles, indiferent de ce stație de captare a fulgerelor vom găsi, eficiența sa în transformarea curentului va fi departe de 100% și, aparent, nu va fi posibil să prinde toate fulgerele care lovesc în ferma de fulgere din apropiere.

1

Energia furtunii este o metodă pe baza căreia se obține energia prin captarea și redirecționarea energiei fulgerelor în rețelele electrice. Acest tip de energie folosește surse regenerabile de energie. Fulgerul este o scânteie electrică mare care apare în atmosferă. Pe baza evaluărilor cercetătorilor, s-a constatat că în medie au loc 100 de fulgere în fiecare secundă. Aproximativ un sfert din toate fulgerele lovesc pământul. Studiile au arătat că, de regulă, lungimea medie a fulgerelor va fi de aproximativ 2,5 km; există descărcări care se pot răspândi pe distanțe de până la 20 km. Dacă instalați o stație de captare a fulgerelor, unde fulgerul este considerat un fenomen privat, atunci există oportunități de a obține o cantitate mare de energie care va fi folosită de consumatori.

energie fulgerului

surse alternative de energie

electricitate

1. Lvovich I.Ya. Surse alternative de energie& / I.Ya. Lvovich, S.N. Mokhnenko, A.P. Preobrazhensky // Buletinul Universității Tehnice de Stat Voronezh. 2011. T. 7. Nr. 2. P. 50-52.

2. Lvovich I.Ya. Surse alternative de energie& / I.Ya. Lvovich, S.N. Mokhnenko, A.P. Preobrazhensky // Mecanic șef. 2011. Nr 12. P. 45-48.

3. Mokhnenko S.N. Surse alternative de energie& / S.N. Mokhnenko, A.P. Preobrazhensky // În lumea descoperirilor științifice. 2010. Nr 6-1. p. 153-156.

4. Oleinik D.Yu. Probleme ale energiei alternative moderne / D.Yu.Oleynik, K.V. Kaydakova, A.P. Preobrazhensky // Buletinul Institutului de Înaltă Tehnologie Voronezh. 2012. Nr 9. p. 46-48.

5. Boluchevskaya O.A. Probleme de siguranță modernă a mediului / O.A. Boluchevskaya, V.N. Filipova& // Studii moderne ale problemelor sociale. 2011. T. 5. Nr 1. P. 147-148.

6. Preobrazhensky A.P. Utilizarea unei abordări multicriteriale în analiza sistemului de surse alternative de energie / A.P. Preobrazhensky // Modelare, optimizare și tehnologii informaționale. 2017. Nr 2(17). P. 11.

7. Shishkina Yu.M. Probleme de administrație publică / Yu.M. Shishkina, O.A. Boluchevskaya // Studii moderne ale problemelor sociale. 2011. T. 6. Nr 2. P. 241-242.

8. Nechaeva A.I. Despre construirea unui subsistem de evaluare a gradului de poluare a mediului / A.I. Nechaeva& // Buletinul științific al studenților internaționali. 2016. Nr 3-2. p. 231.

9. Shcherbatykh S.S. Despre construirea unui subsistem de evaluare a mediului / S.S. Shcherbatykh // Buletin științific al studenților internaționali. 2016. Nr 3-2. pp. 240-241.

10. Yakimenko A.I. Aplicarea surselor moderne de energie / A.I. Yakimenko& // Buletinul științific al studenților internaționali. 2016. Nr 3-2. p. 242.

Omenirea are nevoie în mod continuu de consum de energie - acest lucru poate fi observat încă din cele mai vechi timpuri. Prezența energiei este necesară nu numai pentru funcționarea normală a unei societăți complexe existente, ci și pentru a se asigura existența fizică între orice organism uman.

Dacă analizăm caracteristicile dezvoltării în societatea umană, putem fi convinși că acestea sunt în mare măsură determinate de extracția și utilizarea energiei. Se poate observa o influență destul de mare a potențialului energetic asupra modului în care sunt introduse diverse inovații tehnice; ne este greu să ne imaginăm implementarea oportunităților de dezvoltare în sfera industrială, știință și cultură fără a folosi resursele energetice ale pământului. Pe baza utilizării energiei, omenirea are posibilitatea de a crea condiții de viață din ce în ce mai confortabile, în timp ce există o creștere bruscă a decalajului dintre ea și natură.

Se poate observa că procesele asociate cu dezvoltarea diferitelor metode legate de producerea energiei au apărut în vremuri străvechi, chiar și atunci oamenii au putut învăța cum să facă foc și, în condițiile existente, există o mișcare a combustibilului în sistemele urbane complexe. .

Pe baza faptului că există o posibilitate de epuizare a resurselor naturale de combustibil (petrol, gaz etc.) în timp, se lucrează la căutarea surselor alternative de energie. Pe baza acestora, se pot observa posibilitățile energiei fulgerului.

Energia fulgerului este o metodă care vă permite să obțineți energie pe baza faptului că energia fulgerului este înregistrată și redirecționată către rețelele electrice. Acest tip de energie se bazează pe o sursă de energie regenerabilă. Fulgerul este o scânteie electrică mare care apare în atmosferă. În cea mai mare parte, poate fi observată în timpul unei furtuni. Fulgerul poate fi văzut ca un fulger strălucitor de lumină și este însoțit de tunete. Este interesant că fulgerele pot fi observate pe alte planete: Jupiter, Venus, Saturn etc. Valoarea curentă în timpul unei descărcări de fulgere poate ajunge până la câteva zeci și chiar sute de mii de amperi, iar valoarea tensiunii poate ajunge la milioane de volți .

