आधुनिक विज्ञान के पास पृथ्वी के वायुमंडल और उसमें होने वाली विभिन्न प्रक्रियाओं के बारे में ज्ञान का अपेक्षाकृत बड़ा भंडार है। ऐसा लगता है कि यह सब अच्छी तरह से शोध किया जाना चाहिए और वैज्ञानिकों द्वारा समर्थित प्रयोगशालाओं में सावधानीपूर्वक मॉडलिंग की जानी चाहिए। हालांकि, यह पता चला है कि अब तक वायुमंडलीय बिजली जैसी घटना की कोई स्पष्ट, स्पष्ट तस्वीर नहीं है। इसके विपरीत, कई मॉडल हैं, जिनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और नुकसान हैं।
थोड़ा सा इतिहास
जिस व्यक्ति ने अध्ययन के मूल में खड़ा किया और वैज्ञानिक रूप से पुष्टि की, वास्तव में, इस घटना के अस्तित्व, संयुक्त राज्य अमेरिका के गठन के विश्व प्रसिद्ध विचारक हैं - बेंजामिन फ्रैंकलिन। दरअसल, एक भौतिक घटना के रूप में वायुमंडलीय बिजली उसके सामने काल्पनिक गणना के चरण में थी। अमेरिका के संस्थापक पिताओं में से एक ने सबसे पहले हवा में अपनी उपस्थिति दिखाई, और इसके कारण भी बताएबिजली गिरने की घटना। इस कहानी की सबसे दिलचस्प बात यह है कि फ्रैंकलिन ने इसे साबित करने के लिए एक विशेष नुकीले तार वाली पतंग का इस्तेमाल किया।
इस तरह से बिजली इकट्ठा करने से उन्हें एक स्पार्क डिस्चार्ज मिला, जिससे सबसे सरल ग्राउंडिंग सर्किट में चाबी खुल गई। हालांकि, वायुमंडल में आवेशित कणों की उपस्थिति को साबित करने का एक सरल तरीका, यहां पर विचार की गई प्राकृतिक घटना की खोज में इस महान राजनेता, साथ ही वैज्ञानिक की योग्यता से किसी भी तरह से कम नहीं होता है। इसके बाद, दुनिया भर के भौतिकविदों ने इस तरह के अपने स्वयं के प्रयोगों के साथ अपने परिणामों की पुष्टि करना शुरू कर दिया।
वायुमंडलीय बिजली क्या है?
यह पृथ्वी के चारों ओर की हवा में आवेशित कणों की उपस्थिति के कारण होने वाली विभिन्न प्रक्रियाओं का एक संयोजन है। वैज्ञानिक इस तरह की घटनाओं की जांच करते हैं जैसे कि वायुमंडल का विद्युत क्षेत्र, इसकी तीव्रता, इसके संबंध में मौजूद धाराएं, अंतरिक्ष आवेश और कई अन्य बिंदु। उदाहरण के लिए, मौसम संबंधी, पर्यावरणीय कारक, मानव मानवशास्त्रीय गतिविधि की विभिन्न शाखाओं पर प्रभाव: विमानन, उद्योग, कृषि, आदि।
सुविधाजनक भौतिक सादृश्य
बहुत ही मोटे सन्निकटन में हमारा ग्रह एक विशाल गोलाकार संधारित्र है। यह सबसे सरल उपकरण है जो विद्युत ऊर्जा को स्टोर कर सकता है। आयनमंडल और पृथ्वी की सतह को ही एक विशाल संधारित्र की प्लेट माना जा सकता है। इस मामले में, हवा एक इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है, जो सामान्य परिस्थितियों में होती हैबहुत कम विद्युत चालकता। पृथ्वी की सतह ऋणात्मक रूप से आवेशित है, जबकि आयनमंडल धनात्मक रूप से आवेशित है।
पारंपरिक संधारित्र की प्लेटों के बीच, यहां एक विद्युत क्षेत्र बनता है, जिसमें पूरी तरह से अनूठी विशेषताएं होती हैं। उदाहरण के लिए, इसकी तीव्रता पृथ्वी की सतह के पास अधिकतम है, बढ़ती ऊंचाई के साथ तेजी से घट रही है। वैसे, पहले से ही समुद्र तल से 10 किलोमीटर ऊपर, इसका मूल्य 30 गुना कम है। यह क्षेत्र मूल रूप से "वायुमंडलीय बिजली" के सामान्य नाम के तहत एकजुट होकर, विभिन्न प्रकार की घटनाओं का निर्माण करता है।
