Bovin A.A.
Pusat UNESCO Wilayah Krasnodar

Semua organisma hidup yang wujud di Bumi, satu cara atau yang lain, dalam perjalanan evolusi yang lama telah menyesuaikan diri sepenuhnya dengannya. keadaan semula jadi. Penyesuaian berlaku bukan sahaja kepada keadaan fizikal dan kimia, seperti suhu, tekanan, komposisi udara atmosfera, pencahayaan, kelembapan, tetapi juga kepada medan semula jadi Bumi: geomagnet, graviti, elektrik dan elektromagnet. Aktiviti manusia berteknologi dalam tempoh sejarah yang agak singkat telah memberi kesan yang ketara ke atas objek semula jadi, secara mendadak mengganggu keseimbangan antara organisma hidup dan keadaan. persekitaran, yang telah terbentuk selama beribu-ribu tahun. Ini membawa kepada banyak akibat yang tidak boleh diperbaiki, khususnya, kepupusan beberapa haiwan dan tumbuhan, pelbagai penyakit dan pengurangan dalam tempoh purata kehidupan penduduk di beberapa wilayah. Dan hanya dalam dekad lepas penyelidikan saintifik telah mula mengkaji pengaruh alam semula jadi dan faktor antropogenik pada manusia dan organisma hidup yang lain.

Antara faktor yang disenaraikan, kesan medan elektrik pada manusia, pada pandangan pertama, adalah tidak ketara, jadi penyelidikan dalam bidang ini telah terhad. Tetapi sekarang, walaupun minat yang semakin meningkat dalam masalah ini, pengaruh medan elektrik pada organisma hidup masih menjadi kawasan yang kurang dikaji.

Dalam kerja yang dilakukan ini ulasan ringkas kerja yang berkaitan dengan masalah ini.

1. MEDAN ELEKTRIK SEMULAJADI

Medan elektrik Bumi ialah medan elektrik semula jadi Bumi sebagai planet, yang diperhatikan dalam badan padat Bumi, di laut, di atmosfera dan magnetosfera. Medan elektrik bumi disebabkan oleh satu set fenomena geofizik yang kompleks. Kewujudan medan elektrik di atmosfera Bumi terutamanya dikaitkan dengan proses pengionan udara dan pemisahan spatial cas elektrik positif dan negatif yang timbul semasa pengionan. Pengionan udara berlaku di bawah pengaruh sinaran kosmik sinaran ultraungu dari Matahari; sinaran daripada bahan radioaktif yang terdapat di permukaan Bumi dan di udara; nyahcas elektrik di atmosfera, dsb. Banyak proses atmosfera: perolakan, pembentukan awan, pemendakan dan lain-lain - membawa kepada pemisahan separa cas yang tidak serupa dan kemunculan medan elektrik atmosfera. Berbanding dengan atmosfera, permukaan Bumi bercas negatif.

Kewujudan medan elektrik atmosfera membawa kepada kemunculan arus yang melepaskan atmosfera "kapasitor" elektrik - Bumi. Kerpasan memainkan peranan penting dalam pertukaran cas antara permukaan Bumi dan atmosfera. Secara purata, pemendakan membawa 1.1-1.4 kali lebih banyak caj positif daripada yang negatif. Kebocoran cas dari atmosfera juga diisi semula disebabkan oleh arus yang dikaitkan dengan kilat dan aliran cas daripada objek tajam. Imbangan cas elektrik yang dibawa ke permukaan bumi dengan keluasan 1 km2 setahun boleh dicirikan oleh data berikut:

Pada sebahagian besar permukaan bumi - di atas lautan - arus dari hujung dikecualikan, dan akan ada keseimbangan positif. Kewujudan cas negatif statik pada permukaan Bumi (kira-kira 5.7×105 C) menunjukkan bahawa arus ini, secara purata, seimbang.

Medan elektrik dalam ionosfera disebabkan oleh proses yang berlaku kedua-duanya dalam lapisan atas atmosfera dan dalam magnetosfera. Pergerakan pasang surut jisim udara, angin, pergolakan - semua ini adalah sumber penjanaan medan elektrik di ionosfera akibat kesan dinamo hidromagnet. Contohnya ialah sistem arus elektrik solar-diurnal, yang menyebabkan variasi diurnal dalam medan magnet di permukaan Bumi. Magnitud kekuatan medan elektrik dalam ionosfera bergantung pada lokasi titik cerapan, masa hari, keadaan umum magnetosfera dan ionosfera, daripada aktiviti suria. Ia berjulat dari beberapa unit hingga puluhan mV/m, dan dalam ionosfera latitud tinggi mencapai seratus atau lebih mV/m. Dalam kes ini, arus mencecah ratusan ribu ampere. Oleh kerana kekonduksian elektrik plasma ionosfera dan magnetosfera yang tinggi di sepanjang garis medan magnet Bumi, medan elektrik ionosfera dipindahkan ke magnetosfera, dan medan magnetosfera dipindahkan ke ionosfera.

Salah satu sumber langsung medan elektrik dalam magnetosfera ialah angin suria. Apabila angin suria mengalir di sekeliling magnetosfera, emf berlaku. EMF ini menyebabkan arus elektrik, ditutup oleh arus songsang yang mengalir merentasi ekor magnetosfera. Yang terakhir dijana oleh caj ruang positif pada sebelah pagi magnetotail dan negatif pada sebelah petangnya. Kekuatan medan elektrik merentasi magnetotail mencapai 1 mV/m. Beza keupayaan merentasi penutup kutub ialah 20-100 kV.

Kewujudan arus gelang magnetosfera di sekeliling Bumi berkait secara langsung dengan hanyutan zarah. Semasa tempoh ribut magnet dan aurora, medan elektrik dan arus dalam magnetosfera dan ionosfera mengalami perubahan ketara.

Gelombang magnetohidrodinamik yang dihasilkan dalam magnetosfera merambat melalui saluran pandu gelombang semula jadi di sepanjang garis medan magnet Bumi. Memasuki ionosfera, ia ditukar kepada gelombang elektromagnet, yang sebahagiannya mencapai permukaan Bumi, dan sebahagiannya merambat dalam pandu gelombang ionosfera dan dilemahkan. Di permukaan Bumi, gelombang ini direkodkan bergantung pada frekuensi ayunan atau sebagai denyutan magnetik (10- 2-10 Hz), atau sebagai gelombang frekuensi sangat rendah (ayunan dengan frekuensi 102-104 Hz).

Medan magnet berselang-seli Bumi, yang sumbernya disetempat di ionosfera dan magnetosfera, mendorong medan elektrik di kerak bumi. Kekuatan medan elektrik dalam lapisan berhampiran permukaan kerak berbeza-beza bergantung pada lokasi dan rintangan elektrik batuan, antara beberapa unit hingga beberapa ratus mV/km, dan semasa ribut magnet ia meningkat kepada unit dan malah puluhan V/ km. Medan magnet dan elektrik berselang seli yang saling berkaitan digunakan untuk bunyi elektromagnet dalam geofizik penerokaan, serta untuk bunyi Bumi yang dalam.

Sumbangan tertentu kepada medan elektrik Bumi dibuat oleh perbezaan potensi sentuhan antara batuan yang berbeza kekonduksian elektrik (termoelektrik, elektrokimia, kesan piezoelektrik). Proses gunung berapi dan seismik boleh memainkan peranan khas dalam hal ini.

Medan elektrik di laut disebabkan oleh medan magnet berselang-seli Bumi, dan juga timbul daripada pergerakan air laut yang konduktif ( ombak laut dan arus) dalam medan magnet. Ketumpatan arus elektrik di laut mencapai 10-6 A/m2. Arus ini boleh digunakan sebagai mata air semula jadi medan magnet berselang-seli untuk bunyi variasi magnetik di atas rak dan di laut.

Persoalan mengenai cas elektrik Bumi sebagai sumber medan elektrik di ruang antara planet belum diselesaikan sepenuhnya. Adalah dipercayai bahawa Bumi sebagai planet adalah neutral elektrik. Walau bagaimanapun, hipotesis ini memerlukan pengesahan eksperimen. Pengukuran pertama menunjukkan bahawa kekuatan medan elektrik dalam ruang antara planet berhampiran Bumi adalah antara persepuluh hingga beberapa puluh mV/m.

Dalam kerja D. Dyutkin, proses yang membawa kepada pengumpulan cas elektrik dan pembentukan medan elektrik di dalam perut Bumi dan di permukaannya diperhatikan. Mekanisme berlakunya arus elektrik bulat dalam ionosfera, yang membawa kepada pengujaan arus elektrik yang kuat dalam lapisan permukaan Bumi.

Asas geofizik moden menyatakan bahawa untuk mengekalkan keamatan medan geomagnet, satu mekanisme penjanaan medan berterusan mesti beroperasi. Penguasaan medan dipol dan watak paksinya, serta hanyutan barat pada kelajuan yang sangat tinggi untuk proses geologi (0.2| atau 20 km/tahun) menunjukkan hubungan antara medan geomagnet dan putaran Bumi. Di samping itu, pergantungan langsung kekuatan medan pada kelajuan putaran Bumi adalah bukti kesalinghubungan fenomena ini.

Untuk ini kita boleh menambah bahawa setakat ini, banyak maklumat statistik telah terkumpul yang menghubungkan perubahan dalam parameter aktiviti suria, medan geomagnet, dan kelajuan putaran Bumi dengan tempoh masa dan intensiti pelbagai proses semula jadi. Walau bagaimanapun, mekanisme fizikal yang jelas untuk penyambungan semua proses ini masih belum dibangunkan.

Kerja-kerja Profesor V.V. Surkov mengkaji sifat medan elektromagnet frekuensi ultra-rendah (ULF). Mekanisme pengujaan medan elektromagnet ULF (sehingga 3 Hz) dalam plasma ionosfera dan atmosfera diterangkan, dan sumber medan elektromagnet ULF di bumi dan atmosfera ditunjukkan.

Hipotesis tentang kemunculan medan elektrik dan magnet Bumi dibincangkan dalam artikel sains popular oleh G. Fonarev, Doktor Sains Fizikal dan Matematik. Menurut hipotesis Academician V.V. Shuleikin, arus elektrik di perairan Lautan Dunia mencipta medan magnet tambahan, yang ditumpangkan pada yang utama. Menurut V.V. Shuleikin, medan elektrik di lautan sepatutnya berada dalam susunan ratusan atau bahkan ribuan mikrovolt setiap meter - ini agak bidang yang kukuh. Ahli ichthyologist Soviet A.T. Pada awal 1930-an, Mironov, semasa mengkaji tingkah laku ikan, mendapati bahawa mereka mempunyai electrotaxis yang jelas - keupayaan untuk bertindak balas terhadap medan elektrik. Ini membawanya kepada idea bahawa medan elektrik (tellurik) mesti wujud di laut dan lautan. Walaupun hipotesis V.V Shuleikin dan A.T. Idea Mironov belum disahkan dalam amalan, tetapi mereka masih mempunyai lebih daripada sekadar kepentingan sejarah: kedua-duanya memainkan peranan merangsang penting dalam perumusan banyak masalah saintifik baru.

2. ORGANISMA HIDUP DALAM BIDANG ELEKTRIK SEMULAJADI

Pada masa ini, banyak kajian telah dijalankan berkaitan pengaruh medan elektrik terhadap organisma hidup - daripada sel individu kepada manusia. Pengaruh medan elektromagnet dan magnet paling kerap dipertimbangkan. Sebilangan besar daripada semua kerja ditumpukan kepada medan elektromagnet berselang-seli dan kesannya terhadap organisma hidup, kerana medan ini kebanyakannya berasal dari antropogenik.

