toUvod v Osnove elektrotehnike toelektricni in magnetni pojavi v
Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Uvod v Osnove elektrotehnike elektriˇ cni in magnetni pojavi v naravi A. Berkopec, A. R. Sinigoj Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Elektriˇ cni naboj na povrˇsini Zemlje . celotni naboj: Q = −5 · 105 A s . na enoto povrˇsine: σ = Q/(4πR 2 ) = −10−9 A s/m2 Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Elektriˇ cno polje ob lepem vremenu Elektriˇcno polje: . ocenjena povpreˇcna vrednost: E = 120 V/m . amplituda nihanj: do = 40 V/m nihanje nad kopnim: maksimuma ob zori in mraku nihanje nad morjem: globalni maksimum (London ob 19h ) Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Elektriˇ cno polje ob lepem vremenu Elektriˇcno polje: . ocenjena povpreˇcna vrednost: E = 120 V/m . amplituda nihanj: do = 40 V/m nihanje nad kopnim: maksimuma ob zori in mraku nihanje nad morjem: globalni maksimum (London ob 19h ) Matrix (Matrica, 1. del) pri razlagi rdeˇce in modre tabletke: The human body generates more bioelectricity than a ” 120-Volt battery.“ (Morpheus to Neo) = narobe Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Elektriˇ cni tokovi ob lepem vremenu Elektriˇcni tokovi: v povpreˇcju negativni naboj v smeri od povrˇsine proti ionosferi . okvirna vrednost: J = 10−12 A/m2 Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Elektriˇ cni tokovi ob lepem vremenu Elektriˇcni tokovi: v povpreˇcju negativni naboj v smeri od povrˇsine proti ionosferi . okvirna vrednost: J = 10−12 A/m2 na namiˇsljeni ploskvi povrˇsine 1 m2 , vzporedni s podlago: . vsako sekundo jo preˇcka J · S · ∆t/e0 = 6.25 · 106 elektronov . . ostalih molekul je: n2/3 = (27 · 1024 )2/3 = 9 · 1016 Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Globalno elektriˇ cno vezje . negativni naboj v smeri ionosfere: J = 10−12 A/m2 negativni naboj v smeri povrˇsja: nevihte Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Prispevek sile teˇ ze je zanemarljiv . . Elektron (Q = e0 = 1.6 · 10−19 A s, me = 9.1 · 10−31 kg): elektriˇcna sila pri E = 100 V/m: . . F = Q · E = 1.6 · 10−19 · 100 = 10−17 N sila teˇze pri g = 10 m/s2 : . . F = m · g = 9.1 · 10−31 · 10 = 10−29 N Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Prispevek sile teˇ ze je zanemarljiv . . Elektron (Q = e0 = 1.6 · 10−19 A s, me = 9.1 · 10−31 kg): elektriˇcna sila pri E = 100 V/m: . . F = Q · E = 1.6 · 10−19 · 100 = 10−17 N sila teˇze pri g = 10 m/s2 : . . F = m · g = 9.1 · 10−31 · 10 = 10−29 N Razmerje velikosti obeh sil med dvema elektronoma: 2 Fe Q2 d2 1 e0 . = · = · = 4 · 1042 2 2 Fg 4πε0 d Gm 4πε0 G me Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Vrste strel: IC, CG, GC znotraj oblaka, med deli: IC (intracloud), 90 % (75 %) IC Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Vrste strel: IC, CG, GC znotraj oblaka, med deli: IC (intracloud), 90 % (75 %) med oblakom in tlemi: CG (cloud-to-ground), 9 % (23 %) IC CG+, CG– Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Vrste strel: IC, CG, GC znotraj oblaka, med deli: IC (intracloud), 90 % (75 %) med oblakom in tlemi: CG (cloud-to-ground), 9 % (23 %) med tlemi in oblakom: GC (ground-to-cloud), 1 % (2 %) IC CG+, CG– GC+, GC– Atmosfersko elektriˇ cno polje Strela: fotografija Zemeljsko magnetno polje Atmosfersko elektriˇ cno polje Strela: fotografija Zemeljsko magnetno polje Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Strela: osnovni podatki koliˇ cina tok [kA] naboj [As] ˇcas [ms] dolˇzina [km] premer [cm] kratnost oblak-oblak/oblak-zemlja strela znaˇ cilna ekstremna 100 500 25 100 2-4 5 10 10 5 20 2 42 ◦ 3 (45 ) 10 (ekv.) Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Nastanek obiˇ cajne (CG) strele (1/2) [1..50] µs Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Nastanek obiˇ cajne (CG) strele (1/2) [1..50] µs Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Nastanek obiˇ cajne (CG) strele (1/2) [1..50] µs Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Nastanek obiˇ cajne (CG) strele (1/2) [1..50] µs 50 ms Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Nastanek obiˇ cajne (CG) strele (1/2) [1..50] µs 50 ms Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Nastanek obiˇ cajne (CG) strele (2/2) Tipiˇcna strela oblak-zemlja: v korakih po 50 m v 1 µs po vsakem koraku 50 µs pavza cepitve kanala glede na razmere okrog 50 m nad tlemi se prevodni kanal (lahko) poveˇze s kanalom, katerega zaˇcetek je na tleh po kanalu steˇce tok (strela in grom) moˇzna je ˇse veˇckratna izmenjava naboja po istem kanalu ”The detailed physics of the process, however, remains unknown.”