АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, понятие, объединяющее все электрические явления естественного происхождения, наблюдаемые в земной атмосфере.—1. Электрическое поле в атмосфере. Многочисленные исследования показывают, что земля имеет отрицательный заряд, а прилегающие слои атмосферы—положительный. Электрическое поле в атмосфере направлено вертикально вниз, т. ч. потенциал атмосферы возрастает с высотой над поверхностью земли. Отношение разности потенциалов в двух точках атмосферы к разности их высот называется градиентом потенциала и служит для характеристики напряжения (силы) электрического поля. Вблизи земной поверхности значение потенциала, в среднем, равно 100 вольт/метр. Точки, имеющие равный потенциал, располагаются на т. н. эквипотенциальной поверхности. Эти поверхности параллельны поверхности земли; но всякий выступ над поверхностью земли (башня, дерево) искажает ход эквипотенциальных поверхностей, которые сгущаются у вершины выступа (благодаря этому поле там делается более сильным) и расходятся у его основания. Потенциал любой точки атмосферы не остается постоянным, а непрерывно меняется. В ясную тихую погоду изменения эти закономерны; градиент потенциала имеет минимум около 4 часов утра и максимум около полудня. Летом наблюдаются еще максимум около 11 часов и минимум перед полуднем; однако, они выражены менее резко, чем предыдущие. В годовом ходе градиента потенциала тоже наблюдается закономерность: он имеет наибольшие значения зимой и наименьшие—в начале лета. Изменения темп., давления и влажности воздуха вызывают колебания градиента; однако, установить законы этих колебаний до сих пор не удалось. Под влиянием ветра градиент претерпевает очень сильные колебания, обусловленные тем, что через исследуемую точку пространства проносятся различно-заряженные слои воздуха. Пыль, поднимаемая с земли и заряженная отрицательно (а также дым), вызывает громадные колебания градиента (до 100% в минуту). Также велико влияние туманов и атмосферных осадков, при которых градиент принимает даже отрицательные значения. Если бы в атмосфере не было положительных зарядов, то градиент, создаваемый отрицательно-заряженной землей, был бы постоянен. Опыты показали, что с высотой градиент быстро уменьшается, составляя на высоте 5.000 м только 10 вольт/метр. Это показывает, что в нижних слоях атмосферы имеются положительные заряды. Ход градиента на больших высотах гораздо более постоянен, чем вблизи земной поверхности. Но и там обнаруживается периодичность в суточном и годовом ходе, обусловленная, очевидно, космическими причинами (возможно, что большое значение имеет положение земли относительно солнца). Можно подсчитать, что заряд 1 куб. см атмосферы (лежащей ниже 5.000 метров) равен 2.10^-9 электро - статических единиц. Выше 5.000 метров зарядов почти нет. 2. Радиоактивные явления и проводимость атмосферы. Исследования земной коры показали, что в коре содержится значительное количество радиоактивных элементов (Ra, Th, Ac и др.); продукты распада их попадают в атмосферу и ионизируют ее. Находящийся в почве воздух тоже оказывается сильно ионизированным. При постоянном обмене почвенного и атмосферного воздуха в атмосферу проникает значительное количество положительно-заряженных ионов, в то время как отрицательные поглощаются земной корой. Т. о., в атмосфере всегда имеются ионизированные молекулы, при чем количество положительных ионов превосходит число отрицательных электронов; это обстоятельство обусловливает положительный потенциал атмосферы. Ионизированный воздух является проводником электричества. Поэтому заряженное тело, находящееся в атмосфере, постепенно теряет свой заряд, который нейтрализуется ионами воздуха, заряженными противоположным электричеством. Многочисленные опыты Эльстера и Гей-теля доказали, что во всех точках поверхности земного шара рассеяние отрицательного заряда происходит скорее, чем положительного (приблизительно в 1,3—1,5 раза). Особенно резко это сказывается в зимние месяцы, когда градиент потенциала имеет наибольшие значения. Степень рассеяния, как и градиент потенциала, не остается постоянной. В годовом ходе ее наблюдается известная периодичность (максимум летом, минимум зимой); в суточном же ходе установить периодичность пока не удалось. Под влиянием электрического поля атмосферы ионы находятся в постоянном движении: положительные притягиваются к земле, отрицательные—отталкиваются от нее. Их движение создает ток, называемый током проводимости; величина его пропорциональна градиенту потенциала и проводимости атмосферы. Кроме того, ионы увлекаются воздушными течениями, создавая конвекционный ток, величина и направление которого зависят от силы и направления ветра. В тихую погоду плотность конвекционного тока равна, приблизительно, Ю^-17 А/кв.