Medan elektrik berterusan asal semula jadi dan kepentingannya untuk organisma hidup masih belum cukup dikaji.

Pengaruh medan elektrik berterusan Bumi pada manusia, haiwan dan tumbuhan dibentangkan dengan paling mudah dan boleh difahami dalam karya A.A. Mikulina.

Menurut penyelidikan terkini, dunia bercas negatif, iaitu, dengan jumlah lebihan cas elektrik percuma - kira-kira 0.6 juta coulomb. Ini adalah caj yang sangat besar.

Menolak antara satu sama lain oleh daya Coulomb, elektron cenderung terkumpul di permukaan glob. hidup Jarak jauh dari bumi, yang meliputinya di semua sisi, adalah ionosfera, yang terdiri daripada Kuantiti yang besar ion bercas positif. Terdapat medan elektrik antara bumi dan ionosfera.

Di langit yang cerah, pada jarak satu meter dari tanah, beza keupayaan mencapai kira-kira 125 volt. Oleh itu, kami mempunyai hak untuk menegaskan bahawa elektron, yang cuba melarikan diri dari permukaan bumi di bawah pengaruh medan, menembusi ke dalam kaki kosong dan hujung konduktif elektrik saraf otot. manusia primitif, yang berjalan tanpa alas kaki di atas tanah dan tidak memakai but dengan tapak tiruan yang tidak telap elektrik. Penembusan elektron ini hanya berterusan sehingga jumlah cas negatif bebas seseorang mencapai potensi cas kawasan permukaan bumi di mana dia berada.

Di bawah pengaruh medan, dakwaan yang menembusi tubuh manusia cenderung tercetus, di mana ia ditangkap dan digabungkan semula dengan ion atmosfera yang bercas positif, yang bersentuhan langsung dengan kulit kepala dan tangan yang terbuka. Tubuh manusia, sel hidup dan semua kebergantungan fungsi metabolisme telah disesuaikan oleh alam semula jadi selama berjuta-juta tahun kehidupan yang sihat seseorang dalam keadaan medan elektrik berhampiran Bumi dan pertukaran elektrik, dinyatakan, khususnya, dalam kemasukan elektron ke dalam kaki dan aliran keluar, penggabungan semula, elektron ke dalam ion bercas positif atmosfera.

Seterusnya, penulis membuat kesimpulan penting: otot haiwan dan manusia yang bersentuhan dengan bumi direka oleh alam semula jadi sedemikian rupa sehingga mereka mesti membawa cas elektrik negatif yang sepadan dengan jumlah cas permukaan bumi yang makhluk hidup itu terletak. masa ini. Jumlah cas negatif pada tubuh manusia harus berbeza-beza bergantung kepada kekuatan medan elektrik pada titik tertentu di bumi pada masa tertentu.

Terdapat banyak sebab untuk perubahan dalam kekuatan medan elektrik. Salah satu yang utama ialah kekeruhan, yang membawa cas elektrik tempatan yang kuat. Mereka mencapai puluhan juta volt pada saat pembentukan kilat. Dalam organisma hidup, pada permukaan kulit, keamatan cas elektrik kadangkala mencapai magnitud sedemikian sehingga percikan api muncul apabila bersentuhan dengan logam atau apabila menanggalkan seluar dalam nilon.

Pemerhatian terkini oleh pekerja Institut Kebersihan Awam dan Komuniti telah menunjukkan bahawa apabila cuaca berubah, kesejahteraan seseorang yang sakit bergantung pada magnitud kekuatan medan tempatan bumi, serta perubahan tekanan barometrik. , dalam kebanyakan kes mengiringi perubahan dalam kekuatan medan. Tetapi kerana dalam kehidupan seharian kita tidak mempunyai instrumen untuk mengukur magnitud voltan medan bumi, kami menerangkan keadaan kesejahteraan bukan sebagai punca utama - perubahan dalam kekuatan medan, tetapi sebagai akibatnya - penurunan dalam tekanan barometrik.

Eksperimen telah menunjukkan bahawa apa-apa kerja mental atau fizikal yang dilakukan oleh seseorang yang terasing dari bumi disertai dengan penurunan cas semula jadi negatifnya. Walau bagaimanapun, tiada perubahan yang diterangkan dalam potensi elektrik diperhatikan atau diukur walaupun oleh instrumen yang paling tepat jika badan manusia bersentuhan dengan tanah atau disambungkan ke tanah oleh konduktor. Kekurangan elektron segera dihapuskan. Pada mana-mana osiloskop adalah mudah untuk melihat arus ini dan menentukan magnitudnya.

Apakah perubahan dalam kehidupan manusia yang menentukan pemergiannya daripada kewujudan semula jadi dan primitif? Lelaki memakai but, membina rumah, mencipta linoleum tidak konduktif, tapak getah, dan memenuhi jalan dan jalan bandar dengan asfalt. Manusia hari ini kurang bersentuhan dengan cas elektrik bumi. Ini adalah salah satu sebab penyakit "biasa" seperti sakit kepala, kerengsaan, neurosis, penyakit kardiovaskular, keletihan, mimpi buruk dan lain-lain. Pada masa lalu, doktor zemstvo menetapkan pesakit untuk berjalan tanpa alas kaki dalam embun. Masih terdapat beberapa pertubuhan berkaki ayam yang beroperasi di England. Rawatan ini tidak boleh dipanggil apa-apa selain daripada "menghancurkan badan pesakit."

Di Institut Fisiologi Tumbuhan Akademi Sains USSR, Dr. sains biologi E. Zhurbitsky menjalankan beberapa eksperimen untuk mengkaji pengaruh medan elektrik pada tumbuhan. Memperkukuh bidang kepada nilai yang diketahui mempercepatkan pertumbuhan. Meletakkan tumbuhan di medan yang tidak semulajadi - zon negatif di bahagian atas, dan zon positif di dalam tanah - pertumbuhan dihalang. Zhurbitsky percaya bahawa lebih besar perbezaan potensi antara anak benih dan atmosfera, lebih banyak fotosintesis berlaku. Di rumah hijau, hasil boleh ditingkatkan sebanyak 20-30%. Sebilangan orang sedang mengkaji pengaruh elektrik ke atas loji. institusi saintifik: Makmal Genetik Pusat dinamakan sempena I.V. Michurin, kakitangan Taman Botani Universiti Negeri Moscow, dsb.

Yang menarik ialah karya R.A. Novitsky, yang menumpukan kepada persepsi medan elektrik dan arus oleh ikan, serta penjanaan medan elektrik oleh ikan yang sangat elektrik (belut elektrik air tawar, pari elektrik dan ikan keli, pengamat bintang Amerika). Kerja mencatatkan bahawa ikan elektrik yang lemah mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap medan elektrik, ini membolehkan mereka mencari dan membezakan objek dalam air, menentukan kemasinan air, dan menggunakan pelepasan ikan lain untuk tujuan maklumat dalam hubungan interspesifik dan intraspesifik. Arus elektrik yang lemah dan medan magnet dilihat terutamanya oleh reseptor kulit ikan. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa dalam hampir semua ikan elektrik yang lemah dan kuat, derivatif organ garis sisi berfungsi sebagai electroreceptors. Dalam jerung dan pari, fungsi electroreceptive dilakukan oleh ampullae yang dipanggil Lorenzini - kelenjar mukus khas dalam kulit. Medan elektromagnet yang lebih kuat bertindak secara langsung pada pusat saraf organisma akuatik.

3. Medan elektrik teknogenik dan kesannya terhadap organisma hidup

Kemajuan teknologi, seperti yang kita ketahui, telah membawa manusia bukan sahaja kelegaan dan kemudahan dalam pengeluaran dan kehidupan seharian, tetapi juga mencipta beberapa masalah yang serius. Khususnya, masalah timbul untuk melindungi manusia dan organisma lain daripada medan elektromagnet, magnet dan elektrik yang kuat yang dicipta oleh pelbagai peranti teknikal. Kemudian, masalah melindungi manusia daripada pendedahan berpanjangan kepada medan elektromagnet yang lemah timbul, yang, ternyata, juga membahayakan kehidupan manusia. Dan hanya dalam Kebelakangan ini mula memberi perhatian dan menjalankan penyelidikan yang berkaitan untuk menilai kesan melindungi medan geomagnet dan elektrik semula jadi terhadap organisma hidup.

Pengaruh medan elektrik berterusan dan berubah-ubah yang kuat dari asal teknogenik pada organisma hidup telah dikaji untuk masa yang agak lama. Sumber medan sedemikian adalah, pertama sekali, talian kuasa voltan tinggi (PTL).

Medan elektrik yang dicipta oleh talian kuasa voltan tinggi mempunyai kesan buruk terhadap organisma hidup. Yang paling sensitif kepada medan elektrik adalah ungulates dan manusia memakai kasut yang melindungi mereka dari tanah. Kuku haiwan juga merupakan penebat yang baik. Dalam kes ini, potensi diinduksi pada badan isipadu pengalir yang diasingkan dari tanah, bergantung pada nisbah kapasitans badan ke tanah dan kepada wayar talian kuasa. Lebih kecil kapasiti ke tanah (lebih tebal, contohnya, tapak kasut), lebih besar potensi teraruh, yang boleh menjadi beberapa kilovolt dan bahkan mencapai 10 kV.

Dalam eksperimen yang dijalankan oleh ramai penyelidik, nilai ambang yang jelas bagi kekuatan medan ditemui, di mana perubahan dramatik dalam tindak balas haiwan eksperimen berlaku. Ia ditentukan sebagai 160 kV/m; kekuatan medan yang lebih rendah tidak menyebabkan sebarang bahaya yang ketara kepada organisma hidup.

Kekuatan medan elektrik di kawasan kerja talian kuasa 750 kV pada ketinggian manusia adalah kira-kira 5-6 kali kurang daripada nilai berbahaya. Kesan buruk medan elektrik frekuensi industri pada kakitangan talian kuasa dan pencawang dengan voltan 500 kV dan lebih tinggi telah dikenal pasti; pada voltan 380 dan 220 kV kesan ini dinyatakan dengan lemah. Tetapi pada semua voltan, kesan medan bergantung pada tempoh tinggal di dalamnya.

Berdasarkan penyelidikan, piawaian dan peraturan kebersihan yang sesuai telah dibangunkan, yang menunjukkan jarak minimum yang dibenarkan untuk lokasi bangunan kediaman dari objek pemancar pegun, seperti talian kuasa. Piawaian ini juga memperuntukkan tahap radiasi (had) maksimum yang dibenarkan untuk objek berbahaya tenaga lain. Dalam sesetengah kes, peralatan besar digunakan untuk melindungi orang skrin logam, dalam bentuk helaian, jaring dan peranti lain.