Cercetările privind natura electrică a fulgerului au fost efectuate în lucrările fizicianului american B. Franklin, pe baza dezvoltărilor sale, au fost efectuate experimente privind extragerea energiei electrice din nori de tunete. Franklin a publicat o lucrare în 1750 în care descrie experimente folosind zmeie zburate în timpul furtunilor.

Mihail Lomonosov este considerat autorul primei ipoteze, în cadrul acesteia a existat o explicație a fenomenului de electrificare în nori cu tunete. La altitudini de câteva zeci de kilometri, sunt localizate straturi conductoare ale atmosferei; acestea au fost descoperite în secolul al XX-lea. Pe baza implicării diferitelor metode de cercetare, acest lucru se aplică și spațiului, au apărut oportunități de a studia diferite caracteristici ale atmosferei.

Electricitatea atmosferică poate fi considerată ca o varietate de fenomene electrice care au loc în regiunea atmosferică. Când se efectuează cercetări asupra electricității atmosferice, se studiază câmpul electric din atmosferă, caracteristicile ionizării sale, se iau în considerare caracteristicile curenților electrici și alte proprietăți. Există diferite manifestări ale electricității atmosferice datorită influenței factorilor meteorologici locali. În domeniul electricității atmosferice se observă numeroase procese atât în ​​regiunea troposferică, cât și în regiunea stratosferică.

Dezvoltarea teoriilor legate de electricitatea atmosferică a fost realizată de cercetătorii C. Wilson și Ya.I. Frenkel. Pe baza teoriei lui Wilson, este posibil să izolați un condensator, plăcile sale reprezintă Pământul și ionosfera, iar acestea sunt încărcate din partea norilor de tunet. Un câmp electric în atmosferă apare datorită faptului că există o diferență de potențial care apare între plăcile condensatorului. Pe baza teoriei lui Frenkel, există posibilități de explicare a câmpului electric al atmosferei pe baza fenomenelor electrice care apar în regiunea troposferică.

Cercetările demonstrează că în multe cazuri lungimea medie a fulgerelor ajunge la aproximativ 2,5 km; pot fi găsite descărcări care se extind pe distanțe de până la 20 km.

Se poate observa o anumită clasificare a fulgerelor.

Să discutăm despre caracteristicile legate de fulgerul la sol. Când se formează fulgerul la sol, acesta poate fi reprezentat ca o combinație a mai multor etape. Pentru prima etapă, în acele zone pentru care câmpul electric atinge o valoare critică, se poate observa fenomenul de ionizare prin impact, acesta se formează mai întâi datorită încărcărilor libere, ele pot fi întotdeauna observate în aerul înconjurător, datorită energiei electrice. câmp realizează viteze mari în direcția solului și, datorită faptului că au loc ciocniri cu moleculele care formează aerul, are loc ionizarea acestora.

Dacă luăm în considerare ideile moderne, atunci implementarea proceselor de ionizare în atmosferă atunci când are loc o descărcare se realizează datorită influenței radiației cosmice de înaltă energie - particule și se poate observa că tensiunea de defalcare în aer scade în comparație. cu conditii normale. Apoi are loc formarea avalanșelor de electroni, se vor transforma în firele corespunzătoare în descărcări electrice, vorbesc despre streamere, sunt canale bine conducătoare, datorită contopirii, se formează un canal cu conductivitate ridicată.

Există o mișcare a unui astfel de lider spre pământ pe baza unui model în trepte, atinge o viteză de câteva zeci de mii de km/s, apoi mișcarea sa încetinește, se poate observa că strălucirea scade, apoi începe următorul pas . Viteza medie a mișcării liderului spre suprafața pământului va fi de aproximativ 200.000 m/s. Aproape de suprafața pământului, tensiunea crește și apare un streamer de răspuns, care apoi se conectează cu liderul. O caracteristică similară a fulgerului este utilizată la crearea unui paratrăsnet.

Pentru etapa finală, are loc descărcarea principală a fulgerului, în ea valorile curente ating sute de mii de amperi, luminozitatea este observată, este semnificativ mai mare decât luminozitatea liderului, în plus, valoarea vitezei sale. mișcarea va fi de câteva zeci de km/m. Temperatura din canal, care aparține debitului principal, ajunge până la câteva mii de grade. Lungimea canalului fulgerului va fi, în general, de câțiva kilometri.

Pentru fulgerele intracloud există în mare parte doar componente lider; lungimea lor va varia de la 1 la 150 km. Când apar fulgere, se observă modificări ale câmpurilor electrice și magnetice și ale emisiilor radio și vorbesc despre atmosferă.

Un anumit tip de fulger a fost descoperit în urmă cu mai bine de 20 de ani, numit elfi, care aparțin regiunii superioare a atmosferei. Sunt conuri mari, cu diametre de aproximativ 400 km. După un anumit timp, au fost descoperite și alte tipuri - jeturi, care au fost prezentate ca tub-conuri, de culoare albastră, au o înălțime care ajunge la 40-70 km.

Ca rezultat al evaluărilor cercetătorilor, s-a arătat că în medie au loc aproximativ 100 de fulgere în fiecare secundă. Aproximativ un sfert din toate fulgerele lovesc suprafața pământului.

