Die Suche nach alternativen Stromquellen ist in den letzten Jahrzehnten massiv geworden. Die Gefahr der Erschöpfung fossiler Energieressourcen hat die Forschung zur Nutzung erneuerbarer Ressourcen angeregt: Luftenergie, Wasser, Erdwärme. Eine Armee von Erfindern hat sich den Wissenschaftlern auf dem Gebiet der alternativen Energie angeschlossen und heute den Informationsraum mit Projekten zur Gewinnung von „freier“Energie „überflutet“.
Einer der beliebtesten Bereiche ihrer Entwicklung ist die Verwendung von atmosphärischem Strom. Wenn man den Aufruhr der Elemente während eines Gewitters beobachtet, besteht eine große Versuchung, die elektrischen Kräfte der Erde zu zähmen und sie zum Wohle des Menschen einzusetzen.
Versuchen wir zu beurteilen, wie realistisch es ist, diesen Kräften nahe zu kommen und sie in der Praxis einzusetzen. Beantworten wir zunächst die Frage, ob die Elektrizitätsreserven der Erde wirklich groß sind. Fast jeder hat von einem Kondensator gehört oder weiß davon. Einige haben mit ihnen gearbeitet, andere erinnern sich an den Physikkurs der Schule.
Nach modernen Konzepten ist die Erde ein Analogon zu einem solchen Detail von Funktechnikschaltungen. Dieser riesige sphärische Kondensator ist geladen und erzeugt ein elektrisches Feld um uns herum.
Von nun an müssen Sie mit numerischen Werten arbeiten, da Viele Projekte zur Nutzung des elektrischen Feldes der Erde beruhen auf völlig mythischen Mechanismen, um einem solchen Kondensator Energie zu entziehen.
Erstens über die Kapazität der Erde. Bereits zu diesem Zeitpunkt treten Unstimmigkeiten auf. Bei der Berechnung der Kapazität der Erde als einsamer kugelförmiger Leiter im Weltraum wurde ein Wert von etwa 700 μF erhalten. Die Berechnung der Kapazität des Kondensators, der von der Erdoberfläche und der Ionosphäre in einer Höhe von 60 bis 80 km gebildet wird, ergibt einen Wert nahe 1F. Die Diskrepanz zwischen den Ergebnissen beträgt mehr als das 1000-fache! Und dies ist nur der Anfang der Unsicherheiten, die mit atmosphärischer Elektrizität verbunden sind.
Der Erdkondensator wird auf eine Spannung von ungefähr 300 kV aufgeladen, wobei die Erdoberfläche negativ geladen und die Ionosphäre positiv ist. Die Feldstärke zwischen den "Platten" eines solchen Kondensators beträgt an der Oberfläche 120-150 V / m und fällt mit der Höhe stark ab.
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Wie jeder echte Kondensator hat er einen Leckstrom. Geophysiker haben es geschafft, seinen Wert ziemlich genau zu messen. Diese Ströme sind sehr klein: Bei klarem Wetter beträgt die Leckstromdichte nur 10 bis minus 12 Potenz von Am2. Eine Neuberechnung für die gesamte Erdoberfläche ergibt jedoch einen Gesamtleckstrom von etwa 1800 A. Die elektrische Ladung der Erde (und dementsprechend der Ionosphäre) wird auf 5,7 x 10 zur 5. Potenz des Coulomb geschätzt. Dann sollte der Kondensator der Erde in … 8-10 Minuten entladen werden und das elektrische Feld sollte verschwinden.
In der Praxis sehen wir ein solches Bild nicht. Dies bedeutet, dass es einen bestimmten natürlichen Generator mit einer Leistung von mehr als 700 MW gibt, der den Ladungsverlust im Erd-Ionosphären-System kompensiert.
Die moderne Wissenschaft hat sich als machtlos erwiesen, die Mechanismen zum Laden eines Kondensators zu erklären. Heute gibt es mehr als 10 Theorien und Hypothesen, die die Mechanismen und Prozesse der Aufrechterhaltung einer konstanten Ladung der Erde beschreiben. Experimentelle Verifizierungen und verfeinerte Berechnungen zeigen jedoch, dass die Menge der erzeugten Ladungen nicht ausreicht, um einen stabilen Wert des Erdfeldes aufrechtzuerhalten.
