A busca por fontes alternativas de eletricidade tornou-se massiva nas últimas décadas. A ameaça de esgotamento dos recursos de energia fóssil estimulou a pesquisa sobre o uso de recursos renováveis: energia do ar, água, calor geotérmico. Um exército de inventores juntou-se aos cientistas que trabalham no campo da energia alternativa, que hoje "inundou" o espaço da informação com projetos de obtenção de energia "gratuita".
Uma das áreas mais populares de seu desenvolvimento é o uso de eletricidade atmosférica. Observando a revolta dos elementos durante as tempestades, há uma grande tentação de domar as forças elétricas da Terra, para usá-las em benefício do homem.
Vamos tentar avaliar o quão realista é chegar perto dessas forças e usá-las na prática. Para começar, vamos responder à pergunta se as reservas de eletricidade da Terra são realmente grandes? Quase todo mundo já ouviu ou sabe sobre um capacitor. Alguns trabalharam com eles, outros se lembram do curso de física da escola.
De acordo com os conceitos modernos, a Terra é um análogo de apenas um desses detalhes de circuitos de engenharia de rádio. Este enorme capacitor esférico é carregado e cria um campo elétrico ao nosso redor.
A partir de agora, você precisa operar com valores numéricos, pois muitos projetos para o uso do campo elétrico da Terra dependem de mecanismos completamente míticos para obter energia de tal capacitor.
Primeiro, sobre a capacidade da Terra. Já nesta fase, surgem discrepâncias. Ao calcular a capacidade da Terra, como um condutor esférico solitário no espaço, foi obtido um valor de cerca de 700 μF. E o cálculo da capacitância do capacitor formado pela superfície da Terra e a ionosfera localizada a uma altitude de 60-80 km dá um valor próximo a 1F. A discrepância entre os resultados é mais de 1000 vezes! E este é apenas o começo das incertezas associadas à eletricidade atmosférica.
O capacitor da terra é carregado com uma tensão de aproximadamente 300 kV, com a superfície da terra carregada negativamente e a ionosfera positivamente carregada. A intensidade do campo entre as "placas" de tal capacitor é 120-150 V / m na superfície e cai drasticamente com a altura.
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Como qualquer capacitor real, ele tem uma corrente de fuga. Os geofísicos conseguiram medir seu valor com bastante precisão. Essas correntes são muito pequenas: em tempo claro, a densidade da corrente de fuga é de apenas 10 elevado a menos 12 da potência de Am2. Mas o recálculo para toda a superfície da Terra dá uma corrente de fuga total de cerca de 1800 A. A carga elétrica da Terra (e, consequentemente, da ionosfera) é estimada em 5,7x10 à 5ª potência do coulomb. Então o capacitor de terra deve ser descarregado em … 8-10 minutos, e o campo elétrico deve desaparecer.
Na prática, não vemos essa imagem. Isso significa que existe um gerador natural com capacidade superior a 700 MW, que compensa a perda de carga do sistema Terra-ionosfera.
A ciência moderna se mostrou impotente para explicar os mecanismos de carregamento de um capacitor. Hoje, existem mais de 10 teorias e hipóteses que descrevem os mecanismos e processos para manter uma carga constante na Terra. Mas a verificação experimental e cálculos refinados mostram que a quantidade de cargas geradas é insuficiente para manter um valor estável do campo terrestre.
Entre os candidatos a geradores de carga foram considerados trovoadas, a circulação de correntes no manto derretido da Terra, o fluxo de partículas do Sol (vento solar). Mesmo uma hipótese exótica foi apresentada sobre a existência de um gerador MHD natural operando na atmosfera superior. O resultado é decepcionante - hoje a ciência não sabe exatamente de onde as cargas de um capacitor natural são reabastecidas. É possível que cada um desses mecanismos contribua para a reposição da carga do armazenamento terrestre.
E agora sobre as possibilidades de usar a energia de um capacitor natural. Como observado acima, a intensidade do campo (ou gradiente potencial na superfície) é em média 130 V / m. Mas isso não significa que uma pessoa alta tenha um potencial de 260 V entre o calcanhar e o topo da cabeça. O ar é um excelente isolante e o corpo humano é um bom condutor. Portanto, nós, independentemente do crescimento, sempre temos o potencial da Terra.
As tentativas de usar a força do campo da Terra para fins utilitários foram empreendidas por mais de dois séculos e continuam até hoje. A melhor realização de estruturas de coleta de eletricidade atmosférica por meio de balões possibilitou a obtenção de uma potência de cerca de 1 kW, e circuitos modernos e efetivos permitem alimentar um LED de baixa potência ou recarregar um celular.
O fato é que a condutividade do ar atmosférico é de apenas 10 a menos 14 graus S / m (Siemens / metro). É simplesmente impossível tirar a potência perceptível de uma fonte de alta resistência. Para isso, as partes do "gerador" devem ter isolamentos mais confiáveis. Mas a condutividade na superfície dos isoladores excede a condutividade do ar, então o gerador rapidamente entra em "curto-circuito".
As últimas informações de cientistas brasileiros sobre as possibilidades de obtenção de eletricidade na atmosfera úmida dos trópicos têm mais valor teórico. A eficiência de tal gerador é 100 milhões de vezes menor do que a de uma célula solar.
Se for impossível usar a energia da camada superficial da atmosfera, você pode tentar "descarregar" o capacitor global? Infelizmente, as oportunidades aqui não são grandes. A condutividade da atmosfera foi mencionada acima. A condutividade da ionosfera é 10 ordens de magnitude maior, mas numericamente é de apenas 5x10 a menos 4 graus S / m.
Quando o vão entre a superfície terrestre e a ionosfera é "curto-circuitado" por um feixe de plasma obtido, por exemplo, de um laser, uma corrente insignificante de centenas de miliamperes fluirá no circuito. É determinado pela resistência interna da "placa" ionosférica do capacitor, que é 5-10 kΩ / m. Obter uma "lâmpada" de luz a gás com 60-80 km de comprimento é o limite das possibilidades deste método. E isso é por causa de uma reserva de energia de pouco mais de 2500 kWh - esta é exatamente a energia de um capacitor global carregado.
Há mais uma consideração contra a interferência humana nos processos elétricos da Terra. Eles se formaram ao longo de bilhões de anos e desempenharam um papel importante na origem da vida em nosso planeta. A combinação desses processos constitui uma cadeia global de geração e compensação de cargas elétricas, uma espécie de análogo do sistema nervoso humano.
Ainda não temos idéia de muitos dos mecanismos dessa cadeia. Basta mencionar a recente descoberta de relâmpagos na ionosfera. Portanto, intervir em tal cadeia sem compreender as leis de seu funcionamento e as possíveis consequências da interferência é no mínimo estúpido. Portanto, mesmo que você encontre as chaves da despensa da eletricidade natural, elas devem ser abandonadas imediatamente.