[M. Uman] Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Kako vemo, da ima zemlja magnetno polje Meritve in opazovanja sila navor na magnetno iglo polarni sij obrati polov, paleomagnetizem Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Zgodovina meritev Prvi kompas na Kitajskem v 1. st., morda ˇze 4500 let pr. n. ˇst. Evropa spozna kompas v 12. stoletju. Prvi ga omeni angleˇski ˇ vedno ni jasno, kje ga je dobil. menih Alexander Neckham. Se Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Vektorsko polje, deklinacija, inklinacija Za gostoto zemeljskega magnetnega pretoka B sta doloˇceni deklinacija δ: kot med severom in projekcijo B inklinacija : odklon od horizontalne ravnine n B(T ) sever T δ vzhod Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Sprememinjanje deklinacije in inklinacije Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Vrednosti danes US/UK World Magnetic Model -- Epoch 2005.0 Main Field Total Intensity (F) 210° 240° 270° 300° 330° 0° 30° 60° 90° 120° 150° 180° 60000 180° 55 00 60° 0 55 60° 0 50 0 0 4500 50000 00 50 50000 40000 00 45 40000 30° 0 00 40 35000 40000 35000 30000 30000 40000 0° 35000 0 250 30000 35 00 0 55000 -30° 0 0 50 00 0 0 0 3000 0 55000 45000 0 00 00 35 00 55 45 0 00 65 0 00 0 4000 00 00 00 65 30000 40 -60° 00 0 0 3000 25000 35 55 60000 25000 0 6000 0 00 50000 40 0 0 50000 00 45 00 00 45000 50000 30 50 0 00 25000 0 45 4000 0 00 4000 -30° 0° 30000 3500 60 0 0 45000 35000 35000 00 55000 450 40000 45000 35000 0 0 45000 0 4000 0 55 00 00 50 4500 30° 00 60000 0 5500 0 00 0 50 00 00 50000 55 0 0 -60° 350 00 35000 180° 210° Map Date : 2005.0 Units : nanoTesla Contour Interval : 1000 nanoTesla Map Projection : Mercator 240° 270° 300° 330° 0° kraj Ljubljana juˇzni magnetni pol (Kanada) Rio de Janeiro 30° 60° 90° 120° 150° 180° vrednost inklinacija 44 µT 45◦ 150 µT 90◦ 22 µT 0◦ Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Obrati zemeljskega magnetnega polja dokaz s pomoˇcjo remanentne magnetizacije (namagnetenje kamnine v ˇcasu nastanka – strditve) zadnji obrat: pred pribliˇzno 780 tisoˇc leti zemeljski magnetni pol tudi danes potuje (10 km/leto) Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Moˇ zni vzroki Eno najpomembnejˇsih nereˇsenih vpraˇsanj.“ [A. Einstein] ” tokovi v Zemljini tekoˇci prevodni sredici (verjetno vsaj 95 %) permanentno namagneteni materiali v skorji in plaˇsˇcu tokovi v ionosferi tokovi v magnetosferi Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Posledice: polarni sij Zaradi sonˇcnega vetra (naelektrenih delcev) in magnetnega polja Zemlje nastaja polarni sij. Za pot od sonca do Zemlje potrebujejo delci okrog 10 ur. Aktivnost sovpada s ˇstevilom sonˇcnih peg. Atmosfersko elektriˇ cno polje Posledice: Bermudski trikotnik Teˇzave pri navigaciji ... Zemeljsko magnetno polje Atmosfersko elektriˇ cno polje Posledice: dinozavri, gripa ... izumrtje dinozavrov navigacija pri ptiˇcih navigacija pri ˇzelvah in ribah pojavnost gripe (Hoyle: pandemije) Zemeljsko magnetno polje Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Tipiˇ cni viri in priporoˇ cene mejne vrednosti Elektriˇcno polje: frekvenca znaˇ cilni vir znaˇ cilna 0 Hz atmosfersko el. polje 100 V/m 50 Hz daljnovod 100 V/m 1 GHz mobilna telefonija 1 V/m mejna 1500 V/m 500 V/m 14 V/m Magnetno polje: frekvenca znaˇ cilni vir znaˇ cilna 0 Hz zemeljsko magnetno polje 50 µT 50 Hz daljnovodi, EE omreˇzje 1 µT 1 GHz mobilna telefonija 0.01 µT mejna 40 mT 10 µT 0.046 µT Atmosfersko elektriˇ cno polje Med ˇstirimi silami ˇ Stiri sile: gravitacijska elektromagnetna krepka ˇsibka Zemeljsko magnetno polje Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Zgodba do sem in za naprej Pojavi, ki se nas najbolj neposredno dotikajo, so posledica elektromagnetne sile: sedenje na stolu (sila podlage, trenja ipd.) hrana in pijaˇca (kemija, biologija) zdravje (medicina) Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Zgodba do sem in za naprej Pojavi, ki se nas najbolj neposredno dotikajo, so posledica elektromagnetne sile: sedenje na stolu (sila podlage, trenja ipd.) hrana in pijaˇca (kemija, biologija) zdravje (medicina) interakcija ˇcloveka z elektriˇcnim in magnetnim poljem delovanje moˇzganov telepatija (?) Atmosfersko elektriˇ cno polje Zemeljsko magnetno polje Veliko uspeha!
© Copyright 2024