Unter den Kandidaten für Ladungserzeuger galten Gewitter, die Zirkulation von Strömen im geschmolzenen Erdmantel, der Partikelfluss von der Sonne (Sonnenwind). Es wurde sogar eine exotische Hypothese über die Existenz eines natürlichen MHD-Generators aufgestellt, der in der oberen Atmosphäre arbeitet. Das Endergebnis ist enttäuschend - heute weiß die Wissenschaft nicht genau, woher die Ladungen eines natürlichen Kondensators stammen. Es ist möglich, dass jeder dieser Mechanismen zur Wiederauffüllung der Ladung des Erdspeichers beiträgt.
Und nun zu den Möglichkeiten, die Energie eines natürlichen Kondensators zu nutzen. Wie oben erwähnt, beträgt die Feldstärke (oder der potenzielle Gradient auf der Oberfläche) durchschnittlich 130 V / m. Dies bedeutet jedoch nicht, dass eine große Person ein 260-V-Potential zwischen den Fersen und der Krone des Kopfes hat. Luft ist ein ausgezeichneter Isolator, und der menschliche Körper ist ein guter Leiter. Daher haben wir unabhängig vom Wachstum immer das Potenzial der Erde.
Versuche, die Stärke des Erdfeldes für nützliche Zwecke zu nutzen, werden seit über zwei Jahrhunderten unternommen und dauern bis heute an. Die beste Leistung von Strukturen zum Sammeln von atmosphärischem Strom unter Verwendung von Ballons ermöglichte es, eine Leistung von etwa 1 kW zu erhalten, und moderne, tatsächlich funktionierende Schaltkreise ermöglichen die Stromversorgung einer LED mit geringem Stromverbrauch oder das Aufladen eines Mobiltelefons.
Tatsache ist, dass die Leitfähigkeit der Luft nur 10 bis minus 14 Grad S / m (Siemens / Meter) beträgt. Es ist einfach unmöglich, einer so hochohmigen Quelle spürbare Energie zu entziehen. Dazu müssen die Teile des "Generators" zuverlässiger isoliert sein. Die Leitfähigkeit auf der Oberfläche der Isolatoren übersteigt jedoch die Leitfähigkeit der Luft, so dass der Generator schnell „kurzgeschlossen“wird.
Die neuesten Informationen brasilianischer Wissenschaftler über die Möglichkeiten, Strom aus der feuchten Atmosphäre der Tropen zu gewinnen, sind eher von theoretischem Wert. Der Wirkungsgrad eines solchen Generators ist 100 Millionen Mal niedriger als der einer Solarzelle.
Wenn es unmöglich ist, die Energie aus der Oberflächenschicht der Atmosphäre zu nutzen, können Sie versuchen, den globalen Kondensator zu "entladen"? Leider sind die Möglichkeiten hier nicht groß. Die Leitfähigkeit der Atmosphäre wurde oben erwähnt. Die Leitfähigkeit der Ionosphäre ist 10 Größenordnungen höher, numerisch jedoch nur 5 × 10 bis minus 4 Grad S / m.
Wenn der Spalt zwischen der Erdoberfläche und der Ionosphäre durch ein Plasmabündel "kurzgeschlossen" wird, das beispielsweise von einem Laser erhalten wird, fließt ein unbedeutender Strom von Hunderten von Milliampere in dem Kreislauf. Sie wird durch den Innenwiderstand der ionosphärischen "Platte" des Kondensators bestimmt, der 5 bis 10 kΩ / m beträgt. Eine 60-80 km lange Gaslicht- "Lampe" zu erhalten, ist die Grenze der Möglichkeiten dieser Methode. Und das aus Gründen einer Energiereserve von etwas mehr als 2500 kWh - genau das ist die Energie eines geladenen globalen Kondensators.
Es gibt noch eine Überlegung gegen menschliche Eingriffe in die elektrischen Prozesse der Erde. Sie bildeten sich über Milliarden von Jahren und spielten eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens auf unserem Planeten. Die Kombination dieser Prozesse bildet eine globale Kette der Erzeugung und Kompensation elektrischer Ladungen, eine Art Analogon des menschlichen Nervensystems.
Wir haben noch keine Ahnung von vielen Mechanismen dieser Kette. Man muss nur die jüngste Entdeckung des Blitzes in die Ionosphäre erwähnen. In eine solche Kette einzugreifen, ohne die Gesetze ihrer Funktionsweise und die möglichen Folgen der Intervention zu verstehen, ist daher zumindest dumm. Selbst wenn Sie die Schlüssel für die Speisekammer mit natürlichem Strom finden, sollten Sie sie daher sofort aufgeben.