см; плотность тока проводимости, примерно, в 10 раз больше. Проводимость атмосферы при нормальных условиях равняется 2.10^-* эл.-стат. единиц. Годовой ход ее обратен ходу градиента; суточный — подвержен очень значительным колебаниям, происходящим незакономерно. С высотой величина проводимости растет, достигая на 6.000 м значений, в 10 раз превышающих значения проводимости у земной поверхности. Весьма вероятно, что это увеличение проводимости обусловлено ионизирующим действием ультрафиолетовых лучей солнца, к-рое в верхних слоях атмосферы более сильно, чем у поверхности земли, т. к. эти лучи сильно поглощаются воздухом. Под влиянием освещения солнечными лучами некоторые минералы (шпат, гранит) выделяют отрицательные электроны (фотоэлектрический эффект Столетова-Гальвакса). Благодаря этому, в нижних слоях атмосферы возникает еще более сильная ионизация. Кроме указанных факторов, ионизация атмосферы происходит также под влиянием излучения, напоминающего рентгеновское, но с длиной волны в 1.000_ораз более короткой (от 0,0007 до 0,0004 А), благодаря чему его проникающее и ионизирующее действие очень велико. Милликен обнаружил действие этого излучения в воде озера на глубине в 14 м. Поглощательная способность атмосферы во время опыта была эквивалентна поглощению столба воды в 7 м; так. обр., глубина проникновения лучей в воде составляет 21 м, что эквивалентно 180 см свинца (Рентгеновские лучи новейших установок проникают всего через 2 см свинца). Величина этого излучения совсем не зависит от погоды, влажности и других факторов; по всей вероятности, оно вызывается изменениями, происходящими в ядрах атомов ка-кого^го вещества, находящегося в мировом пространстве; явление это, получившее название космических лучей, изучено еще сравнительно мало. Наконец, атмосферные осадки, всегда имеющие электрический заряд, создают добавочный конвекционный ток. Величина этого тока обычно такого же порядка, как и тока проводимости. При сильных ливнях, однако, он возрастает в 1.000 раз. Дождевые капли имеют как положительные, так и отрицательные заряды; как показали исследования последних лет, количество положительных зарядов больше, чем отрицательных. Потенциал капель достигает 30 вольт, заряд Ю^-4 эл.-стат. единиц (радиус капли 0,2—2,5 мм). Снег бывает более наэлектризован, что, вероятно, объясняется бблыним трением его о частицы воздуха; знак заряда бывает различен; крупа и град электризуются большей частью положительно. Электризация облаков и осадков несомненна, но до сих пор не получила удовлетворительного объяснения. 3. Видимые разряды в атмосфере. При очень больших значениях градиента потенциала электрическое поле в атмосфере сообщает движущимся в нем ионам и электронам настолько значительные скорости, что они, сталкиваясь с молекулами воздуха, разрушают их, благодаря чему возрастает количество ионов и электронов, и воздух делается очень сильно проводящим ток. При достаточной ионизации происходит электрический разряд, при к-ром воздух начинает светиться. Различают два рода разрядов: тихий и искровой. При тихом разряде электричество стекает с заряженного тела, если оно заострено на конце (громоотвод, мачта корабля), при чем наблюдается голубоватое свечение окружающего воздуха и слышится легкий треск; иногда свечение принимает форму кисти (огни св. Эльма). Искровой разряд (линейная молния) наблюдается при очень больших значениях градиента; он состоит из ряда разрядов, быстро следующих друг за другом; длительность отдельного разряда достигает 0,001 сек., всей молнии—до десятых долей секунды; длина молнии достигает 