यह आधुनिक वैज्ञानिक दुनिया में सबसे आम मॉडलों में से एक है। इसे विल्सन का सिद्धांत कहते हैं। सोवियत वैज्ञानिक फ्रेनकेल द्वारा प्रस्तुत एक परिकल्पना भी है, जिसके अनुसार विद्युत क्षेत्र के निर्माण में आयनमंडल कोई महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाता है। उनका मानना था कि इसका निर्माण मुख्य रूप से पृथ्वी की सतह और बादलों की परस्पर क्रिया के साथ-साथ उनके ध्रुवीकरण के कारण हुआ है।
प्राकृतिक जनरेटर
लेकिन अगर हम कैपेसिटर मॉडल पर लौटते हैं, जो न केवल एक अच्छा सादृश्य प्रदान करता है, बल्कि व्यावहारिक रूप से मुक्त ऊर्जा के स्रोत बनाने की सैद्धांतिक संभावनाएं भी प्रदान करता है, तो वायुमंडलीय बिजली कुछ ही बुनियादी प्रक्रियाओं में प्रकट होती है। सबसे महत्वपूर्ण पर विचार करें।
सबसे पहले, ये तथाकथित रिसाव धाराएं हैं। एक पारंपरिक संधारित्र के लिए, ये परजीवी घटनाएं हैं जो भंडारण प्रभार में इसकी प्रभावशीलता को कम करती हैं। वायुमंडल के मामले में, ये संवहन धाराएँ बनती हैं, उदाहरण के लिए, मेंतूफान और आंधी क्षेत्र। उनकी ताकत हजारों एम्पीयर तक पहुंचती है, और इसके बावजूद, पृथ्वी की सतह और आयनमंडल के बीच संभावित अंतर में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता है, निश्चित रूप से, क्षेत्र की ताकत को संरक्षित करना। संधारित्र वाले विद्युत परिपथ में, यह केवल एक अतिरिक्त जनरेटर के साथ ही संभव है।
तर्क का पालन करते हुए, पृथ्वी के वायुमंडल के मामले में कुछ इसी तरह की उपस्थिति मान लेना उचित है। दरअसल, ऊर्जा का एक ऐसा स्रोत है। यह हमारे ग्रह का चुंबकीय क्षेत्र है, जो इसके साथ सौर विकिरण की धारा में घूमता है, एक शक्तिशाली जनरेटर बनाता है। वैसे, सिर्फ वायुमंडलीय बिजली का उपयोग करके इसकी ऊर्जा का उपयोग करने का विचार है। मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में वैज्ञानिक सोच के विकास के लिए मुक्त ऊर्जा एक अविश्वसनीय रूप से शक्तिशाली प्रोत्साहन है। इस प्रवृत्ति ने वायुमंडलीय घटनाओं के भौतिकी को दरकिनार नहीं किया है। लेकिन उस पर और बाद में।
तूफान
वायुमंडल में अगली दिलचस्प और महत्वपूर्ण प्रक्रिया गरज के साथ होने वाली चिंगारी गैस का निर्वहन है। संवहनी धाराओं की तरह, यह पृथ्वी की सतह और आयनमंडल के बीच निर्मित विद्युत क्षेत्र के संधारित्र मॉडल के दृष्टिकोण से एक परजीवी घटना है। और यह, दुर्भाग्य से, वातावरण में निर्वहन घटना के नकारात्मक प्रभाव तक सीमित नहीं है। यहां यह मानवजनित गतिविधि की स्थलीय वस्तुओं के लिए बिजली के खतरे पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जिसमें इस दुर्जेय घटना के साथ सदमे और थर्मल अधिभार के विनाशकारी प्रभाव शामिल हैं।
जिपर
बिजली की विद्युत प्रकृति का प्रमाण, इतनी खूबसूरती से सिद्धफ्रेंकलिन, एक तार्किक प्रश्न बनाता है। सबसे अधिक संभावना है, उन्होंने संस्थापक पिता के समकालीनों को भी चिंतित किया। तो, वायुमंडलीय बिजली उच्च या निम्न वोल्टेज है?