O descărcare de fulger poate fi considerată ca o explozie electrică și în anumite cazuri este similară cu procesul de detonare. Ca urmare, apare o undă de șoc, apariția ei este periculoasă în caz de proximitate și poate provoca daune clădirilor și copacilor. La distanțe mari, are loc procesul de degenerare a undelor de șoc în unde sonore - se aud tunete.

Puteți observa numărul mediu anual de zile în care apar furtuni pentru unele orașe rusești: în Arhangelsk - 16, Murmansk - 5, Sankt Petersburg - 18, Moscova - 27, Voronezh - 32, Rostov-pe-Don - 27, Astrakhan - 15, Samara - 26, Kazan - 23, Ekaterinburg - 26, Syktyvkar - 21, Orenburg - 22, Ufa - 29, Omsk - 26, Khanty-Mansiysk - 17, Tomsk - 23, Irkutsk - 15, Yakutsk - 15, Petrovlovsk - 14 Kamchatsky - 0 , Khabarovsk - 20, Vladivostok - 9.

Există o anumită clasificare a norilor cu tunete, care se realizează pe baza caracteristicilor furtunii și există o dependență a acestor caracteristici în mare măsură de mediul meteorologic în care au loc procesele de dezvoltare a furtunii. În cazul norilor cumulonimbus unicelular, procesele de dezvoltare vor avea loc atunci când vântul este mic și presiunea se schimbă slab. Apar furtuni locale.

Dimensiunea tipică a norilor este că vor avea în medie aproximativ 10 kilometri, durata lor de viață nu depășește 1 oră. O furtună apare după ce s-a format un cumulus când vremea este bună. Datorită condițiilor favorabile, norii cumuluși cresc în diverse direcții.

În părțile superioare ale norilor, cristalele de gheață se formează pe măsură ce are loc răcirea, iar norii se transformă în nori cumulus puternici. Se creează condițiile pentru a avea loc precipitații. Va fi un nor cumulonimbus. Datorită evaporării particulelor de precipitații, în aerul din jur se observă procese de răcire. În stadiul de maturitate, în nori există în același timp curenți de aer ascendenți și descendenți.

În stadiul de prăbușire în nori, există o predominanță a fluxurilor în jos, iar apoi acestea acoperă treptat întregul nor. Un tip foarte comun de furtună este furtunile cu descărcări electrice cu mai multe celule. Dimensiunile lor pot ajunge de la 10 la 1000 de kilometri. Pentru un grup cu mai multe celule, se notează un set de celule de furtună; ele se mișcă ca un singur întreg, dar fiecare celulă din grup este situată la pași diferiți ai schimbărilor norilor cu tunete. În celulele de furtună care există în stadiul de maturitate, regiunea centrală a clusterului este în cea mai mare parte caracteristică, iar în celulele în descompunere este caracteristică porțiunea sub vent din cluster. Diametrul lor în cea mai mare parte este de aproximativ 20-40 km. În cazul furtunilor cu descărcări electrice multicelulare, pot apărea grindină și pot apărea averse.

În structura furtunilor liniare cu mai multe celule, poate fi remarcată o linie de furtuni; are un front lung, destul de dezvoltat de-a lungul rafalelor de vânt în liniile frontale principale. Deoarece există linii de furtună, pot exista grindină mare și ploi puternice.

Apariția norilor supercelule poate fi relativ rară, dar apariția lor poate duce la mari amenințări la adresa vieții umane. Există o asemănare între un nor supercelular și un nor cu o singură celulă; ele sunt caracterizate de o zonă de flux ascendent. Cu toate acestea, există o diferență prin faptul că dimensiunea celulei este destul de mare: diametrul poate atinge câteva zeci de kilometri, înălțimile vor fi de ordinul a 10-15 kilometri (în unele cazuri, procesul de penetrare a limitei superioare în stratosfera este în derulare). La debutul unei furtuni, temperatura aerului în apropierea solului este de obicei în jur de +27:+30 sau mai mult. De obicei, există ploaie ușoară la marginea anterioară a unui nor de supercelule.

Cercetătorii au demonstrat, pe baza cercetărilor aeronavelor și radarului, că în multe cazuri înălțimea unei singure celule de furtună poate fi de aproximativ 8-10 km, iar valoarea ei de viață este de aproximativ 30 de minute. În cazul curenților ascendenți și descendenților, furtunile izolate se caracterizează printr-un diametru care variază de la 0,5 la 2,5 km și o înălțime de la 3 la 8 km.

Există o dependență a parametrilor vitezei și mișcării norilor cu tunsoare de modul în care sunt localizați în raport cu suprafața pământului, de modul în care procesele de interacțiune au loc de-a lungul fluxurilor ascendente și descendente de nori cu acele zone ale atmosferei în care sunt procesele de dezvoltare a furtunii. observat. Viteza unei furtuni izolate este de obicei de ordinul a 20 km/h, dar în unele furtuni se pot obține valori mai mari. Dacă există situații extreme, atunci vitezele într-un nor cu tunete pot fi de până la 65 - 80 km/h.

Energia care alimentează o furtună provine din căldura latentă, care este eliberată atunci când vaporii de apă se condensează și se formează picături de nor. În aceste procese, pentru fiecare gram de apă care se condensează în atmosferă, se eliberează aproximativ 600 de calorii de căldură. Când picăturile de apă îngheață în partea de sus a norilor, se eliberează aproximativ 80 de calorii suplimentare pe gram. Energia termică care apare în timpul proceselor de eliberare este parțial convertită în energie care se referă la fluxurile ascendente. Când facem estimări ale energiei totale în furtuni, putem obține o valoare de ordinul a 108 kilowați-oră, pe care o putem corela cu o sarcină nucleară de 20 de kilotone. În cazul în care există furtuni mari cu mai multe celule, valoarea energetică poate fi de peste 10 ori.