Namun begitu, banyak kajian oleh saintis di pelbagai negara(Jerman, Amerika Syarikat, Switzerland, dsb.) telah menunjukkan bahawa langkah keselamatan sedemikian tidak dapat sepenuhnya melindungi seseorang daripada pengaruh yang berbahaya. radiasi elektromagnetik(AMY). Pada masa yang sama, didapati bahawa medan elektromagnet yang lemah (EMF), yang kuasanya diukur dalam perseribu watt, tidak kurang berbahaya, dan dalam beberapa kes lebih berbahaya, daripada sinaran kuasa tinggi. Para saintis menjelaskan ini dengan mengatakan bahawa keamatan medan elektromagnet yang lemah adalah sepadan dengan keamatan sinaran itu sendiri. badan manusia, tenaga dalamannya, yang terbentuk hasil daripada fungsi semua sistem dan organ, termasuk tahap selular. Sinaran elektron dicirikan oleh keamatan rendah (bukan haba) sedemikian. perkakas rumah terdapat di setiap rumah hari ini. Ini terutamanya komputer, televisyen, Telefon bimbit, ketuhar gelombang mikro, dsb. Mereka adalah sumber berbahaya, yang dipanggil. EMR buatan manusia, yang mempunyai harta terkumpul di dalam tubuh manusia, dengan itu mengganggu keseimbangan biotenaganya, dan, pertama sekali, apa yang dipanggil. pertukaran maklumat tenaga (ENIO). Dan ini, seterusnya, membawa kepada pelanggaran berfungsi normal sistem utama badan. Banyak kajian dalam bidang kesan biologi medan elektromagnet (EMF) telah menentukan bahawa sistem tubuh manusia yang paling sensitif ialah: saraf, imun, endokrin dan pembiakan. Kesan biologi EMF di bawah keadaan pendedahan jangka panjang boleh membawa kepada perkembangan akibat jangka panjang, termasuk proses degeneratif pusat sistem saraf, kanser darah (leukemia), tumor otak, penyakit hormon, dll.

Dalam karya V.M. Korshunova melaporkan bahawa pada tahun 1970-an, pakar kembali kepada kesan medan magnet dan elektrik yang lemah dan sangat lemah pada sistem fizikokimia model, objek biologi dan tubuh manusia. Mekanisme yang menyebabkan kesan ini "berfungsi" pada tahap molekul, dan kadangkala atom, akibatnya ia sangat sukar difahami. Walau bagaimanapun, saintis telah menunjukkan secara eksperimen dan menerangkan secara teori kesan magnet dan putaran. Ternyata walaupun tenaga interaksi magnetik adalah beberapa pesanan magnitud kurang daripada tenaga gerakan haba, pada peringkat tindak balas di mana segala-galanya sebenarnya berlaku, gerakan haba tidak mempunyai masa untuk mengganggu tindakan medan magnet.

Penemuan ini memaksa kita untuk melihat semula fenomena kehidupan di Bumi, yang timbul dan berkembang di bawah keadaan medan geomagnet. Makmal menunjukkan pengaruh medan magnet malar dan berubah-ubah yang agak lemah (satu atau dua lebih tinggi daripada geomagnet) pada output tindak balas utama fotosintesis - asas keseluruhan ekosistem planet kita. Pengaruh ini ternyata kecil (kurang daripada satu peratus), tetapi sesuatu yang lain adalah penting: bukti kewujudannya yang sebenar.

Khususnya, kerja yang sama menyatakan bahawa peralatan elektrik rumah yang mengelilingi kita, pada kedudukan tertentu relatif kepada badan kita (atau badan kita berbanding peranti), boleh mempengaruhi proses elektrokimia yang berlaku dalam sel-sel badan.

4. INSTRUMEN DAN KAEDAH PENGUKURAN BIDANG ELEKTRIK

Untuk mengkaji dan mengawal keadaan elektromagnet, adalah perlu untuk mempunyai instrumen yang sesuai - magnetometer untuk mengukur ciri-ciri medan magnet dan meter kekuatan medan elektrik.

Oleh kerana keperluan untuk peranti sedemikian adalah kecil (buat masa ini), maka, pada asasnya, peranti sedemikian dihasilkan dalam siri kecil untuk dua tujuan: 1 - untuk kawalan piawaian kebersihan mengenai langkah berjaga-jaga keselamatan; 2 – untuk tujuan penerokaan geofizik.

Sebagai contoh, NPP Cyclone-Test perusahaan kesatuan negeri persekutuan secara bersiri menghasilkan meter medan elektrik IEP-05, yang direka untuk mengukur nilai akar-min-kuasa dua bagi keamatan medan elektrik berselang-seli yang dicipta melalui pelbagai cara teknikal.

Meter kekuatan medan elektrik dan magnet direka untuk memantau piawaian keselamatan elektromagnet dalam bidang perlindungan alam sekitar, keselamatan buruh dan keselamatan awam.

Dalam diri mereka sendiri ciri-ciri teknikal peranti ini boleh digunakan untuk mengukur kekuatan komponen elektrik medan elektromagnet, tanpa mengira sifat kejadiannya, termasuk semasa memantau mengikut SanPiN 2.2.4.1191-03 " Medan elektromagnet dalam keadaan pengeluaran" dan SanPiN 2.1.2.1002-00 "Keperluan kebersihan dan epidemiologi untuk bangunan dan premis kediaman."

Peranti ini mempunyai bacaan langsung nilai medan yang diukur (dalam masa nyata) dan boleh digunakan untuk pemantauan elektromagnet, memantau taburan spatial medan dan dinamik mengukur medan ini dalam masa.

Prinsip operasi peranti adalah mudah: dalam antena dipol, medan elektrik mendorong perbezaan potensi, yang diukur oleh peranti seperti milivoltmeter.

Syarikat NPP "Cyclone - Test" juga menghasilkan peranti lain yang direka untuk mengukur parameter medan elektrik, magnet dan elektromagnet.

Pada masa yang sama, geofizik telah lama menggunakan kaedah penerokaan elektrik mineral. Pencarian gali elektrik ialah sekumpulan kaedah geofizik penerokaan berdasarkan kajian medan elektrik dan elektromagnet semula jadi atau teruja buatan dalam kerak bumi. Asas fizikal pencarian elektrik ialah perbezaan antara batuan dan bijih mengikut kekhususannya rintangan elektrik, pemalar dielektrik, kerentanan magnet dan sifat-sifat lain.

Antara pelbagai kaedah Untuk mencari gali elektrik, kaedah medan magnetotelurik perlu diberi perhatian. Menggunakan kaedah ini, komponen pembolehubah medan elektromagnet semula jadi Bumi dikaji. Kedalaman penembusan medan magnetotelurik ke dalam tanah disebabkan oleh kesan kulit bergantung pada kekerapannya. Oleh itu tingkah laku frekuensi rendah medan (perseratus dan perseribu Hz) mencerminkan struktur kerak bumi pada kedalaman beberapa km atau lebih frekuensi tinggi(berpuluh-puluh dan beratus-ratus Hz) - pada kedalaman beberapa puluh m. Kajian tentang pergantungan komponen medan elektrik dan magnet yang diukur pada frekuensinya memungkinkan untuk mengkaji struktur geologi kawasan kajian.

Peralatan cari gali elektrik terdiri daripada sumber arus, sumber medan elektromagnet dan alat pengukur. Sumber semasa - bateri sel kering, penjana dan bateri; sumber medan - dibumikan di hujung talian atau litar tidak dibumikan dikuasakan oleh pemalar atau arus ulang alik. Peranti pengukur terdiri daripada transduser input (penderia medan), sistem penukar isyarat perantaraan yang menukar isyarat untuk merekodkannya dan menapis hingar, dan peranti output yang menyediakan pengukuran isyarat. Peralatan cari gali elektrik yang direka untuk mengkaji bahagian geologi pada kedalaman tidak melebihi 1-2 km dihasilkan dalam bentuk kit mudah alih yang ringan.

Untuk tujuan penyelidikan, peralatan khas dengan parameter yang diperlukan paling kerap dihasilkan.

Kerja ini membincangkan kaedah spektrum yang paling tepat dan sensitif untuk mengukur medan magnet ultra-lemah. Walau bagaimanapun, terdapat satu kenyataan penting di sini bahawa berdasarkan spektroskopi atom satu piawaian untuk kekuatan medan elektrik juga boleh dibina. Kerja mencatatkan bahawa adalah mungkin untuk mengukur nilai mutlak kekuatan medan elektrik dengan ketepatan yang tinggi menggunakan kesan Stark. Untuk melakukan ini, perlu menggunakan atom dengan momen orbit bukan sifar dalam keadaan dasar. Walau bagaimanapun, setakat ini, menurut penulis, keperluan untuk pengukuran sedemikian belum menjadi cukup akut untuk teknologi yang sepadan dibangunkan.

Sebaliknya, sekarang adalah masa untuk mencipta instrumen ultra-sensitif dan tepat untuk mengukur medan elektrik semula jadi.

KESIMPULAN

Banyak kajian menunjukkan bahawa medan elektromagnet yang tidak kelihatan, tidak ketara, magnet dan elektrik mempunyai kesan yang serius terhadap manusia dan organisma lain. Pengaruh bidang yang kuat telah dikaji secara meluas. Pengaruh medan lemah, yang sebelum ini tidak diberi perhatian, ternyata tidak kurang pentingnya untuk organisma hidup. Tetapi penyelidikan dalam bidang ini baru sahaja bermula.

Orang moden menghabiskan lebih banyak masa di premis konkrit bertetulang, di kabin kereta. Tetapi hampir tidak ada kajian yang berkaitan dengan menilai kesan terhadap kesihatan manusia kesan perisai bilik, kabin logam kereta, kapal terbang, dll. Ini adalah benar terutamanya untuk melindungi medan elektrik semula jadi Bumi. Oleh itu, kajian sedemikian pada masa ini sangat relevan.

"Umat manusia moden, seperti semua makhluk hidup, hidup dalam sejenis lautan elektromagnet, yang tingkah lakunya kini ditentukan bukan sahaja oleh sebab semula jadi, tetapi juga oleh campur tangan buatan. Kami memerlukan juruterbang berpengalaman yang benar-benar mengetahui arus tersembunyi lautan ini, beting dan pulaunya. Dan peraturan navigasi yang lebih ketat diperlukan untuk membantu melindungi pengembara daripada ribut elektromagnet,” demikianlah Yu.A., salah seorang perintis magnetobiologi Rusia, secara kiasan menggambarkan keadaan semasa. Kholodov.