पहले से बताए गए कैपेसिटर मॉडल के अनुसार, ग्रहों के पैमाने पर प्लेटों के बीच संभावित अंतर एक विद्युत क्षेत्र बनाना चाहिए। दरअसल, एक ओर पृथ्वी की ऋणात्मक रूप से आवेशित सतह और धनात्मक रूप से आवेशित आयनमंडल उच्च तीव्रता का क्षेत्र बनाते हैं। बादलों में विद्युतीय घटनाएं वायुमंडल के निचले हिस्से में विशाल अंतरिक्ष आवेश उत्पन्न करती हैं। इसलिए, पृथ्वी की सतह पर क्षेत्र की ताकत, उदाहरण के लिए, 10 किमी की ऊंचाई से बहुत अधिक है।
जाहिर है, इस तीव्रता का एक विद्युत क्षेत्र शक्तिशाली निर्वहन धाराएं उत्पन्न करता है जिसे एक अनुभवहीन पर्यवेक्षक मध्य अक्षांशों में एक साधारण आंधी के दौरान देख सकता है। इसलिए, डिस्चार्ज चैनल में वोल्टेज अधिक होता है।
सेंट एल्मो लाइट्स
चिंगारी के अलावा वातावरण में एक कोरोना डिस्चार्ज होता है, जिसे ऐतिहासिक परंपरा के कारण सेंट एल्मो की आग कहा जाता है। यह लंबी वस्तुओं के सिरों पर ब्रश या चमकदार बीम जैसा दिखता है, जैसे कि जहाज के मस्तूल, टावर आदि। इसके अलावा, यह घटना केवल अंधेरे में देखी जा सकती है। सेंट एल्मो की रोशनी के प्रकट होने का कारण पर्यावरण के विद्युत क्षेत्र की ताकत में वृद्धि है, उदाहरण के लिए, जब गरज के साथ या तूफान, तूफान, बर्फीले तूफान, आदि के दौरान।
ऐसा डिस्चार्ज हो सकता हैघर पर पहुंचना काफी आसान है। वास्तव में, स्वयं करें वायुमंडलीय बिजली एक बहुत ही साधारण मामला है। उदाहरण के लिए, आप एक सिंथेटिक स्वेटर उतार सकते हैं और उसमें एक सुई लाना शुरू कर सकते हैं। एक निश्चित दूरी से, इसके सिरे पर एक डिस्चार्ज दिखाई देगा, जिसे पूर्ण अंधेरे में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है।
आग का गोला
एक और गरज के साथ प्रकट होने वाला गैस डिस्चार्ज होता है, जो आमतौर पर गोलाकार होता है। हम बात कर रहे हैं बॉल लाइटिंग की, जो एक अनोखी और बहुत ही दुर्लभ प्राकृतिक घटना है। वैज्ञानिक अभी भी इस घटना के अस्तित्व के लिए पर्याप्त सैद्धांतिक औचित्य पर सहमत नहीं हो सकते हैं। और 2012 तक, बॉल लाइटिंग की वास्तविकता का कोई भी दस्तावेजी सबूत नहीं था। जो भी हो, यह पृथ्वी के वायुमंडल का एक और रहस्य है जिससे वैज्ञानिक अभी भी जूझ रहे हैं।
पर्यावरण कारक