Caracteristicile structurale ale modului în care sarcinile electrice sunt situate atât în ​​regiunile interne, cât și în cele externe ale norilor de tunete sunt supuse unor modele complexe. Totuși, în același timp, ne putem imagina o imagine generalizată a distribuției sarcinilor electrice care caracterizează stadiul de maturitate a norilor. O contribuție foarte mare aparține structurii dipolului pozitiv. În ea, în regiunea superioară a norului există o sarcină pozitivă, în partea interioară a norului există o sarcină negativă. Când ionii atmosferici se deplasează la marginile norului, au loc procese de formare a straturilor de ecranare, care duc la mascarea structurii electrice a norilor în raport cu observatorii aflați în afara acestora. Analiza conduce la faptul că sarcinile negative se vor aplica la altitudini caracterizate de temperaturi ambientale care variază de la -5 la -17 °C. Pe măsură ce viteza de curgere ascendentă în nori crește, crește înălțimea centrelor sarcinilor negative.

Caracteristicile structurii electrice în nori pot fi explicate folosind diferite abordări. Conform principalelor ipoteze, se poate indica una care se bazează pe faptul că particulele de nor mari sunt caracterizate în principal printr-o sarcină negativă, în timp ce particulele uşoare sunt caracterizate printr-o sarcină pozitivă. În plus, particulele mari au o viteză mare de cădere, ceea ce a fost confirmat pe baza experimentelor de laborator. Pot exista manifestări ale altor mecanisme de electrificare. Când sarcina electrică volumetrică prezentă în nor crește la anumite valori, are loc o descărcare fulgeră.

Analiza arată că fulgerul poate fi considerat o sursă de energie destul de nesigură, deoarece este destul de dificil să se facă predicții despre unde și la ce oră va apărea o furtună. Fulgerul introduce tensiuni de ordinul a sute de milioane de volți și valorile de vârf ale curentului în unele evenimente de fulgere pot fi de până la 200 de kiloamperi (în general, 5-20 kiloamperi).

Există, de asemenea, probleme ale energiei fulgerului, care sunt asociate cu durata foarte scurtă a descărcărilor fulgerelor - fracțiuni de secunde; în acest sens, este necesară utilizarea unor condensatoare puternice și foarte scumpe.

Adică, se pot observa un număr mare de probleme. Dar, dacă instalați o stație de captare a fulgerelor, unde fulgerele sunt considerate o apariție frecventă, atunci puteți furniza o cantitate mare de energie care va fi trimisă consumatorilor.

Link bibliografic

Kuznetsov D.A. POSIBILITĂȚI PENTRU DEZVOLTAREA ENERGIEI FONDERE MODERNE // Buletinul științific al studenților internaționali. – 2017. – Nr. 4-6.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=17585 (data acces: 15/06/2019). Vă aducem în atenție reviste apărute la editura „Academia de Științe ale Naturii”

Doctor în Științe Biologice, Candidat în Științe Fizice și Matematice K. BOGDANOV.

În orice moment, peste 2.000 de furtuni fulgeră în diferite părți ale Pământului. În fiecare secundă, aproximativ 50 de fulgere lovesc suprafața pământului și, în medie, fiecare kilometru pătrat al acestuia este lovit de fulgere de șase ori pe an. B. Franklin a arătat, de asemenea, că fulgerele care lovesc pământul din nori de tunete sunt descărcări electrice care îi transferă o sarcină negativă de câteva zeci de coulombi, iar amplitudinea curentului în timpul unei lovituri de trăsnet variază între 20 și 100 kA. Fotografia de mare viteză a arătat că descărcarea fulgerului durează câteva zecimi de secundă și constă din mai multe descărcări și mai scurte. Fulgerele sunt de multă vreme de interes pentru oamenii de știință, dar și astăzi știm doar puțin mai multe despre natura lor decât acum 250 de ani, deși am putut să le detectăm chiar și pe alte planete.

Știință și viață // Ilustrații

Capacitatea de a electriza prin frecarea diferitelor materiale. Materialul din perechea de frecare, situat mai sus în tabel, este încărcat pozitiv, iar mai jos - negativ.

Fundul încărcat negativ al norului polarizează suprafața Pământului de sub acesta, astfel încât acesta devine încărcat pozitiv, iar atunci când apar condițiile de defecțiune electrică, apare o descărcare de fulger.

Distribuția frecvenței furtunilor pe suprafețele terestre și oceanice. Cele mai întunecate locuri de pe hartă corespund unor frecvențe de cel mult 0,1 furtuni pe an pe kilometru pătrat, iar cele mai luminoase - mai mult de 50.

Umbrelă cu paratrăsnet. Modelul a fost vândut în secolul al XIX-lea și a fost solicitat.

Tragerea cu un lichid sau cu laser la un nor de tunete atârnând deasupra stadionului deviază fulgerul în lateral.

Mai multe fulgere cauzate de lansarea unei rachete într-un nor de tunete. Linia verticală din stânga este traseul rachetei.

Un fulgurit mare „ramificat”, cu o greutate de 7,3 kg, găsit de autor la periferia Moscovei.

Fragmente cilindrice goale de fulgurit formate din nisip topit.

Fulgurit alb din Texas.