KESUSASTERAAN

1. Sizov Yu. P. Medan elektrik Bumi. Artikel dalam TSB, Rumah Penerbitan " Ensiklopedia Soviet", 1969 - 1978
2. Dyudkin D. Masa depan tenaga – geoelektrik? Tenaga dan industri Rusia - bahan terpilih, keluaran 182.
   http://subscribe.ru/archive/
3. Surkov V.V. Bidang kepentingan saintifik V.V. Surkov.
   http://www.surkov.mephi.ru
4. Fonarev G. Sejarah dua hipotesis. Sains dan Kehidupan, 1988, No. 8.
5. Lavrova A.I., Plyusnina T.Yu., Lobanov, A.I., Starozhilova T.K., Riznichenko G.Yu. Memodelkan kesan medan elektrik pada sistem pengaliran ion di kawasan berhampiran membran sel alga Chara.
6. Alekseeva N.T., Fedorov V.P., Baibakov S.E. Tindak balas neuron pelbagai bahagian sistem saraf pusat kepada pengaruh medan elektromagnet // Medan elektromagnet dan kesihatan manusia: Bahan antarabangsa ke-2. conf. "Masalah keselamatan manusia elektromagnet. Penyelidikan asas dan gunaan. Peraturan EMF: falsafah, kriteria dan penyelarasan", 20-24 September. 1999, Moscow. - M., 1999. - hlm.47-48.
7. Gurvich E.B., Novokhatskaya E.A., Rubtsova N.B. Kematian penduduk yang tinggal berhampiran kemudahan penghantaran kuasa dengan voltan 500 kilovolt // Med. buruh dan perindustrian ekol. - 1996. - N 9. - P.23-27. - Bibliografi: 8 tajuk.
8. Gurfinkel Yu.I., Lyubimov V.V. Wad berlindung di klinik untuk melindungi pesakit yang menghidap penyakit jantung koronari daripada kesan gangguan geomagnet // Med. fizik. - 2004. - N 3(23). - P.34-39. - Bibliografi: 23 tajuk.
9. Mikulin A.A.. Aktif umur panjang adalah perjuangan saya melawan hari tua. Bab 7. Kehidupan dalam medan elektrik.
   http://www.pseudology.org
10. Kurilov Yu.M.. Sumber alternatif tenaga. Medan elektrik Bumi adalah sumber tenaga.
    Portal saintifik dan teknikal.
11. Novitsky R.A. Medan elektrik dalam kehidupan ikan. 2008
    http://www.fion.ru>
12. Lyubimov V.V., Ragulskaya M.V. Medan elektromagnet, biotropisme dan piawaian keselamatan alam sekitar. Jurnal Manuskrip Tersimpan Bil 3 Mac, 2004.
    Prosiding persidangan saintifik dan teknikal - PROMTECHEXPO XXI.
13. Ptitsyna N.G., G. Villoresi, L.I. Dorman, N. Yucci, M.I. Tyasto. "Medan magnet frekuensi rendah semula jadi dan teknologi sebagai faktor yang berpotensi berbahaya kepada kesihatan." "Kejayaan Sains fizikal" 1998, N 7 (jilid 168, hlm. 767-791).
14. Green Mark, Ph.D. Semua orang mesti tahu ini.
    kesihatan2000.ru
15. Korshunov V.M.. Bahaya elektrik.
    www.korshunvm.ru
16. Ujian Siklon FSUE NPP.
    http://www.ciklon.ru
17. Yakubovsky Yu.V.. Penerokaan elektrik. Artikel dalam TSB, Rumah Penerbitan "Ensiklopedia Soviet", 1969 - 1978
18. Alexandrov E. B. Aplikasi spektroskopi atom kepada masalah metrologi asas. Institut Fiziko-Teknikal dinamakan sempena. A. F. Ioffe RAS, St. Petersburg, Rusia

Pengaruh biologi medan elektrik dan magnet pada tubuh manusia dan haiwan telah banyak dikaji. Kesan yang diperhatikan dalam kes ini, jika ia berlaku, masih tidak jelas dan sukar untuk ditentukan, jadi topik ini kekal relevan.

Medan magnet di planet kita mempunyai dua asal - semula jadi dan antropogenik. Medan magnet semula jadi, yang dipanggil ribut magnet, berasal dari magnetosfera Bumi. Gangguan magnet antropogenik meliputi kawasan yang lebih kecil daripada yang semula jadi, tetapi manifestasinya jauh lebih sengit, dan oleh itu menyebabkan kerosakan yang lebih ketara. Hasil daripada aktiviti teknikal, manusia mencipta medan elektromagnet buatan yang beratus kali lebih kuat daripada medan magnet semula jadi Bumi. Sumber sinaran antropogenik ialah: peranti pemancar radio berkuasa, kenderaan elektrik, talian kuasa (Gamb. 2.1).

Salah satu penguja gelombang elektromagnet yang paling berkuasa-arus frekuensi industri (50 Hz). Oleh itu, keamatan medan elektrik secara langsung di bawah talian penghantaran kuasa boleh mencapai beberapa ribu volt per meter tanah, walaupun disebabkan oleh sifat tanah mengurangkan keamatan, walaupun apabila bergerak 100 m dari talian, keamatan turun dengan mendadak kepada beberapa puluh volt per meter.

Kajian tentang kesan biologi medan elektrik telah mendapati bahawa walaupun pada voltan 1 kV/m ia mempunyai kesan buruk terhadap sistem saraf manusia, yang seterusnya membawa kepada gangguan sistem endokrin dan metabolisme dalam badan (tembaga, zink, besi dan kobalt), mengganggu fungsi fisiologi: denyutan jantung, tekanan darah, aktiviti otak, proses metabolik dan aktiviti imun.

Sejak tahun 1972, penerbitan telah muncul yang mengkaji kesan pada manusia dan haiwan medan elektrik dengan nilai keamatan lebih daripada 10 kV/m.

Kekuatan medan magnet adalah berkadar dengan arus dan berkadar songsang dengan jarak; Kekuatan medan elektrik adalah berkadar dengan voltan (cas) dan berkadar songsang dengan jarak. Parameter medan ini bergantung pada kelas voltan, ciri reka bentuk dan dimensi geometri talian kuasa voltan tinggi. Kemunculan sumber medan elektromagnet yang kuat dan diperluaskan membawa kepada perubahan dalam faktor semula jadi di mana ekosistem terbentuk. Medan elektrik dan magnet boleh mendorong cas permukaan dan arus dalam badan manusia (Rajah 2.2). Penyelidikan telah menunjukkan,

bahawa arus maksimum dalam badan manusia yang diaruhkan oleh medan elektrik adalah lebih tinggi daripada arus yang diaruhkan oleh medan magnet. Jadi, kesan berbahaya Medan magnet muncul hanya apabila keamatannya adalah kira-kira 200 A/m. Ia berlaku pada jarak 1-1.5 m dari wayar fasa talian dan berbahaya hanya untuk kakitangan operasi apabila bekerja di bawah voltan. Keadaan ini membolehkan kami membuat kesimpulan bahawa tidak ada pengaruh biologi medan magnet frekuensi industri pada manusia dan haiwan yang terletak di bawah talian kuasa.Oleh itu, medan elektrik talian kuasa adalah faktor utama yang berkesan secara biologi dalam penghantaran kuasa jarak jauh, yang boleh penghalang kepada penghijrahan pelbagai jenis air dan fauna darat.

Berdasarkan ciri reka bentuk penghantaran kuasa (wayar sag), pengaruh medan terbesar ditunjukkan di tengah-tengah rentang, di mana ketegangan untuk talian voltan ultra dan ultra tinggi pada tahap ketinggian manusia ialah 5-20 kV/m dan lebih tinggi, bergantung pada kelas voltan dan reka bentuk talian (Rajah 1.2). Pada penyokong, di mana ketinggian ampaian wayar adalah paling besar dan kesan perisai penyokong dirasai, kekuatan medan adalah paling rendah. Memandangkan mungkin terdapat manusia, haiwan dan kenderaan di bawah wayar talian penghantaran kuasa, terdapat keperluan untuk menilai kemungkinan akibat daripada tinggal jangka panjang dan jangka pendek makhluk hidup dalam medan elektrik dengan kekuatan yang berbeza-beza. Yang paling sensitif kepada medan elektrik adalah ungulates dan manusia memakai kasut yang melindungi mereka dari tanah. Kuku haiwan juga merupakan penebat yang baik. Potensi teraruh dalam kes ini boleh mencapai 10 kV, dan nadi semasa melalui badan apabila menyentuh objek yang dibumikan (dahan belukar, bilah rumput) ialah 100-200 μA. Denyutan semasa sedemikian selamat untuk badan, tetapi sensasi yang tidak menyenangkan memaksa ungulates untuk mengelakkan talian kuasa voltan tinggi pada musim panas.

Dalam tindakan medan elektrik pada seseorang, peranan dominan dimainkan oleh arus yang mengalir melalui badannya. Ini ditentukan oleh kekonduksian tinggi badan manusia, di mana organ dengan darah dan limfa yang beredar di dalamnya mendominasi. Pada masa ini, eksperimen ke atas haiwan dan sukarelawan manusia telah membuktikan bahawa ketumpatan arus dengan kekonduksian 0.1 μA/cm 2 dan ke bawah tidak menjejaskan fungsi otak, kerana arus bio berdenyut yang biasanya mengalir di dalam otak dengan ketara melebihi ketumpatan tersebut. arus pengaliran. Pada />1 μA/cm2, lingkaran cahaya yang berkelip-kelip diperhatikan di mata seseorang; ketumpatan arus yang lebih tinggi sudah menangkap nilai ambang rangsangan reseptor deria, serta sel saraf dan otot, yang membawa kepada kemunculan ketakutan. dan tindak balas motor yang tidak disengajakan. Jika seseorang menyentuh objek yang terpencil dari tanah dalam zon medan elektrik dengan keamatan yang ketara, ketumpatan arus dalam zon jantung sangat bergantung pada keadaan keadaan "dasar" (jenis kasut, keadaan tanah, dll.), tetapi sudah boleh mencapai nilai ini. Pada arus maksimum yang sepadan dengan Etah==l5 kV/m (6.225 mA); pecahan yang diketahui arus ini mengalir melalui kawasan kepala (kira-kira 1/3), dan kawasan kepala (kira-kira 100 cm 2) ketumpatan arus j<0,1 мкА/см 2 , что и под­тверждает допустимость принятой в СССР напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

Untuk kesihatan manusia, masalahnya adalah untuk menentukan hubungan antara ketumpatan arus yang teraruh dalam tisu dan aruhan magnet medan luar, DALAM. Pengiraan Ketumpatan Semasa

rumit oleh fakta bahawa laluan tepatnya bergantung pada pengagihan kekonduksian dalam tisu badan.

Oleh itu, kekonduksian spesifik otak ditentukan oleh =0.2 cm/m, dan otot jantung oleh ==0.25 cm/m. Jika kita mengambil jejari kepala menjadi 7.5 cm dan jejari jantung ialah 6 cm, maka hasil darab  R ternyata sama dalam kedua-dua kes. Oleh itu, satu perwakilan boleh diberikan untuk ketumpatan semasa di pinggir jantung dan otak.

Telah ditentukan bahawa aruhan magnet, selamat untuk kesihatan, adalah kira-kira 0.4 mT pada frekuensi 50 atau 60 Hz. Dalam medan magnet (dari 3 hingga 10 mT; f=10-60 Hz) rupa kerlipan cahaya, sama seperti yang berlaku apabila menekan pada bola mata, diperhatikan.

Ketumpatan arus teraruh dalam tubuh manusia oleh medan elektrik dengan keamatan E, dikira dengan cara ini:

dengan pekali yang berbeza k untuk kawasan otak dan jantung. Maknanya k=3  10 -3 cm/Hzm. Menurut saintis Jerman, kekuatan medan di mana getaran rambut dirasai oleh 5% lelaki yang diuji ialah 3 kV/m dan untuk 50% lelaki yang diuji ia adalah 20 kV/m. Pada masa ini tiada bukti bahawa sensasi yang disebabkan oleh medan menyebabkan sebarang kesan buruk. Bagi hubungan antara ketumpatan semasa dan pengaruh biologi, empat kawasan boleh dibezakan, dibentangkan dalam Jadual. 2.1

Julat terakhir nilai ketumpatan semasa berkaitan dengan masa pendedahan tertib satu kitaran jantung, iaitu kira-kira 1 saat untuk seseorang. Untuk pendedahan yang lebih pendek, nilai ambang adalah lebih tinggi. Untuk menentukan kekuatan medan ambang, kajian fisiologi dilakukan ke atas manusia dalam keadaan makmal pada kekuatan medan antara 10 hingga 32 kV/m. Telah ditetapkan bahawa pada voltan 5 kV/m 80%

Jadual 2.1

orang tidak mengalami kesakitan semasa pelepasan apabila menyentuh objek yang dibumikan. Nilai inilah yang diterima pakai sebagai nilai standard apabila bekerja dalam pemasangan elektrik tanpa menggunakan peralatan pelindung. Ketergantungan masa yang dibenarkan untuk tinggal seseorang dalam medan elektrik dengan intensiti E lebih daripada ambang dianggarkan oleh persamaan

Pemenuhan keadaan ini memastikan penyembuhan diri keadaan fisiologi badan pada siang hari tanpa tindak balas sisa dan perubahan fungsi atau patologi.

