Bovin A.A.
Krasnodar Bölge UNESCO Merkezi

Uzun evrim sürecinde, öyle ya da böyle, Dünya'da var olan tüm canlı organizmalar, ona tamamen adapte olmuşlardır. doğal şartlar. Adaptasyon yalnızca sıcaklık, basınç, bileşim gibi fiziksel ve kimyasal koşullara bağlı değildi. atmosferik hava aydınlatma, nem ve aynı zamanda Dünya'nın doğal alanlarına da etki eder: jeomanyetik, yerçekimi, elektrik ve elektromanyetik. Nispeten kısa bir tarihsel dönem boyunca teknojenik insan faaliyeti, canlı organizmalar ve koşullar arasındaki hassas dengeyi keskin bir şekilde bozarak doğal nesneler üzerinde önemli bir etkiye sahip oldu. çevre binlerce yıl boyunca oluşmuş. Bu, özellikle bazı hayvan ve bitkilerin neslinin tükenmesi, çok sayıda hastalık ve azalma gibi birçok onarılamaz sonuca yol açtı. ortalama süre Bazı bölgelerdeki insanların yaşamları. Ve sadece son on yıllar bilimsel araştırmalar doğal ve antropojenik faktörler insanlar ve diğer canlı organizmalar üzerinde.

Listelenen faktörler arasında, elektrik alanlarının insanlar üzerindeki etkisi ilk bakışta önemli değildir, dolayısıyla bu alandaki araştırmalar azdır. Ancak şimdi bile, bu soruna artan ilgiye rağmen, elektrik alanlarının canlı organizmalar üzerindeki etkisi yeterince araştırılmamış bir alan olmaya devam ediyor.

Yapılan bu çalışmada kısa inceleme Bu sorunla ilgili çalışmalar.

1. DOĞAL ELEKTRİK ALANLARI

Elektrik alanı Dünya, bir gezegen olarak Dünya'nın gözlemlenen doğal elektrik alanıdır. sağlam vücut Dünya'da, denizlerde, atmosferde ve manyetosferde. Dünyanın elektrik alanına karmaşık bir dizi jeofizik olay neden olur. Varoluş Elektrik alanı Dünya atmosferindeki esas olarak hava iyonizasyon süreçleri ve iyonizasyon sırasında ortaya çıkan pozitif ve negatif elektrik yüklerinin mekansal ayrımı ile ilişkilidir. Hava iyonizasyonu, Güneş'ten gelen ultraviyole radyasyonun kozmik ışınlarının etkisi altında meydana gelir; Dünya yüzeyinde ve havada bulunan radyoaktif maddelerden kaynaklanan radyasyon; atmosferdeki elektriksel deşarjlar vb. Birçok atmosferik süreç: konveksiyon, bulut oluşumu, yağış ve diğerleri - farklı yüklerin kısmi ayrılmasına ve atmosferik elektrik alanlarının ortaya çıkmasına neden olur. Atmosfere göre Dünya'nın yüzeyi negatif yüklüdür.

Atmosferin elektrik alanının varlığı, elektriksel “kapasitör” atmosferini - Dünya'yı boşaltan akımların ortaya çıkmasına yol açar. Yağış, Dünya yüzeyi ile atmosfer arasındaki yük alışverişinde önemli bir rol oynar. Ortalama olarak yağış, negatif yüklerden 1,1-1,4 kat daha fazla pozitif yük getirir. Yüklerin atmosferden sızması, yıldırımla ilişkili akımlar ve sivri uçlu nesnelerden gelen yük akışı nedeniyle de yenilenir. Yılda 1 km2'lik bir alanla dünya yüzeyine getirilen elektrik yüklerinin dengesi aşağıdaki verilerle karakterize edilebilir:

Dünya yüzeyinin önemli bir bölümünde - okyanusların üstünde - uçlardan gelen akıntılar hariç tutulacak ve pozitif bir denge oluşacaktır. Dünya yüzeyinde statik bir negatif yükün varlığı (yaklaşık 5,7×105 C), bu akımların ortalama olarak dengeli olduğunu göstermektedir.

İyonosferdeki elektrik alanları her ikisinde de meydana gelen süreçlerden kaynaklanır. üst katmanlar atmosferde ve manyetosferde. Hava kütlelerinin gelgit hareketleri, rüzgarlar, türbülans - bunların hepsi hidromanyetik bir dinamonun etkisiyle iyonosferde bir elektrik alanının oluşmasının kaynağıdır. Bunun bir örneği, Dünya yüzeyindeki manyetik alanda günlük değişikliklere neden olan güneş-günlük elektrik akımı sistemidir. İyonosferdeki elektrik alan kuvvetinin büyüklüğü, gözlem noktasının konumuna, günün saatine, Genel durum Manyetosfer ve iyonosfer, güneş aktivitesinden kaynaklanır. Birkaç birimden onlarca mV/m'ye kadar değişir ve yüksek enlem iyonosferinde yüz veya daha fazla mV/m'ye ulaşır. Bu durumda akım yüzbinlerce ampere ulaşır. İyonosfer ve manyetosfer plazmasının Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca yüksek elektriksel iletkenliği nedeniyle, iyonosferin elektrik alanları manyetosfere, manyetosferik alanlar ise iyonosfere aktarılır.