Fulgerul este o sursă eternă de reîncărcare a câmpului electric al Pământului. La începutul secolului al XX-lea, câmpul electric al Pământului a fost măsurat cu ajutorul sondelor atmosferice. Intensitatea sa la suprafață s-a dovedit a fi de aproximativ 100 V/m, ceea ce corespunde unei încărcături totale a planetei de aproximativ 400.000 C. Purtătorii de sarcini în atmosfera Pământului sunt ionii, a căror concentrație crește odată cu înălțimea și atinge un maxim la o altitudine de 50 km, unde sub influența radiației cosmice s-a format un strat conductiv de electricitate - ionosfera. Prin urmare, câmpul electric al Pământului este câmpul unui condensator sferic cu o tensiune aplicată de aproximativ 400 kV. Sub influența acestei tensiuni, un curent de 2-4 kA, a cărui densitate este de 1-2, curge constant din straturile superioare către cele inferioare. 10 -12 A/m 2, iar energia este eliberată până la 1,5 GW. Și acest câmp electric ar dispărea dacă nu ar fi fulgerul! Prin urmare, pe vreme bună, condensatorul electric - Pământul - este descărcat, iar în timpul unei furtuni este încărcat.

O persoană nu simte câmpul electric al Pământului, deoarece corpul său este un bun conductor. Prin urmare, încărcarea Pământului se află și pe suprafața corpului uman, distorsionând local câmpul electric. Sub un nor de tunete, densitatea sarcinilor pozitive induse pe sol poate crește semnificativ, iar intensitatea câmpului electric poate depăși 100 kV/m, de 1000 de ori valoarea sa pe vreme bună. Drept urmare, sarcina pozitivă a fiecărui fir de păr de pe capul unei persoane care stă sub un nor de tunete crește cu aceeași cantitate, iar ei, împingându-se unul de celălalt, stau pe cap.

Electrificare - îndepărtarea prafului „încărcat”. Pentru a înțelege cum separă un nor sarcinile electrice, să ne amintim ce este electrificarea. Cel mai simplu mod de a încărca un corp este frecându-l de altul. Electrificarea prin frecare este cea mai veche metodă de producere a sarcinilor electrice. Cuvântul „electron” însuși, tradus din greacă în rusă, înseamnă chihlimbar, deoarece chihlimbarul a fost întotdeauna încărcat negativ atunci când este frecat de lână sau mătase. Mărimea sarcinii și semnul acesteia depind de materialele corpurilor de frecare.

Se crede că un corp, înainte de a începe să fie frecat de altul, este neutru din punct de vedere electric. Într-adevăr, dacă lăsați un corp încărcat în aer, atunci particulele de praf și ionii încărcați în mod opus vor începe să se lipească de el. Astfel, pe suprafața oricărui corp există un strat de praf „încărcat” care neutralizează încărcarea corpului. Prin urmare, electrificarea prin frecare este procesul de îndepărtare parțială a prafului „încărcat” din ambele corpuri. În acest caz, rezultatul va depinde de cât de mult mai bine sau mai rău este îndepărtat praful „încărcat” de pe corpurile de frecare.

Norul este o fabrică de producere a sarcinilor electrice. Este greu de imaginat că câteva dintre materialele enumerate în tabel sunt în cloud. Cu toate acestea, pe corpuri pot apărea praf „încărcat” diferit, chiar dacă sunt fabricate din același material - este suficient ca microstructura suprafeței să difere. De exemplu, atunci când un corp neted se freacă de unul dur, ambele se vor electrifica.

Un nor de tunete este o cantitate uriașă de abur, dintre care o parte s-a condensat în picături minuscule sau slouri de gheață. Vârful unui nor de tunete poate fi la o altitudine de 6-7 km, iar partea de jos poate atârna deasupra solului la o altitudine de 0,5-1 km. Peste 3-4 km, norii constau din bancuri de gheață de diferite dimensiuni, deoarece temperatura acolo este întotdeauna sub zero. Aceste bucăți de gheață sunt în mișcare constantă, cauzate de creșterea curenților de aer cald de pe suprafața încălzită a pământului. Bucățile mici de gheață sunt mai ușor transportate de curenții de aer în creștere decât cele mari. Prin urmare, bucăți mici de gheață „agile”, care se deplasează în vârful norului, se ciocnesc în mod constant cu cele mari. Cu fiecare astfel de ciocnire, are loc electrificarea, în care bucățile mari de gheață sunt încărcate negativ, iar cele mici - pozitiv. În timp, bucăți mici de gheață încărcate pozitiv ajung în partea de sus a norului, iar cele mari încărcate negativ ajung în partea de jos. Cu alte cuvinte, partea superioară a unei furtuni este încărcată pozitiv, iar partea de jos este încărcată negativ. Totul este pregătit pentru o descărcare de fulger, în care are loc defalcarea aerului și sarcina negativă din partea de jos a norului de tunete curge către Pământ.

Fulgerul este un salut din spațiu și o sursă de radiații cu raze X. Cu toate acestea, norul în sine nu este capabil să se electrifice suficient pentru a provoca o descărcare între partea sa inferioară și sol. Intensitatea câmpului electric într-un nor de tunere nu depășește niciodată 400 kV/m, iar defecțiunea electrică în aer are loc la o tensiune mai mare de 2500 kV/m. Prin urmare, pentru ca fulgerele să apară, este nevoie de altceva decât de un câmp electric. În 1992, savantul rus A. Gurevich de la Institutul de Fizică a dat numele. P. N. Lebedev RAS (FIAN) a sugerat că razele cosmice - particule de înaltă energie care cad pe Pământ din spațiu la viteze apropiate de lumina - ar putea fi un fel de aprindere pentru fulger. Mii de astfel de particule bombardează fiecare metru pătrat din atmosfera pământului în fiecare secundă.