Mari kita berkenalan dengan hasil utama kajian kesan biologi medan elektrik dan magnet yang dijalankan oleh saintis Soviet dan asing.

Kapasitor global

Secara semula jadi, terdapat sumber tenaga alternatif yang benar-benar unik, mesra alam, boleh diperbaharui, mudah digunakan, yang belum lagi digunakan di mana-mana. Sumber ini ialah potensi elektrik atmosfera.

Secara elektrik, planet kita adalah seperti kapasitor sfera yang dicas kepada kira-kira 300,000 volt. Sfera dalam - permukaan Bumi - bercas negatif, sfera luar - ionosfera - bercas positif. Atmosfera bumi berfungsi sebagai penebat (Rajah 1).

Arus kebocoran kapasitor ionik dan perolakan, yang mencapai beribu-ribu ampere, sentiasa mengalir melalui atmosfera. Tetapi walaupun ini, perbezaan potensi antara plat kapasitor tidak berkurangan.

Ini bermakna bahawa secara semula jadi terdapat penjana (G) yang sentiasa mengisi semula kebocoran cas daripada plat kapasitor. Penjana sedemikian adalah medan magnet Bumi, yang berputar bersama planet kita dalam aliran angin suria.

Untuk menggunakan tenaga penjana ini, anda perlu menyambungkan pengguna tenaga kepadanya.

Menyambung ke kutub negatif - Bumi - adalah mudah. Untuk melakukan ini, sudah cukup untuk membuat asas yang boleh dipercayai. Menyambung ke kutub positif penjana - ionosfera - adalah masalah teknikal yang kompleks, yang akan kami selesaikan.

Seperti mana-mana kapasitor bercas, terdapat medan elektrik dalam kapasitor global kami. Kekuatan medan ini diedarkan dengan ketinggian yang sangat tidak sekata: ia adalah maksimum di permukaan Bumi dan kira-kira 150 V/m. Dengan ketinggian ia berkurangan lebih kurang mengikut undang-undang eksponen dan pada ketinggian 10 km ia adalah kira-kira 3% daripada nilai di permukaan Bumi.

Oleh itu, hampir keseluruhan medan elektrik tertumpu di lapisan bawah atmosfera, berhampiran permukaan Bumi. Vektor ketegangan elektrik Medan bumi E biasanya diarahkan ke bawah. Dalam perbincangan kami, kami hanya akan menggunakan komponen menegak vektor ini. Medan elektrik Bumi, seperti mana-mana medan elektrik, bertindak pada cas dengan daya F tertentu, yang dipanggil daya Coulomb. Jika anda mendarabkan jumlah cas dengan voltan elektrik. medan pada ketika ini, maka kita mendapat hanya magnitud daya Coulomb Fcoul.. Daya Coulomb ini menolak cas positif turun ke tanah, dan cas negatif naik ke awan.

Konduktor dalam medan elektrik

Mari pasang tiang logam di permukaan Bumi dan tanahkannya. Medan elektrik luaran akan serta-merta mula menggerakkan cas negatif (elektron pengaliran) ke atas ke bahagian atas tiang, mewujudkan lebihan cas negatif di sana. Dan lebihan cas negatif di bahagian atas tiang akan mencipta medan elektrik sendiri yang diarahkan ke arah medan luaran. Terdapat saat apabila medan ini menjadi sama dalam magnitud, dan pergerakan elektron berhenti. Ini bermakna bahawa dalam konduktor dari mana tiang dibuat, medan elektrik adalah sifar.

Beginilah cara undang-undang elektrostatik berfungsi.

Mari kita andaikan bahawa ketinggian tiang ialah h = 100 m, tegangan purata sepanjang ketinggian tiang ialah Eсr. = 100 V/m.

Kemudian beza keupayaan (emf) antara Bumi dan bahagian atas tiang akan sama secara berangka: U = h * Eav. = 100 m * 100 V/m = 10,000 volt. (1)

Ini adalah perbezaan potensi yang benar-benar nyata yang boleh diukur. Benar, ia tidak mungkin untuk mengukurnya dengan voltmeter biasa dengan wayar - betul-betul emf yang sama akan timbul dalam wayar seperti di tiang, dan voltmeter akan menunjukkan 0. Perbezaan potensi ini diarahkan bertentangan dengan vektor kekuatan E daripada medan elektrik Bumi dan cenderung untuk menolak keluar elektron pengaliran dari bahagian atas tiang naik ke atmosfera. Tetapi ini tidak berlaku; elektron tidak boleh meninggalkan konduktor. Elektron tidak mempunyai tenaga yang cukup untuk meninggalkan konduktor yang membentuk tiang. Tenaga ini dipanggil fungsi kerja elektron daripada konduktor dan bagi kebanyakan logam ia adalah kurang daripada 5 volt elektron - nilai yang sangat tidak penting. Tetapi elektron dalam logam tidak boleh memperoleh tenaga sedemikian antara perlanggaran dengan kekisi kristal logam dan oleh itu kekal pada permukaan konduktor.

Timbul persoalan: apakah yang akan berlaku kepada konduktor jika kita membantu lebihan cas di bahagian atas tiang untuk meninggalkan konduktor ini?

Jawapannya mudah: cas negatif di bahagian atas tiang akan berkurangan, medan elektrik luaran di dalam tiang tidak akan dikompensasikan lagi dan sekali lagi akan mula menggerakkan elektron pengaliran ke atas ke hujung atas tiang. Ini bermakna arus akan mengalir melalui tiang. Dan jika kita berjaya sentiasa mengeluarkan lebihan caj dari bahagian atas tiang, arus akan sentiasa mengalir di dalamnya. Sekarang kita hanya perlu memotong tiang di mana-mana tempat yang sesuai untuk kita dan menghidupkan beban (pengguna tenaga) di sana - dan loji kuasa sudah siap.

Rajah 3 menunjukkan gambar rajah skema bagi loji kuasa tersebut. Di bawah pengaruh medan elektrik Bumi, elektron pengaliran dari tanah bergerak di sepanjang tiang melalui beban dan kemudian naik tiang ke pemancar, yang melepaskannya dari permukaan logam bahagian atas tiang dan menghantarnya sebagai ion untuk terapung. secara bebas melalui atmosfera. Medan elektrik Bumi, mengikut sepenuhnya undang-undang Coulomb, mengangkatnya sehingga ia dinetralkan dalam perjalanannya oleh ion positif, yang sentiasa jatuh dari ionosfera di bawah pengaruh medan yang sama.

Oleh itu, kami telah menutup litar elektrik antara plat kapasitor elektrik global, yang seterusnya disambungkan kepada penjana G, dan telah memasukkan pengguna tenaga (beban) dalam litar ini. Satu soalan penting masih perlu diselesaikan: bagaimana untuk mengeluarkan lebihan caj dari bahagian atas tiang?

Reka bentuk pemancar

Pemancar paling mudah boleh menjadi cakera rata kepingan logam dengan banyak jarum terletak di sekeliling lilitannya. Ia "dipasang" pada paksi menegak dan diputar.

Semasa cakera berputar, udara lembap yang masuk menjalurkan elektron daripada jarumnya dan dengan itu melepaskannya daripada logam.

Loji janakuasa dengan pemancar yang serupa sudah wujud. Benar, tiada siapa yang menggunakan tenaganya; mereka melawannya.
Ini adalah helikopter yang membawa struktur logam pada anduh logam panjang semasa pemasangan bangunan tinggi. Di sini terdapat semua elemen loji kuasa yang ditunjukkan dalam Rajah 3, kecuali pengguna tenaga (beban). Pemancar ialah bilah pemutar helikopter, yang ditiup oleh aliran udara lembap; tiang adalah anduh keluli panjang dengan struktur logam. Dan pekerja yang memasang struktur ini di tempatnya tahu bahawa anda tidak boleh menyentuhnya dengan tangan kosong - ia akan menyebabkan kejutan elektrik. Dan sememangnya, pada masa ini mereka menjadi beban dalam litar loji kuasa.

Sudah tentu, reka bentuk pemancar lain mungkin, lebih cekap, kompleks, berdasarkan prinsip dan kesan fizikal yang berbeza, lihat Rajah. 4-5.

Pemancar tidak wujud pada masa ini dalam bentuk produk siap. Setiap orang yang berminat dengan idea ini terpaksa membina pemancar mereka sendiri secara bebas.

Untuk membantu orang yang kreatif sedemikian, penulis memberikan di bawah pemikirannya mengenai reka bentuk pemancar.

Reka bentuk pemancar berikut nampaknya paling menjanjikan.

Versi pertama pemancar

Molekul air mempunyai kekutuban yang jelas dan boleh menangkap elektron bebas dengan mudah. Jika anda meniup wap pada plat logam yang bercas negatif, stim akan menangkap elektron bebas dari permukaan plat dan membawanya bersamanya. Pemancar ialah muncung berlubang di mana elektrod bertebat A diletakkan dan padanya potensi positif digunakan daripada sumber I. Elektrod A dan tepi tajam muncung membentuk kemuatan bercas kecil. Elektron bebas terkumpul di tepi tajam muncung di bawah pengaruh elektrod bertebat positif A. Stim yang melalui muncung mengambil elektron dari tepi muncung dan membawanya ke atmosfera. Dalam Rajah. 4 menunjukkan bahagian membujur struktur ini. Oleh kerana elektrod A diasingkan daripada persekitaran luaran, arus dalam litar sumber emf adalah Tidak. Dan elektrod ini diperlukan di sini hanya untuk mencipta, bersama-sama dengan tepi tajam muncung, medan elektrik yang kuat dalam jurang ini dan menumpukan elektron pengaliran di tepi muncung. Oleh itu, elektrod A dengan potensi positif adalah sejenis elektrod pengaktifan. Dengan menukar potensi padanya, anda boleh mencapai nilai arus pemancar yang dikehendaki.

Persoalan yang sangat penting timbul: berapa banyak wap yang perlu dibekalkan melalui muncung dan adakah semua tenaga stesen perlu dibelanjakan untuk menukar air menjadi wap? Jom buat pengiraan sikit.

Satu gram molekul air (18 ml) mengandungi 6.02 * 1023 molekul air (nombor Avogadro). Caj satu elektron adalah sama dengan 1.6 * 10 (- 19) Coulomb. Dengan mendarab nilai ini, kita dapati bahawa 96,000 Coulombs cas elektrik boleh diletakkan pada 18 ml air, dan lebih daripada 5,000,000 Coulombs pada 1 liter air. Ini bermakna pada arus 100 A, satu liter air cukup untuk mengendalikan pemasangan selama 14 jam. Untuk menukar jumlah air ini menjadi wap akan memerlukan peratusan yang sangat kecil daripada tenaga yang dijana.