50 км, сила электрического тока при Этом очень велика (до 20.000 А). Обычно молния имеет вид светящейся линии и направлена от облака к земле или друг, облаку; в спектре молнии ярко выражены линии N, менее резки линии Н, О и благородных газов. Реже наблюдается плоская молния, представляющая собой разряд по целой части облака. Благодаря быстрому и сильному нагреванию слоев воздуха, через которые проходит молния, возникают сильные воздушные колебания, воспринимаемые нами как звук (гром). Очень редко молния принимает форму огненного шара в несколько дециметров диаметром, к-рый довольно медленно двигается в воздухе и, наконец, с треском разрывается (шаровая молния). Природа шаровой молнии до сих пор остается загадочной. Наконец, изредка наблюдается четкообразная молния; в этом случае виден одновременно целый ряд отдельных светящихся точек; четкообразная молния, вероятно, является переходным стадием между шаровой и обычной молнией. Кроме указанных явлений, несомненно, электрический характер имеют полярные сияния; причина их возникновения до сих пор не выяснена; допускают, что они вызываются катодными лучами солнца при столкновении их с частицами газов, находящихся в самых верхних слоях атмосферы. До сих пор не удалось создать теорию, которая охватывала бы все электрические явления, происходящие в атмосфере. Но, повидимому, наиболее приемлемым объяснением существования электрического поля в атмосфере является действие радиоактивных элементов земной коры (теория Эберта), которые создают отрицательный заряд земного шара и насыщают нижние слои атмосферы положительными зарядами, н. Малов. АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ, выпадание продуктов конденсации водяных паров, содержащихся в атмосфере. Оно может происходить или в виде росы, или в виде дождя, или в виде снега, или инея, или, наконец, в виде града. Конденсация может происходить под влиянием самых разнообразных причин: от соприкосновения влажного воздуха с поверхностью почвы, охлажденной ночным лучеиспусканием (роса) или предшествующими холодами (иней); при испарении с поверхности, имеющей более высокую t°, в среду с низкой t° или при смешении двух масс (близких к насыщению), имеющих различную t°; при лучеиспускании влажных масс к сильно охлажденной земле или вообще к среде с более низкой t°. Наконец, возможна конденсация при простом адиабатическом расширении влажного воздуха. Начальные размеры капелек, из которых постепенно вырастает облако, колеблются в пределах от 5 . Ю^-5 до 5 . Ю^-8 см. При дальнейшем возрастании размеров капелька начинает быстро падать (не держится больше во взвешенном состоянии). Капли дождя образуются при слиянии мелких капелек; их размеры колеблются обычно в пределах от 0,5 до 5 мм. Если влажный воздух подвергается очень сильному охлаждению, то элементы конденсации представляют собой кристаллики льда. При разрастании их происходит образование или снежинок или градин, в зависимости от метеор, условий. Количество А. о. характеризуют толщиной слоя воды, к-^рый они могли бы образовать при отсутствии стока и испарения. Максимальное суточное колич. осадков наблюдается в Индии, где достигает 1.036 мм. Лит.: Клоссовский А. В„ Основы метеорологии, Одесса, 1908.

• АТОКСИЛ, Atoxylum, /NH, С,Н.                         +4Н.О, \AsO.OH.ONa натровая соль параамидо-фенил-арсиновой кислоты, белый кристаллический порошок, без запаха, солоноватого вкуса, легко растворимый ...
• АТОМ (от греч. atomos—неделимый). Слово А. применяется в современной науке в разных смыслах. В большинстве случаев А. называют предельное количество хим. элемента, дальнейшее дробление к-рого ведет к потере индивидуальности элемента, т. ...
• АТОМНОСТЬ, см. Валентность.
• АТОМНЫЙ ВЕС (см. Атом), относительный вес атомов хим. элементов, при принятом за единицу атомном весе самого легкого из элементов—Н. Определение А. в. стало возможным после гипотезы Авогадро, согласно к-рой равные объемы газов ...
• АТОНИЯ (от гречск. atonia — слабость), слабость, вялость, потеря тонуса (см.). Понятие тонуса, по старому классическому определению, относят к мышечной системе, при чем под мышечным тонусом разумеется состояние постоянного или длительного ...