Conform teoriei lui Gurevich, o particulă de radiație cosmică, care se ciocnește cu o moleculă de aer, o ionizează, ducând la formarea unui număr imens de electroni de înaltă energie. Odată ajunși în câmpul electric dintre nor și sol, electronii sunt accelerați la viteze apropiate de lumină, ionizându-și calea și provocând astfel o avalanșă de electroni care se deplasează cu ei spre sol. Canalul ionizat creat de această avalanșă de electroni este folosit de fulger pentru descărcare (vezi „Știința și viața” nr. 7, 1993).

Toți cei care au văzut fulgere au observat că nu este o linie dreaptă strălucitoare care leagă norul și pământul, ci o linie întreruptă. Prin urmare, procesul de formare a unui canal conductiv pentru o descărcare de fulger este numit „liderul său de pas”. Fiecare dintre acești „pași” este un loc în care electronii, accelerați la viteze apropiate de lumina, s-au oprit din cauza ciocnirilor cu moleculele de aer și au schimbat direcția de mișcare. Dovezi pentru această interpretare a naturii treptate a fulgerului sunt fulgerele de radiație cu raze X, care coincid cu momentele în care fulgerul, ca și cum se poticnește, își schimbă traiectoria. Studii recente au arătat că fulgerul este o sursă destul de puternică de radiație cu raze X, a cărei intensitate poate fi de până la 250.000 de electroni volți, care este de aproximativ dublu față de cea utilizată în razele X toracice.

Cum să declanșezi un fulger? Este foarte greu de studiat ce se va întâmpla într-un loc necunoscut și când. Și exact așa au lucrat de mulți ani oamenii de știință care studiază natura fulgerului. Se crede că furtuna de pe cer este condusă de profetul Ilie și nu ne este dat să cunoaștem planurile lui. Cu toate acestea, oamenii de știință au încercat de mult să-l înlocuiască pe profetul Ilie prin crearea unui canal conductiv între un nor de tunete și pământ. Pentru a face acest lucru, B. Franklin a zburat cu un zmeu în timpul unei furtuni, terminându-se cu un fir și o grămadă de chei metalice. Făcând acest lucru, el a provocat descărcări slabe care curgeau pe fir și a fost primul care a dovedit că fulgerul este o descărcare electrică negativă care curge din nori către sol. Experimentele lui Franklin au fost extrem de periculoase, iar unul dintre cei care a încercat să le repete, academicianul rus G.V. Richman, a murit în urma unui fulger în 1753.

În anii 1990, cercetătorii au învățat cum să creeze fulgere fără a le pune viața în pericol. O modalitate de a declanșa fulgerul este să trageți o rachetă mică de la sol direct într-un nor de tunete. De-a lungul întregii sale traiectorii, racheta ionizează aerul și creează astfel un canal conducător între nor și sol. Și dacă sarcina negativă din partea de jos a norului este suficient de mare, atunci are loc o descărcare de fulger de-a lungul canalului creat, toți parametrii căruia sunt înregistrați de instrumente situate lângă rampa de lansare a rachetei. Pentru a crea condiții și mai bune pentru ca fulgerul să lovească, un fir metalic este atașat de rachetă, conectându-l la pământ.

Fulgerul: dătătorul de viață și motorul evoluției. În 1953, biochimiștii S. Miller (Stanley Miller) și G. Urey (Harold Urey) au arătat că unul dintre „componentele de bază” ale vieții – aminoacizii – poate fi obținut prin trecerea unei descărcări electrice prin apă în care gazele din atmosfera „primordială” a Pământului este dizolvată (metan, amoniac și hidrogen). 50 de ani mai târziu, alți cercetători au repetat aceste experimente și au obținut aceleași rezultate. Astfel, teoria științifică a originii vieții pe Pământ atribuie un rol fundamental loviturilor de fulger.

Când pulsurile de curent scurte sunt trecute prin bacterii, în învelișul lor (membrană) apar pori prin care pot trece fragmente de ADN ale altor bacterii, declanșând unul dintre mecanismele evoluției.

De ce sunt foarte rare furtunile iarna? F.I. Tyutchev, scriind „Îmi plac furtunile la începutul lunii mai, când primul tunet al primăverii...”, știa că aproape că nu există furtuni iarna. Pentru a se forma un nor de tunete, sunt necesari curenți în creștere de aer umed. Concentrația de vapori saturați crește odată cu creșterea temperaturii și este maximă vara. Diferența de temperatură de care depind curenții de aer ascendenți este mai mare, cu atât temperatura sa la suprafața pământului este mai mare, deoarece la o altitudine de câțiva kilometri temperatura sa nu depinde de perioada anului. Aceasta înseamnă că intensitatea curenților ascendente este maximă și vara. De aceea avem cel mai adesea furtuni vara, dar în nord, unde este frig chiar și vara, furtunile sunt destul de rare.