Sudah tentu, melampirkan elektron pada setiap molekul air bukanlah satu tugas yang boleh dilaksanakan, tetapi di sini kami telah menentukan had yang boleh sentiasa didekati dengan menambah baik reka bentuk peranti dan teknologi.

Di samping itu, pengiraan menunjukkan bahawa ia adalah lebih berfaedah untuk meniup udara lembap daripada mengukus melalui muncung, mengawal kelembapannya dalam had yang diperlukan.

Versi kedua pemancar

Di bahagian atas tiang terdapat bekas logam dengan air. Kapal itu disambungkan ke logam tiang dengan sentuhan yang boleh dipercayai. Tiub kapilari kaca dipasang di tengah-tengah kapal. Paras air di dalam tiub adalah lebih tinggi daripada di dalam kapal. Ini mewujudkan kesan hujung elektrostatik - kepekatan maksimum cas dan kekuatan medan elektrik maksimum dicipta di bahagian atas tiub kapilari.

Di bawah pengaruh medan elektrik, air dalam tiub kapilari akan naik dan disembur ke dalam titisan kecil, membawa bersamanya cas negatif. Pada kekuatan arus kecil tertentu, air dalam tiub kapilari akan mendidih, dan wap akan membawa pergi caj. Dan ini sepatutnya meningkatkan arus pemancar.

Beberapa tiub kapilari boleh dipasang di dalam kapal sedemikian. Berapa banyak air yang diperlukan - lihat pengiraan di atas.

Penjelmaan ketiga pemancar. Pemancar percikan.

Apabila celah percikan pecah, awan elektron pengaliran melompat keluar dari logam bersama percikan api.

Rajah 5 menunjukkan gambarajah skematik pemancar percikan. Dari penjana nadi voltan tinggi, denyutan negatif dihantar ke tiang, denyutan positif dihantar ke elektrod, yang membentuk jurang percikan dengan bahagian atas tiang. Ternyata sesuatu yang serupa dengan palam pencucuh kereta, tetapi reka bentuknya lebih mudah.
Penjana nadi voltan tinggi pada asasnya tidak jauh berbeza daripada pemetik api gas isi rumah buatan China konvensional yang dikuasakan oleh satu bateri AA.

Kelebihan utama peranti sedemikian ialah keupayaan untuk mengawal arus pemancar menggunakan frekuensi nyahcas, saiz jurang percikan, anda boleh membuat beberapa jurang percikan, dsb.

Penjana nadi boleh dipasang di mana-mana tempat yang mudah, tidak semestinya di bahagian atas tiang.

Tetapi terdapat satu kelemahan - pelepasan percikan menghasilkan gangguan radio. Oleh itu, bahagian atas tiang dengan celah percikan mesti dilindungi dengan mesh silinder, yang mesti dilindungi dari tiang.

Versi keempat pemancar

Satu lagi kemungkinan adalah untuk mencipta pemancar berdasarkan prinsip pelepasan langsung elektron daripada bahan pemancar. Ini memerlukan bahan dengan fungsi kerja elektron yang sangat rendah. Bahan-bahan sedemikian telah wujud untuk masa yang lama, contohnya, pes barium oksida-0.99 eV. Mungkin ada yang lebih baik sekarang.

Sebaik-baiknya, ini mestilah superkonduktor suhu bilik (RTSC), yang belum wujud dalam alam semula jadi. Tetapi menurut pelbagai laporan, ia akan muncul tidak lama lagi. Semua harapan terletak pada nanoteknologi.

Ia cukup untuk meletakkan sekeping CTSP di bahagian atas tiang - dan pemancar sudah siap. Melepasi superkonduktor, elektron tidak menghadapi rintangan dan dengan cepat memperoleh tenaga yang diperlukan untuk keluar dari logam (kira-kira 5 eV).

Dan satu lagi nota penting. Mengikut undang-undang elektrostatik, keamatan medan elektrik Bumi adalah paling tinggi pada ketinggian - di puncak bukit, bukit, gunung, dll. Di tanah rendah, lekukan dan ceruk ia adalah minimum. Oleh itu, adalah lebih baik untuk membina peranti sedemikian di tempat tertinggi dan jauh dari bangunan tinggi, atau memasangnya di atas bumbung bangunan tertinggi.

Satu lagi idea yang baik ialah mengangkat konduktor menggunakan belon. Pemancar, sudah tentu, mesti dipasang di bahagian atas belon. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk mendapatkan potensi yang cukup besar untuk pelepasan spontan elektron daripada logam, memberikannya bentuk otrium, dan, oleh itu, tiada pemancar kompleks diperlukan dalam kes ini.

Terdapat satu lagi peluang yang baik untuk mendapatkan pemancar. Lukisan elektrostatik logam digunakan dalam industri. Cat yang disembur, terbang keluar dari senapang semburan, membawa cas elektrik, yang menyebabkan ia mengendap pada logam yang dicat, yang dikenakan cas daripada tanda yang bertentangan. Teknologi telah terbukti.

Peranti sedemikian, yang mengecas cat yang disembur, adalah pemancar elektrik sebenar. caj. Apa yang tinggal ialah menyesuaikannya dengan pemasangan yang diterangkan di atas dan menggantikan cat dengan air jika ada keperluan untuk air.

Adalah agak mungkin bahawa lembapan yang sentiasa terkandung di udara akan mencukupi untuk pemancar beroperasi.

Ada kemungkinan terdapat peranti lain yang serupa dalam industri yang boleh dengan mudah ditukar menjadi pemancar.

kesimpulan

Hasil daripada tindakan kami, kami menghubungkan pengguna tenaga kepada penjana tenaga elektrik global. Kami menyambung ke kutub negatif - Bumi - menggunakan konduktor logam biasa (grounding), dan ke kutub positif - ionosfera - menggunakan konduktor yang sangat spesifik - arus perolakan. Arus perolakan ialah arus elektrik yang disebabkan oleh pengangkutan tertib zarah bercas. Mereka adalah biasa dalam alam semula jadi. Ini adalah jet menaik perolakan biasa yang membawa cas negatif ke dalam awan, dan ini adalah puting beliung (puting beliung). yang mengheret jisim awan yang bercas tinggi dengan cas positif ke arah tanah, ini juga merupakan arus udara yang semakin meningkat dalam zon penumpuan antara tropika, yang membawa sejumlah besar cas negatif ke dalam lapisan atas troposfera. Dan arus sedemikian mencapai nilai yang sangat tinggi.

Jika kita mencipta pemancar yang cukup cekap yang boleh melepaskan, katakan, 100 coulomb cas sesaat (100 ampere) dari bahagian atas tiang (atau beberapa tiang), maka kuasa loji kuasa yang telah kita bina akan bersamaan dengan 1,000,000 watt atau 1 megawatt. Kuasa yang cukup baik!

Pemasangan sedemikian amat diperlukan di penempatan terpencil, di stesen cuaca dan tempat lain yang jauh dari tamadun.

Daripada perkara di atas, kesimpulan berikut boleh dibuat:

Sumber tenaga adalah sangat mudah dan mudah digunakan.

Keluaran adalah jenis tenaga yang paling mudah - elektrik.

Sumbernya mesra alam: tiada pelepasan, tiada bunyi bising, dsb.

Pemasangan sangat mudah untuk dihasilkan dan dikendalikan.

Kos tenaga yang luar biasa rendah yang dihasilkan dan banyak kelebihan lain.

Medan elektrik Bumi tertakluk kepada turun naik: pada musim sejuk ia lebih kuat daripada musim panas, ia mencapai maksimum setiap hari pada 19 jam GMT, dan juga bergantung pada keadaan cuaca. Tetapi turun naik ini tidak melebihi 20% daripada nilai puratanya.

Dalam beberapa kes yang jarang berlaku, dalam keadaan cuaca tertentu, kekuatan medan ini boleh meningkat beberapa kali.

Semasa ribut petir, medan elektrik berubah dalam julat yang luas dan boleh menukar arah ke arah yang bertentangan, tetapi ini berlaku di kawasan kecil terus di bawah sel ribut petir.

Kurilov Yuri Mikhailovich

Elektrifikasi tanah dan penuaian

Untuk meningkatkan produktiviti tanaman pertanian, manusia telah lama beralih kepada tanah. Hakikat bahawa tenaga elektrik boleh meningkatkan kesuburan lapisan atas tanah yang boleh ditanam, iaitu, meningkatkan keupayaannya untuk membentuk hasil tuaian yang besar, telah lama dibuktikan oleh eksperimen saintis dan pengamal. Tetapi bagaimana untuk melakukan ini dengan lebih baik, bagaimana untuk menghubungkan elektrifikasi tanah dengan teknologi sedia ada untuk penanamannya? Ini adalah masalah yang masih belum diselesaikan sepenuhnya sehingga kini. Pada masa yang sama, kita tidak boleh lupa bahawa tanah adalah objek biologi. Dan dengan campur tangan yang tidak cekap dalam organisma yang ditubuhkan ini, terutamanya cara yang kuat seperti elektrik, anda boleh menyebabkan kerosakan yang tidak boleh diperbaiki kepadanya.

Apabila menggegarkan tanah, mereka melihat, pertama sekali, cara untuk mempengaruhi sistem akar tumbuhan. Sehingga kini, banyak data telah terkumpul menunjukkan bahawa arus elektrik yang lemah melalui tanah merangsang proses pertumbuhan dalam tumbuhan. Tetapi adakah ini hasil daripada tindakan langsung elektrik pada sistem akar, dan melaluinya, pada keseluruhan tumbuhan, atau hasil perubahan fizikokimia dalam tanah? Para saintis Leningrad mengambil langkah tertentu ke arah memahami masalah itu.

Eksperimen yang mereka lakukan adalah sangat canggih, kerana mereka perlu mencari kebenaran yang sangat tersembunyi. Mereka mengambil ruang tiub polietilena kecil dengan lubang di mana anak benih jagung ditanam. Tiub telah diisi dengan larutan nutrien yang mengandungi set lengkap unsur kimia yang diperlukan untuk anak benih. Dan melaluinya, menggunakan elektrod platinum lengai secara kimia, arus elektrik terus 5-7 μA/sq telah diluluskan. cm Isipadu larutan dalam kebuk dikekalkan pada paras yang sama dengan menambahkan air suling. Udara, yang sangat diperlukan oleh akar, dibekalkan secara sistematik (dalam bentuk buih) dari ruang gas khas. Komposisi larutan nutrien dipantau secara berterusan oleh penderia satu atau unsur lain - elektrod selektif ion. Dan berdasarkan perubahan yang direkodkan, mereka menyimpulkan apa dan dalam kuantiti apa yang diserap oleh akar. Semua saluran lain untuk kebocoran unsur kimia telah disekat. Secara selari, versi kawalan berfungsi, di mana semuanya benar-benar sama, kecuali satu perkara - tiada arus elektrik disalurkan melalui penyelesaian. Dan apa?

Kurang daripada 3 jam telah berlalu sejak permulaan percubaan, dan perbezaan antara kawalan dan varian elektrik telah pun muncul. Dalam yang terakhir, nutrien lebih aktif diserap oleh akar. Tetapi mungkin masalahnya bukan pada akar, tetapi dalam ion, yang, di bawah pengaruh arus luaran, mula bergerak lebih cepat dalam penyelesaian? Untuk menjawab soalan ini, salah satu eksperimen melibatkan mengukur biopotensi anak benih dan pada masa tertentu memasukkan hormon pertumbuhan dalam "kerja". kenapa? Ya, kerana tanpa sebarang rangsangan elektrik tambahan mereka mengubah aktiviti penyerapan ion oleh akar dan ciri bioelektrik tumbuhan.