विभिन्न प्रकार की मानवीय गतिविधियों पर बिजली के प्रभाव के बारे में पहले ही ऊपर कहा जा चुका है। पर्यावरणीय कारक के रूप में वायुमंडलीय बिजली एक बहुत ही महत्वपूर्ण बिंदु है, जिस पर भी चर्चा की जानी चाहिए। पृथ्वी ग्रह द्वारा उसे प्रदान किए गए विभिन्न संसाधनों के मानव विकास की दृष्टि से, वायु पर्यावरण उसे एक प्रजाति के रूप में अस्तित्व बनाए रखने का अवसर देता है।
वायुमंडल में विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति मानव गतिविधियों के लिए कई अप्रिय परिणाम देती है। उनमें से कुछ काफी हानिरहित हैं, लेकिन कई अभिव्यक्तियाँ सर्वश्रेष्ठ इंजीनियरिंग दिमागों को दुर्जेय ताकतों को शांत करने के प्रभावी तरीकों के साथ आने के लिए मजबूर करती हैं।प्रकृति।
जीवन सुरक्षा
वायुमंडलीय बिजली और उससे सुरक्षा सबसे महत्वपूर्ण मुद्दा है जिस पर पारिस्थितिकी के संदर्भ में चर्चा की जानी चाहिए। स्वाभाविक रूप से, सबसे खतरनाक सबसे शक्तिशाली स्पार्क डिस्चार्ज हैं, जैसे बिजली। और यह न केवल उनकी स्थलीय किस्मों पर लागू होता है। इंट्रा-क्लाउड लाइटनिंग नागरिक और सैन्य उड्डयन के लिए एक निश्चित खतरा बन गया है। एक तरह से या किसी अन्य, सभी निर्वहन वायुमंडलीय घटनाएं निकट अवलोकन और संभावित क्षति की रोकथाम के अधीन हैं। यह एक ही विमानन, जहाज निर्माण या इमारतों, बिजली स्टेशनों, आदि के बिजली संरक्षण में विशेष इंजीनियरिंग सेवाओं द्वारा किया जाता है।
मुफ्त ऊर्जा
आखिरकार, आइए व्यावहारिक रूप से मुक्त ऊर्जा के मुद्दे पर लौटते हैं जो वायुमंडलीय बिजली प्रदान कर सकती है। बिजली के प्रसिद्ध मास्टर टेस्ला ने इस प्राकृतिक घटना को व्यवहार में लाने के लिए भारी मात्रा में शोध किया। उनका परिश्रम व्यर्थ नहीं गया। आधुनिक इंजीनियरों ने ऊर्जा उत्पादन के विभिन्न तरीकों का पेटेंट कराया है क्योंकि पृथ्वी की सतह के पास एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र है।
एक हड़ताली उदाहरण एक सर्किट है जिसमें एक लंबवत स्थापित ग्राउंड कंडक्टर होता है, जो ऊपरी और निचले सिरों के बीच होता है, जिसमें क्षेत्र की समान उपस्थिति के कारण संभावित अंतर दिखाई देता है। इसके द्वारा बनाई गई इस ऊर्जा को कंडक्टर के ऊपरी सिरे पर एक नियंत्रित कोरोना डिस्चार्ज बनाकर निकाला जा सकता है। नतीजतन, कंडक्टर में करंट को बनाए रखा जा सकता है, जिसका अर्थ है कि उपभोक्ता को इससे जोड़ना सुरक्षित है।
इस प्रकार, वायुमंडलीय बिजली, सामान्य मानवजनित गतिविधि के मौजूदा खतरों के बावजूद, पूरी मानवता को व्यावहारिक रूप से मुफ्त ऊर्जा प्रदान करने के लिए बड़ी संभावनाएं खोलती है।