De ce sunt mai frecvente furtunile pe uscat decât pe mare? Pentru ca un nor să se descarce, trebuie să existe un număr suficient de ioni în aer sub el. Aerul, format doar din molecule de azot și oxigen, nu conține ioni și este foarte greu de ionizat chiar și în câmp electric. Dar dacă există o mulțime de particule străine în aer, de exemplu praf, atunci există și o mulțime de ioni. Ionii sunt formați prin mișcarea particulelor în aer, în același mod în care diferitele materiale sunt electrizate prin frecare unele față de altele. Evident, este mult mai mult praf în aer deasupra pământului decât peste oceane. De aceea, furtunile tunete mai des pe uscat. De asemenea, s-a observat că, în primul rând, fulgerul lovește acele locuri în care concentrația de aerosoli în aer este deosebit de mare - fum și emisii de la întreprinderile din industria de rafinare a petrolului.

Cum Franklin a deviat fulgerul. Din fericire, majoritatea fulgerelor au loc între nori și, prin urmare, nu reprezintă nicio amenințare. Cu toate acestea, se crede că fulgerele ucide peste o mie de oameni în întreaga lume în fiecare an. Cel puțin în Statele Unite, unde se țin astfel de statistici, aproximativ 1.000 de oameni suferă de fulgere în fiecare an și peste o sută dintre ei mor. Oamenii de știință au încercat de mult să protejeze oamenii de această „pedeapsă a lui Dumnezeu”. De exemplu, inventatorul primului condensator electric (borcanul din Leyden), Pieter van Muschenbrouck (1692-1761), într-un articol despre electricitate scris pentru celebra Enciclopedie Franceză, a apărat metodele tradiționale de prevenire a fulgerelor - sunetul clopoteilor și tunurile, care el credea că sunt destul de eficiente.eficiente.

Benjamin Franklin, încercând să protejeze Capitoliul capitalei statului Maryland, în 1775 a atașat clădirii o tijă groasă de fier, care se ridica la câțiva metri deasupra domului și era conectată la pământ. Omul de știință a refuzat să-și breveteze invenția, dorind ca aceasta să înceapă să servească oamenilor cât mai curând posibil.

Vestea despre paratrăsnetul lui Franklin s-a răspândit rapid în toată Europa, iar acesta a fost ales în toate academiile, inclusiv în cea rusă. Cu toate acestea, în unele țări, populația devotată a salutat această invenție cu indignare. Însăși ideea că o persoană ar putea îmblânzi atât de ușor și simplu arma principală a „mâniei lui Dumnezeu” părea blasfemie. Prin urmare, în diferite locuri oamenii, din motive evlavioase, au spart paratrăsnet. Un incident curios s-a petrecut în 1780 în orășelul Saint-Omer din nordul Franței, unde orășenii au cerut ca catargul de fier paratrăsnet să fie demolat, iar chestiunea a ajuns în judecată. Tânărul avocat, care a apărat paratrăsnetul de atacurile obscurantiştilor, şi-a bazat apărarea pe faptul că atât mintea umană, cât şi capacitatea sa de a cuceri forţele naturii sunt de origine divină. Tot ceea ce ajută la salvarea unei vieți este spre bine, a susținut tânărul avocat. A câștigat cazul și a câștigat o mare faimă. Numele avocatului era Maximilian Robespierre. Ei bine, acum portretul inventatorului paratrăsnetului este cea mai de dorit reproducere din lume, deoarece împodobește binecunoscuta bancnotă de o sută de dolari.

Cum să te protejezi de fulgere folosind un jet de apă și un laser. Recent, a fost propusă o metodă fundamental nouă de combatere a fulgerului. Un paratrăsnet va fi creat dintr-un jet de lichid care va fi împușcat de la sol direct în nori. Lichidul fulger este o soluție salină la care se adaugă polimeri lichizi: sarea are scopul de a crește conductivitatea electrică, iar polimerul împiedică jetul să se „despartă” în picături individuale. Diametrul jetului va fi de aproximativ un centimetru, iar înălțimea maximă va fi de 300 de metri. Când paratrăsnetul lichid va fi finalizat, acesta va fi dotat cu locuri de sport și de joacă pentru copii, unde fântâna se va aprinde automat atunci când intensitatea câmpului electric devine suficient de mare și probabilitatea ca un trăsnet să fie maximă. O sarcină va curge într-un curent de lichid dintr-un nor de tunete, făcând fulgerul sigur pentru alții. O protecție similară împotriva descărcării fulgerelor se poate face folosind un laser, al cărui fascicul, ionizând aerul, va crea un canal pentru o descărcare electrică departe de mulțimile de oameni.

Ne poate duce fulgerul în rătăcire? Da, dacă folosești o busolă. În celebrul roman al lui G. Melville „Moby Dick” exact un astfel de caz este descris atunci când o descărcare de fulger, care a creat un câmp magnetic puternic, a remagnetizat acul busolei. Cu toate acestea, căpitanul navei a luat un ac de cusut, l-a lovit pentru a-l magnetiza și l-a înlocuit cu acul busolei deteriorat.

Poți fi lovit de fulger în interiorul unei case sau al unui avion? Din pacate, da! Curentul de fulger poate intra într-o casă printr-un fir de telefon de la un stâlp din apropiere. Prin urmare, în timpul unei furtuni, încercați să nu folosiți un telefon obișnuit. Se crede că vorbirea la un radiotelefon sau telefon mobil este mai sigur. În timpul unei furtuni, nu trebuie să atingeți încălzirea centrală și conductele de apă care leagă casa de pământ. Din aceleași motive, experții recomandă oprirea tuturor aparatelor electrice în timpul unei furtuni, inclusiv computerele și televizoarele.