Pada akhir eksperimen, pengarang membuat kesimpulan berikut: "Melalui arus elektrik yang lemah melalui larutan nutrien di mana sistem akar anak benih jagung direndam mempunyai kesan merangsang ke atas penyerapan ion kalium dan nitrogen nitrat daripada tumbuhan. larutan nutrien.” Jadi, adakah elektrik masih merangsang aktiviti sistem akar? Tetapi bagaimana, melalui mekanisme apa? Untuk benar-benar meyakinkan kesan akar elektrik, mereka menjalankan satu lagi eksperimen, di mana terdapat juga larutan nutrien, terdapat akar, kini timun, dan potensi bio juga diukur. Dan dalam eksperimen ini, fungsi sistem akar bertambah baik dengan rangsangan elektrik. Walau bagaimanapun, ia masih jauh untuk membongkar cara tindakannya, walaupun sudah diketahui bahawa arus elektrik mempunyai kesan langsung dan tidak langsung ke atas loji, tahap pengaruhnya ditentukan oleh beberapa faktor.

Sementara itu, penyelidikan mengenai keberkesanan elektrifikasi tanah berkembang dan mendalam. Hari ini, ia biasanya dijalankan di rumah hijau atau dalam eksperimen yang semakin meningkat. Ini boleh difahami, kerana ini adalah satu-satunya cara untuk mengelakkan kesilapan yang dilakukan secara tidak sengaja apabila eksperimen dijalankan dalam keadaan lapangan, di mana adalah mustahil untuk mewujudkan kawalan ke atas setiap faktor individu.

Eksperimen yang sangat terperinci dengan elektrifikasi tanah pernah dijalankan di Leningrad oleh penyelidik V. A. Shustov. Dia menambah 30% humus dan 10% pasir ke tanah liat sedikit podzolik dan melalui jisim ini, berserenjang dengan sistem akar, antara dua elektrod keluli atau karbon (yang terakhir berprestasi lebih baik) melepasi arus frekuensi industri dengan ketumpatan 0.5 mA/sq . cm.Tuaian lobak meningkat sebanyak 40-50%. Tetapi arus terus dengan ketumpatan yang sama mengurangkan pengumpulan tanaman akar ini berbanding dengan kawalan. Dan hanya penurunan ketumpatannya kepada 0.01-0.13 mA/sq. cm menyebabkan peningkatan hasil ke tahap yang diperoleh apabila menggunakan arus ulang alik. Apakah sebabnya?

Menggunakan fosforus berlabel, didapati bahawa arus ulang alik di atas parameter yang ditentukan mempunyai kesan yang baik terhadap penyerapan unsur elektrik penting ini oleh tumbuhan. Kesan positif arus terus juga muncul. Dengan ketumpatannya 0.01 mA/sq. cm, hasil diperoleh kira-kira sama dengan yang diperoleh apabila menggunakan arus ulang alik dengan ketumpatan 0.5 mA/sq. By the way, daripada empat frekuensi AC yang diuji (25, 50, 100 dan 200 Hz), frekuensi terbaik ialah 50 Hz. Sekiranya tumbuhan ditutup dengan jaring penyaring yang dibumikan, hasil tanaman sayuran berkurangan dengan ketara.

Institut Penyelidikan Armenia bagi Penjenteraan dan Elektrifikasi Pertanian menggunakan elektrik untuk merangsang loji tembakau. Kami mengkaji pelbagai ketumpatan arus yang dihantar dalam keratan rentas lapisan akar. Untuk arus ulang alik ia adalah 0.1; 0.5; 1.0; 1.6; 2.0; 2.5; 3.2 dan 4.0 a/sq. m, untuk pemalar - 0.005; 0.01; 0.03; 0.05; 0.075; 0.1; 0.125 dan 0.15 a/sq. m. Campuran yang terdiri daripada 50% chernozem, 25% humus dan 25% pasir digunakan sebagai substrat nutrien. Ketumpatan arus yang paling optimum adalah 2.5 A/sq. m untuk pembolehubah dan 0.1 a/sq. m untuk pemalar dengan bekalan elektrik berterusan selama satu setengah bulan. Selain itu, hasil jisim kering tembakau dalam kes pertama melebihi kawalan sebanyak 20%, dan dalam kedua - sebanyak 36%.

Atau tomato. Penguji mencipta medan elektrik yang berterusan di zon akar mereka. Tumbuhan berkembang lebih cepat daripada tumbuhan kawalan, terutamanya dalam fasa tunas. Mereka mempunyai luas permukaan daun yang lebih besar, peningkatan aktiviti enzim peroksidase, dan peningkatan pernafasan. Akibatnya, peningkatan hasil adalah 52%, dan ini disebabkan terutamanya oleh peningkatan saiz buah-buahan dan bilangannya pada satu tumbuhan.

Arus terus yang melalui tanah juga memberi kesan yang baik kepada pokok buah-buahan. Ini juga diperhatikan oleh I.V. Michurin dan berjaya digunakan oleh pembantu terdekatnya I.S. Gorshkov, yang dalam bukunya "Article on Fruit Growing" (Moscow, Selsk. Liter. Publishing House, 1958) menumpukan seluruh bab untuk isu ini. Dalam kes ini, pokok buah-buahan melalui peringkat zaman kanak-kanak (saintis mengatakan "juvana") peringkat perkembangan lebih cepat, rintangan sejuk dan ketahanan terhadap faktor persekitaran yang tidak menguntungkan lain meningkat, dan akibatnya, produktiviti meningkat. Agar tidak menjadi tidak berasas, saya akan memberikan contoh khusus. Apabila arus terus disalurkan secara berterusan melalui tanah di mana pokok-pokok konifer dan daun luruh muda tumbuh pada waktu siang, beberapa fenomena yang luar biasa berlaku dalam kehidupan mereka. Pada bulan Jun-Julai, pokok eksperimen dicirikan oleh fotosintesis yang lebih sengit, yang merupakan hasil daripada tenaga elektrik yang merangsang pertumbuhan aktiviti biologi tanah, meningkatkan kelajuan pergerakan ion tanah, dan penyerapan yang lebih baik oleh sistem akar tumbuhan. Selain itu, arus yang mengalir dalam tanah mencipta perbezaan potensi yang besar antara tumbuhan dan atmosfera. Dan ini, seperti yang telah disebutkan, adalah faktor yang menguntungkan untuk pokok, terutama yang muda. Dalam percubaan seterusnya, dijalankan di bawah penutup filem, dengan penghantaran berterusan arus terus, phytomass tahunan pain dan anak benih larch meningkat sebanyak 40-42%. Jika kadar pertumbuhan ini dikekalkan selama beberapa tahun, tidak sukar untuk membayangkan betapa besarnya faedah ini.

Eksperimen menarik mengenai pengaruh medan elektrik antara tumbuhan dan atmosfera telah dijalankan oleh saintis dari Institut Fisiologi Tumbuhan Akademi Sains USSR. Mereka mendapati bahawa fotosintesis berjalan lebih cepat, lebih besar perbezaan potensi antara tumbuhan dan atmosfera. Jadi, sebagai contoh, jika anda memegang elektrod negatif berhampiran loji dan secara beransur-ansur meningkatkan voltan (500, 1000, 1500, 2500 V), maka intensiti fotosintesis akan meningkat. Jika potensi tumbuhan dan atmosfera rapat, maka tumbuhan itu berhenti menyerap karbon dioksida.

Perlu diingatkan bahawa banyak eksperimen telah dijalankan ke atas elektrifikasi tanah, di sini dan di luar negara. Telah ditetapkan bahawa kesan ini mengubah pergerakan pelbagai jenis kelembapan tanah, menggalakkan percambahan beberapa bahan yang sukar dihadam oleh tumbuhan, dan mencetuskan pelbagai jenis tindak balas kimia, yang seterusnya mengubah tindak balas larutan tanah. Apabila elektrik digunakan pada tanah dengan arus lemah, mikroorganisma berkembang lebih baik di dalamnya. Parameter arus elektrik yang optimum untuk pelbagai tanah juga telah ditentukan: dari 0.02 hingga 0.6 mA/sq. cm untuk arus terus dan dari 0.25 hingga 0.5 mA/sq. lihat untuk arus ulang alik. Walau bagaimanapun, dalam amalan, parameter semasa, walaupun pada tanah yang serupa, mungkin tidak menghasilkan peningkatan dalam hasil. Ini dijelaskan oleh pelbagai faktor yang timbul apabila elektrik berinteraksi dengan tanah dan tumbuhan yang ditanam di atasnya. Dalam tanah yang tergolong dalam kategori pengelasan yang sama, dalam setiap kes tertentu mungkin terdapat kepekatan hidrogen, kalsium, kalium, fosforus, dan unsur-unsur lain yang berbeza sama sekali; mungkin terdapat keadaan pengudaraan yang berbeza, dan, akibatnya, laluan proses redoksnya sendiri. dan lain-lain. Akhirnya, kita tidak boleh lupa tentang parameter elektrik atmosfera dan kemagnetan darat yang sentiasa berubah. Banyak juga bergantung pada elektrod yang digunakan dan kaedah pengaruh elektrik (kekal, jangka pendek, dll.). Ringkasnya, dalam setiap kes tertentu anda perlu mencuba dan memilih, cuba dan pilih...

Disebabkan ini dan beberapa sebab lain, elektrifikasi tanah, walaupun ia membantu meningkatkan hasil tanaman pertanian, dan selalunya agak ketara, masih belum memperoleh aplikasi praktikal yang meluas. Memahami perkara ini, saintis sedang mencari pendekatan baru untuk masalah ini. Oleh itu, telah dicadangkan untuk merawat tanah dengan pelepasan elektrik untuk menetapkan nitrogen di dalamnya - salah satu "hidangan" utama untuk tumbuhan. Untuk melakukan ini, pelepasan arka berterusan voltan tinggi, kuasa rendah arus ulang-alik dicipta di dalam tanah dan atmosfera. Dan di mana ia "berfungsi", sebahagian daripada nitrogen atmosfera bertukar menjadi bentuk nitrat, diasimilasikan oleh tumbuhan. Walau bagaimanapun, ini berlaku, sudah tentu, di kawasan kecil lapangan dan agak mahal.

Kaedah lain untuk meningkatkan jumlah bentuk nitrogen yang boleh diasimilasikan dalam tanah adalah lebih berkesan. Ia melibatkan penggunaan nyahcas elektrik berus yang dicipta secara langsung dalam lapisan pertanian. Nyahcas berus ialah satu bentuk pelepasan gas yang berlaku pada tekanan atmosfera pada hujung logam di mana potensi tinggi digunakan. Magnitud potensi bergantung pada kedudukan elektrod lain dan pada jejari kelengkungan hujung. Tetapi dalam apa jua keadaan, ia harus diukur dalam puluhan kilovolt. Kemudian rasuk berbentuk berus percikan elektrik berselang-seli dan bercampur pantas muncul di hujung hujungnya. Pelepasan sedemikian menyebabkan pembentukan sejumlah besar saluran di dalam tanah, di mana sejumlah besar tenaga berlalu dan, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen makmal dan lapangan, menyumbang kepada peningkatan dalam bentuk nitrogen yang diserap oleh tumbuhan di dalam tanah dan , akibatnya, kepada peningkatan dalam hasil.

