Language
Country/Area
No result found
Tại sao Trái đất lại tích điện âm? Tại sao điện tích trong khí quyển không bao giờ trung hòa?
Trên hành tinh của chúng ta, hóa đơn tiền điện trong khí quyển hầu như được cảm nhận mỗi ngày và trong những điều kiện nhất định, những hóa đơn này có thể trở thành một trong những hiện tượng nổi bật nhất trong tự nhiên. Từ tia sét trong cơn giông bão đến cảm ứng tĩnh điện vào một ngày trời quang, đây đều là một phần của điện trong khí quyển. Bài viết này sẽ đi sâu tìm hiểu lý do tại sao Trái đất mang điện tích âm và tại sao điện tích trong khí quyển không bao giờ được trung hòa hoàn toàn.
Điện khí quyển là một môn học đa ngành liên quan đến các khái niệm như tĩnh điện, vật lý khí quyển, khí tượng học và khoa học trái đất.
Sự hình thành và dòng điện tích
Trọng tâm của điện trong khí quyển là các mạch điện toàn cầu. Hiện tượng này tạo ra sự chênh lệch điện áp khi các điện tích trong khí quyển di chuyển giữa bề mặt Trái đất và tầng điện ly, khiến bề mặt Trái đất có vẻ âm điện. Người ta thường quan sát thấy rằng vào những ngày trời quang, bề mặt trái đất vẫn tích điện âm, trong khi điện trường trong không khí lại dương, vì các điện tích liên tục chuyển động trong khí quyển và tồn tại dưới dạng dòng điện yếu. Trong thời gian này, cường độ điện trường khoảng 100 volt trên mét, đẩy các điện tích dương hướng xuống.
Vai trò của giông bão
Sấm sét đóng vai trò như một cục pin khổng lồ trong khí quyển và khả năng lưu trữ năng lượng của chúng lớn hơn nhiều so với những gì chúng ta tưởng tượng. Sấm sét tích lũy hàng trăm nghìn volt thông qua các quá trình phân tách điện tích mạnh mẽ và khi sét giải phóng các điện tích này, chúng có tác động đáng kể đến tính chất điện của khí quyển. Loại điện trường mạnh này không chỉ tạo điều kiện cho sự hình thành sét mà còn đảm bảo sự mất cân bằng và phân bố điện tích trong khí quyển trong thời gian dài.
Sự va chạm giữa các hạt băng trong giông bão và mưa đá nhẹ trong đám mây gây ra sự phân tách điện tích, đây là quá trình quan trọng trong việc tạo ra sét.
Diễn biến lịch sử
Nhìn lại lịch sử, ngay từ năm 1708, Tiến sĩ William Wall đã chỉ ra rằng sự phóng điện tương tự như tia sét mini, và các thí nghiệm của Benjamin Franklin còn chứng minh thêm rằng các hiện tượng điện trong khí quyển cũng giống như trong phòng thí nghiệm. Các nghiên cứu sâu hơn như Erman và Peltier đã khám phá các tính chất điện của trái đất từ các khía cạnh khác nhau và dần dần thiết lập sự hiểu biết cơ bản về điện khí quyển.
Mỗi khi có giông bão xảy ra, hiệu điện thế giữa trái đất và tầng điện ly càng tăng cường. Chính quá trình này khiến trái đất tiếp tục tích điện âm.
Ảnh hưởng của dòng chảy và khí tượng
Các dòng chảy trong khí quyển kết nối nhiều quá trình tự nhiên, không chỉ ảnh hưởng đến các hiện tượng thời tiết mà còn đóng vai trò quan trọng ở cấp độ sinh học. Điện trường gần mặt đất khuyến khích các điện tích dương trong khí quyển chảy về phía các vùng tích điện âm trên Trái đất, tạo ra các tương tác sinh thái thú vị, chẳng hạn như tương tác của một số sinh vật có thể sử dụng các trường này để di chuyển.
Ảnh hưởng từ vũ trụ tới trái đất
Trái đất thường xuyên bị ảnh hưởng bởi bức xạ từ vũ trụ. Những bức xạ này bắt nguồn từ các hạt tích điện dương trong vũ trụ, chúng tương tác với các nguyên tử trong khí quyển để tạo ra sự ion hóa, khiến bầu khí quyển có tính dẫn điện nhẹ và thúc đẩy dòng chảy của các dòng điện cực nhỏ. Sự cân bằng này đóng vai trò quan trọng trong khí quyển, giúp duy trì tính chất âm điện của Trái đất.
Mất cân bằng điện tích liên tục
Mặc dù có sự phóng điện lớn xảy ra trong các cơn bão, hệ thống khí quyển không bao giờ thực sự đạt đến trạng thái trung hòa hoàn toàn. Khi các hạt và dòng điện tiếp tục chạy, sự không đồng đều về điện tích luôn xuất hiện. Hiện tượng này là một bí ẩn đang diễn ra, cả trong khoa học hiện đại lẫn những quan sát cổ xưa.
Ngay cả vào những ngày trời quang, điện trường vẫn tiếp tục thay đổi và cường độ của nó thay đổi theo điều kiện khí tượng. Tất cả điều này là bản chất của điện khí quyển.
Nghiên cứu trong tương lai và ý nghĩa của nó
Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, nghiên cứu về điện khí quyển sẽ ngày càng đi sâu. Đặc biệt, làm thế nào để sử dụng dòng điện tích hiện tại để hiểu các kiểu thời tiết và ảnh hưởng của chúng có thể trở thành một chủ đề nghiên cứu nóng. trong tương lai. Trong nhiều hiện tượng thời tiết, vai trò của điện trường thường bị đánh giá thấp. Tuy nhiên, hiệu ứng điện trường mạnh mẽ này là yếu tố không thể thiếu giữa sinh thái và khí hậu.
Vì vậy, trước mối quan hệ động học phức tạp như vậy giữa điện trường và điện tích, làm thế nào chúng ta hiểu được các tính chất điện của trái đất và tác động có thể có của nó đối với cuộc sống của chúng ta trong tương lai?