În ceea ce privește avioanele, în general, ele încearcă să zboare în jurul zonelor cu activitate de furtună. Și totuși, în medie, unul dintre avioane este lovit de fulger o dată pe an. Curentul său nu poate afecta pasagerii; curge pe suprafața exterioară a aeronavei, dar poate deteriora comunicațiile radio, echipamentele de navigație și electronicele.

Fulguritul este un fulger fosilizat.În timpul descărcării unui fulger, se eliberează 10 9 -10 10 jouli de energie. Cea mai mare parte este cheltuită creând o undă de șoc (tunet), încălzind aerul, luminii intermitente și alte unde electromagnetice și doar o mică parte este eliberată în locul în care fulgerul intră în pământ. Cu toate acestea, chiar și această „mică” parte este suficientă pentru a provoca un incendiu, a ucide o persoană și a distruge o clădire. Fulgerele pot încălzi canalul prin care se deplasează până la 30.000 ° C, de cinci ori mai mare decât temperatura de la suprafața Soarelui. Temperatura din interiorul fulgerului este mult mai mare decât punctul de topire al nisipului (1600-2000°C), dar dacă nisipul se topește sau nu depinde și de durata fulgerului, care poate varia de la zeci de microsecunde la zecimi de secundă. . Amplitudinea unui impuls de curent de fulger este de obicei egală cu câteva zeci de kiloamperi, dar uneori poate depăși 100 kA. Cele mai puternice lovituri de fulgere provoacă nașterea fulguritelor - cilindri goli de nisip topit.

Cuvântul fulgurit provine din latinescul fulgur, care înseamnă fulger. Cele mai lungi fulgurite excavate au intrat în subteran la o adâncime de peste cinci metri. Fulguritele mai sunt numite și topiri ale rocilor solide formate în urma unei lovituri de fulger; se găsesc uneori în număr mare pe vârfurile stâncoase ale munților. Fulguritele, constând din silice topită, apar de obicei ca tuburi în formă de con groase ca un creion sau un deget. Suprafața lor interioară este netedă și topită, iar suprafața exterioară este formată din granule de nisip care aderă la masa topită. Culoarea fulguritelor depinde de impuritățile minerale din solul nisipos. Cele mai multe sunt de culoare cafeniu, gri sau negru, dar se găsesc și fulgurite verzui, albe sau chiar translucide.

Aparent, prima descriere a fulguritelor și a legăturii lor cu loviturile de fulgere a fost făcută în 1706 de pastorul David Hermann. Ulterior, mulți au găsit fulgurite în apropierea oamenilor loviti de fulgere. Charles Darwin, în timpul călătoriei în jurul lumii pe Beagle, a descoperit pe malul nisipos de lângă Maldonado (Uruguay) mai multe tuburi de sticlă care coborau vertical mai bine de un metru în nisip. El a descris dimensiunile lor și a asociat formarea lor cu descărcări de fulgere. Celebrul fizician american Robert Wood a primit un „autograf” al fulgerului care aproape l-a ucis:

„Trecuse o furtună puternică și cerul de deasupra noastră se limpezise deja. Am străbătut câmpul care ne desparte casa de casa cumnatei mele. Am mers vreo zece metri de-a lungul potecă când deodată m-a sunat fiica mea Margaret. s-a oprit vreo zece secunde și abia s-a mișcat mai departe, când deodată o linie albastră strălucitoare a tăiat cerul, cu vuietul unui tun de doisprezece inci, lovind poteca la douăzeci de pași în fața mea și ridicând o coloană uriașă de abur. mai departe sa vedem ce urma a lasat fulgerul.In locul in care a lovit fulgerul era un trifoi ars de vreo cinci inci diametru, cu o gaura in mijloc jumatate de inch.... M-am intors in laborator, topit. opt kilograme de tablă și l-am turnat în gaură... Ceea ce am săpat, când tabla s-a întărit, arăta ca un câine-arp uriaș, ușor curbat, greu, așa cum era de așteptat, în mâner și convergând treptat spre capăt. era puțin mai lungă de trei picioare” (citat din V. Seabrook. Robert Wood. - M.: Nauka, 1985, p. 285).

Apariția unui tub de sticlă în nisip în timpul unei descărcări de fulger se datorează faptului că există întotdeauna aer și umiditate între boabele de nisip. Curentul electric al fulgerului într-o fracțiune de secundă încălzește aerul și vaporii de apă la temperaturi enorme, provocând o creștere explozivă a presiunii aerului între boabele de nisip și expansiunea acestuia, pe care Wood a auzit și văzut, nedevenind ca prin minune victima fulgerului. Aerul în expansiune formează o cavitate cilindrică în interiorul nisipului topit. Răcirea rapidă ulterioară fixează fulguritul - un tub de sticlă în nisip.

Adesea, săpat cu grijă din nisip, fulguritul are forma unei rădăcini de copac sau a unei ramuri cu numeroși lăstari. Astfel de fulgurite ramificate se formează atunci când o descărcare de fulgere lovește nisipul umed, care, după cum se știe, are o conductivitate electrică mai mare decât nisipul uscat.În aceste cazuri, curentul de fulgere, care intră în sol, începe imediat să se răspândească în lateral, formând o structură. similar cu rădăcina unui copac, iar fulguritul rezultat doar repetă această formă. Fulguritul este foarte fragil, iar încercările de curățare a nisipului care aderă duc adesea la distrugerea acestuia. Acest lucru este valabil mai ales pentru fulguritele ramificate formate în nisip umed.