Мы живём в море энергии; нас окружают устройства и агрегаты, работающие благодаря электрической энергии. С её помощью готовится пища, светится лампочка, работают вычислительные устройства (телефон, компьютер), электрические моторы и т. д. Мир без техники и электроники полон проявлений, основанных на переносе электрических зарядов. Приведём примеры и объяснение электрических явлений в природе. Благодаря им человечество освоило этот вид энергии.
Примеры электрических явлений в природе
Какова естественная причина пожаров в степях и саваннах кроме извержения вулканов? Молния. Это слабоизученное и малопонятные человеку явление. Молния – самостоятельный электрический разряд, возникающий в нижних слоях атмосферы во время грозы.
Самостоятельный разряд между облаками и поверхностью планеты самопроизвольно возникает и быстро прекращается, ведь избыточные заряды тучи нейтрализуют электрический ток, пробегающий по каналу молнии.
Природа явления следующая. Молекулы жидкости в облаке передвигаются, между частицами тучи и поверхностью планеты возникает разность потенциалов. Свободные электроны – носители электричества – стремятся к земле по пути с минимальным сопротивлением, попутно ионизируя молекулы воздуха. Так образуется путь для прохождения тока, сила которого в канале достигает десятков тысяч ампер, продолжительность разряда – десятки миллисекунд. Разница давления в плазменном канале молнии с ростом силы тока при прекращении разряда сопровождается ударной волной – громом. Температура внутри канала может повыситься до десятков тысяч °C.
В природе полно примеров иных электрических явлений. Еще одно из них – полярное сияние, порой называемое северным. Представлено свечением атмосферы планеты при взаимодействии её молекул с солнечным ветром.
Огни святого Эльма, перед которым поклонялись предки-мореплаватели. После изучения они оказались коронными разрядами в виде кисточек, образовывающихся на вершинах высоких предметов. К ним относятся мачты, деревья, маяки, башни, вершины одиноких скал. Возникают при напряженности электрического поля атмосферы у острого конца не менее 500 В/м. Наблюдаются при приближении грозового фронта или шторма в море, в метель.
Названы в честь католического покровителя моряков.
Свистящие атмосферики – электромагнитные колебания низкой частоты. Распространяются в созданном ионосферой и поверхностью планеты волноводе. Источник – электрические разряды газовой оболочки Земли. Могут пару раз пройти вокруг планеты от полюса к полюсу. Названы из-за возникающего в радиоэфире характерного свиста.
«Грязные грозы» – формируются при извержении вулкана. Природа явления не изучена, массово оно наблюдалось в Чили, в 2011 г.
Триболюминесценция – свет, испускаемый кристаллом во время его разрушения за счёт прохождения через него электрического тока. Он вызывает эффект свечения. Раздавите в темноте кристаллики сахара или соли, заметите едва видные вспышки синеватого цвета.
Отдельно отметим молнии Кататумбо – продолжительные вспышки в месте впадения одноимённой реки в озеро. Необычность явления заключается в продолжительности и массовости вспышек на протяжении значительного времени. Сочетание ветра с Анд и испаряющегося с болот метана вызывают благоприятные условия для вспышек, которые порой длятся до 10 часов.
Каждая клетка живого организма функционирует благодаря электрической энергии. Например, мембраны клетки поляризованы: внутри они заряжены отрицательно, снаружи – положительно. Известный морской обитатель скат парализует жертв благодаря электрическим разрядам. Есть растения, вырабатывающие электричество вследствие фотосинтеза, такие как arabidopsis thaliana.
Приведите примеры электрических явлений в физике, которые наблюдали сами, видели по телевизору или в интернете.
Как вы считаете, материал был полезен?