Lebih berkesan lagi ialah penggunaan kesan elektro-hidraulik apabila menanam tanah, yang terdiri daripada mencipta nyahcas elektrik (kilat elektrik) di dalam air. Jika anda meletakkan sebahagian tanah di dalam bekas dengan air dan menghasilkan pelepasan elektrik di dalam kapal ini, maka zarah tanah akan dihancurkan, melepaskan sejumlah besar unsur yang diperlukan untuk tumbuhan dan mengikat nitrogen atmosfera. Kesan elektrik ini terhadap sifat tanah dan air mempunyai kesan yang sangat baik terhadap pertumbuhan dan produktiviti tumbuhan. Memandangkan prospek hebat kaedah elektrifikasi tanah ini, saya akan cuba membincangkannya dengan lebih terperinci dalam artikel berasingan.

Satu lagi cara yang sangat menarik untuk mengelektrik tanah adalah tanpa sumber arus luaran. Arah ini sedang dibangunkan oleh penyelidik Kirovograd I.P. Ivanko. Dia menganggap kelembapan tanah sebagai sejenis elektrolit di bawah pengaruh medan elektromagnet Bumi. Pada antara muka logam-elektrolit, dalam kes ini penyelesaian logam-tanah, kesan galvanik-elektrik berlaku. Khususnya, apabila wayar keluli berada di dalam tanah, katod dan zon anodik terbentuk pada permukaannya akibat tindak balas redoks, dan logam secara beransur-ansur larut. Akibatnya, perbezaan potensi muncul pada sempadan antara fasa, mencapai 40-50 mV. Ia juga terbentuk di antara dua wayar yang diletakkan di dalam tanah. Jika wayar terletak, contohnya, pada jarak 4 m, maka perbezaan potensi ialah 20-40 mV, tetapi sangat berbeza bergantung pada kelembapan dan suhu tanah, komposisi mekanikalnya, jumlah baja dan faktor lain. .

Pengarang memanggil daya gerak elektrik antara dua wayar di dalam tanah "agro-EMF"; dia berjaya bukan sahaja untuk mengukurnya, tetapi juga untuk menerangkan corak umum yang membentuknya. Ia adalah ciri bahawa pada tempoh tertentu, sebagai peraturan, apabila fasa Bulan berubah dan cuaca berubah, jarum galvanometer, dengan bantuan yang mana arus yang timbul di antara wayar diukur, berubah secara mendadak kedudukan - yang disertakan perubahan dalam fenomena sedemikian dicerminkan dalam keadaan medan elektromagnet Bumi, dihantar ke tanah "elektrolit" .

Berdasarkan idea-idea ini, penulis mencadangkan mewujudkan medan agronomik elektrolisis. Untuk tujuan ini, unit traktor khas menggunakan lapisan-pemotong-wayar slot untuk mengagihkan dawai keluli dengan diameter 2.5 mm yang dibuka dari dram di sepanjang bahagian bawah slot hingga kedalaman 37 cm. Setelah melepasi rut, pemandu traktor menghidupkan sistem hidraulik untuk mengangkat, badan kerja digali keluar dari tanah, dan wayar dipotong pada ketinggian 25 cm dari permukaan tanah. Selepas 12 m melintasi lebar padang, operasi diulang. Ambil perhatian bahawa wayar yang diletakkan dengan cara ini tidak mengganggu kerja pertanian biasa. Nah, jika perlu, wayar keluli boleh dikeluarkan dengan mudah dari tanah menggunakan unit untuk melonggarkan dan menggulung dawai pengukur.

Eksperimen telah membuktikan bahawa dengan kaedah ini, "agro-EMF" 23-35 mV diinduksi pada elektrod. Oleh kerana elektrod mempunyai kekutuban yang berbeza, litar elektrik tertutup muncul di antara mereka melalui tanah lembap, yang melaluinya arus terus mengalir dengan ketumpatan 4 hingga 6 μA/sq. lihat anod. Melepasi larutan tanah seperti melalui elektrolit, arus ini menyokong proses elektroforesis dan elektrolisis dalam lapisan subur, yang menyebabkan bahan kimia tanah yang diperlukan untuk tumbuh-tumbuhan berpindah daripada bentuk yang sukar dihadam kepada yang mudah dihadam. Di samping itu, di bawah pengaruh arus elektrik, semua sisa tumbuhan, benih rumpai, dan organisma haiwan mati dilembapkan dengan lebih cepat, yang membawa kepada peningkatan kesuburan tanah.

Seperti yang anda lihat, dalam penjelmaan ini, elektrifikasi tanah berlaku tanpa sumber tenaga tiruan, hanya akibat tindakan daya elektromagnet planet kita.

Sementara itu, disebabkan tenaga "bebas" ini, peningkatan hasil bijirin yang sangat tinggi diperolehi dalam eksperimen - sehingga 7 c/ha. Memandangkan kesederhanaan, kebolehcapaian dan kecekapan yang baik dari teknologi elektrifikasi yang dicadangkan, tukang kebun amatur yang berminat dengan teknologi ini boleh membacanya dengan lebih terperinci dalam artikel oleh I. P. Ivanko "Penggunaan tenaga medan geomagnet", yang diterbitkan dalam jurnal " Mekanisasi dan Elektrifikasi Pertanian” No. 7 untuk 1985. Apabila memperkenalkan teknologi ini, penulis menasihatkan meletakkan wayar ke arah dari utara ke selatan, dan tanaman pertanian yang ditanam di atasnya dari barat ke timur.

Dengan artikel ini, saya cuba menarik minat pekebun amatur menggunakan elektroteknologi dalam proses penanaman pelbagai tumbuhan, di samping teknologi penjagaan tanah yang terkenal. Kesederhanaan relatif kebanyakan kaedah elektrifikasi tanah, boleh diakses oleh orang yang telah memperoleh pengetahuan fizik walaupun pada tahap kurikulum sekolah menengah, memungkinkan untuk menggunakan dan mengujinya di hampir setiap plot taman semasa menanam sayur-sayuran, buah-buahan dan beri, bunga hiasan, ubatan dan tumbuhan lain. Saya juga bereksperimen dengan elektrifikasi arus terus tanah pada tahun 60-an abad yang lalu apabila menanam anak benih dan anak pokok buah-buahan dan tanaman beri. Dalam kebanyakan eksperimen, rangsangan pertumbuhan diperhatikan, kadangkala sangat ketara, terutamanya apabila menanam anak benih ceri dan plum. Jadi, tukang kebun amatur yang dikasihi, cuba uji beberapa kaedah untuk membekalkan tanah pada musim yang akan datang pada mana-mana tanaman. Bagaimana jika semuanya berjalan lancar untuk anda, dan semua ini boleh menjadi salah satu lombong emas?

V. N. Shalamov

Bumi kita dan planet lain mempunyai kedua-dua medan magnet dan elektrik. Telah diketahui kira-kira 150 tahun dahulu bahawa Bumi mempunyai medan elektrik. Caj elektrik planet-planet dalam sistem suria dicipta oleh Matahari disebabkan oleh kesan aruhan elektrostatik dan pengionan bahan planet. Medan magnet terbentuk disebabkan oleh putaran paksi planet bercas. Purata medan magnet Bumi dan planet bergantung pada ketumpatan permukaan purata cas elektrik negatif, halaju sudut putaran paksi dan jejari planet. Oleh itu, Bumi (dan planet lain), dengan analogi dengan laluan cahaya melalui kanta, harus dianggap sebagai kanta elektrik, dan bukan sumber medan elektrik.

Ini bermakna Bumi disambungkan ke Matahari menggunakan daya elektrik, Matahari sendiri disambungkan ke pusat Galaksi menggunakan daya magnet, dan pusat Galaksi disambungkan ke pemeluwapan pusat galaksi melalui daya elektrik.

Secara elektrik, planet kita adalah seperti kapasitor sfera yang dicas kepada kira-kira 300,000 volt. Sfera dalam - permukaan Bumi - bercas negatif, sfera luar - ionosfera - bercas positif. Atmosfera bumi berfungsi sebagai penebat.

Arus kebocoran kapasitor ionik dan perolakan, yang mencapai beribu-ribu ampere, sentiasa mengalir melalui atmosfera. Tetapi, walaupun ini, perbezaan potensi antara plat kapasitor tidak berkurangan.

Ini bermakna bahawa secara semula jadi terdapat penjana (G) yang sentiasa mengisi semula kebocoran cas daripada plat kapasitor. Penjana sedemikian adalah medan magnet Bumi, yang berputar bersama planet kita dalam aliran angin suria.

Seperti dalam mana-mana kapasitor bercas, medan elektrik wujud dalam kapasitor bumi. Kekuatan medan ini diedarkan dengan ketinggian yang sangat tidak sekata: ia adalah maksimum di permukaan Bumi dan kira-kira 150 V/m. Dengan ketinggian ia berkurangan lebih kurang mengikut undang-undang eksponen dan pada ketinggian 10 km ia adalah kira-kira 3% daripada nilai di permukaan Bumi.

Oleh itu, hampir keseluruhan medan elektrik tertumpu di lapisan bawah atmosfera, berhampiran permukaan Bumi. Vektor kekuatan medan elektrik bumi E biasanya diarahkan ke bawah. Medan elektrik Bumi, seperti mana-mana medan elektrik, bertindak pada cas dengan daya tertentu F, yang menolak cas positif ke bawah ke arah tanah, dan cas negatif naik ke awan.

Semua ini dapat dilihat dalam fenomena alam. Taufan, ribut tropika dan banyak taufan sentiasa mengamuk di Bumi. Sebagai contoh, peningkatan udara semasa taufan berlaku terutamanya disebabkan oleh perbezaan ketumpatan udara di pinggir taufan dan di tengahnya - menara pemanas, tetapi bukan sahaja. Sebahagian daripada lif (kira-kira satu pertiga) disediakan oleh medan elektrik Bumi, mengikut undang-undang Coulomb.

Lautan semasa ribut adalah medan yang besar, bertaburan dengan mata dan rusuk, di mana cas negatif dan keamatan medan elektrik Bumi tertumpu. Molekul air yang menyejat dalam keadaan sedemikian mudah menangkap cas negatif dan membawanya bersamanya. Dan medan elektrik Bumi, mengikut sepenuhnya undang-undang Coulomb, menggerakkan cas ini ke atas, menambah daya angkat ke udara.

Oleh itu, penjana elektrik global Bumi membelanjakan sebahagian daripada kuasanya untuk memperhebat vorteks atmosfera di planet ini - taufan, ribut, taufan, dll. Di samping itu, penggunaan kuasa sedemikian tidak sama sekali menjejaskan magnitud medan elektrik Bumi.

Medan elektrik Bumi tertakluk kepada turun naik: pada musim sejuk ia lebih kuat daripada musim panas, ia mencapai maksimum setiap hari pada 19 jam GMT, dan juga bergantung pada keadaan cuaca. Tetapi turun naik ini tidak melebihi 30% daripada nilai puratanya. Dalam beberapa kes yang jarang berlaku, dalam keadaan cuaca tertentu, kekuatan medan ini boleh meningkat beberapa kali.

Semasa ribut petir, medan elektrik berubah dalam julat yang luas dan boleh menukar arah ke arah yang bertentangan, tetapi ini berlaku di kawasan kecil, terus di bawah sel ribut petir dan untuk masa yang singkat.