Manyetosferdeki elektrik alanının doğrudan kaynaklarından biri güneş rüzgârıdır. Güneş rüzgarı manyetosferin etrafında aktığında bir emk meydana gelir. Bu EMF neden olur elektrik akımları manyetosferin kuyruğu boyunca akan ters akımlar tarafından kapatılır. İkincisi, manyeto kuyruğunun sabah tarafındaki pozitif uzay yükleri ve akşam tarafındaki negatif uzay yükleri tarafından üretilir. Manyeto kuyruk boyunca elektrik alan kuvveti 1 mV/m'ye ulaşır. Kutup başlığındaki potansiyel fark 20-100 kV'dur.

Dünya çevresinde manyetosferik halka akımının varlığı, parçacıkların sürüklenmesiyle doğrudan ilişkilidir. Manyetik fırtına ve aurora dönemlerinde manyetosfer ve iyonosferdeki elektrik alanları ve akımlar önemli değişiklikler yaşar.

Manyetosferde üretilen manyetohidrodinamik dalgalar, Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca doğal dalga kılavuzu kanalları boyunca yayılır. İyonosfere girince kısmen Dünya yüzeyine ulaşan, kısmen de iyonosferik dalga kılavuzunda yayılan ve zayıflayan elektromanyetik dalgalara dönüştürülürler.Dünya yüzeyinde bu dalgalar salınım frekansına bağlı olarak veya manyetik titreşimler olarak kaydedilir (10- 2-10 Hz) veya çok düşük frekanslı dalgalar (102-104 Hz frekanslı salınımlar) şeklinde.

Kaynakları iyonosfer ve manyetosferde lokalize olan Dünya'nın alternatif manyetik alanı, yer kabuğunda bir elektrik alanına neden olur. Kabuğun yüzeye yakın katmanındaki elektrik alan kuvveti, kayaların konumuna ve elektriksel direncine bağlı olarak birkaç birimden birkaç yüz mV/km'ye kadar değişir ve manyetik fırtınalar sırasında birimlere ve hatta onlarca V/V'ye kadar yükselir. km. Dünyanın birbirine bağlı alternatif manyetik ve elektrik alanları, keşif jeofiziğinde elektromanyetik sondajın yanı sıra Dünya'nın derin sondajı için de kullanılır.

Farklı elektriksel iletkenliğe sahip kayalar arasındaki temas potansiyeli farkı (termoelektrik, elektrokimyasal, piezoelektrik etkiler) Dünya'nın elektrik alanına belirli bir katkı sağlar. Volkanik ve sismik süreçler bunda özel bir rol oynayabilir.

Denizlerdeki elektrik alanları, Dünya'nın alternatif manyetik alanı tarafından indüklenir ve aynı zamanda iletken deniz suyunun hareketinden de kaynaklanır. deniz dalgaları ve akımlar) manyetik bir alanda. Denizlerdeki elektrik akımlarının yoğunluğu 10-6 A/m2'ye ulaşmaktadır. Bu akımlar şu şekilde kullanılabilir: doğal kaynaklar rafta ve denizde manyetik değişim sondajı için alternatif manyetik alan.

Gezegenlerarası uzayda elektrik alanının kaynağı olarak Dünya'nın elektrik yükü sorunu tam olarak çözülmedi. Bir gezegen olarak Dünya'nın elektriksel olarak nötr olduğuna inanılmaktadır. Ancak bu hipotezin deneysel olarak doğrulanması gerekir. İlk ölçümler, Dünya'ya yakın gezegenler arası uzaydaki elektrik alan kuvvetinin onda bir ila birkaç on mV/m arasında değiştiğini gösterdi.

D. Dyutkin'in çalışmasında, Dünya'nın bağırsaklarında ve yüzeyinde elektrik yükünün birikmesine ve elektrik alanlarının oluşumuna yol açan süreçlere dikkat çekilmiştir. İyonosferde dairesel elektrik akımlarının oluşma mekanizması, güçlü elektrik akımlarının uyarılmasına yol açar. yüzey katmanları Toprak.

Modern jeofiziğin temelleri, jeomanyetik alanın yoğunluğunu korumak için sabit alan oluşturma mekanizmasının çalışması gerektiğini belirtmektedir. Dipol alanının baskınlığı ve eksenel karakterinin yanı sıra jeolojik süreçler için olağanüstü yüksek bir hızda (0,2| veya 20 km/yıl) batıya doğru sürüklenme, jeomanyetik alan ile Dünyanın dönüşü arasında bir bağlantı olduğunu göstermektedir. Ayrıca alan kuvvetinin Dünya'nın dönüş hızına doğrudan bağlı olması da bu olayların birbiriyle bağlantılı olduğunun kanıtıdır.

Buna, bugüne kadar, güneş aktivitesi, jeomanyetik alan ve Dünyanın dönüş hızı parametrelerindeki değişiklikleri, çeşitli doğal süreçlerin zaman periyodu ve yoğunluğu ile ilişkilendiren çok sayıda istatistiksel bilginin biriktiğini de ekleyebiliriz. Ancak tüm bu süreçlerin birbirine bağlanması için net bir fiziksel mekanizma henüz geliştirilmemiştir.

Profesör V.V. Surkov'un çalışmaları ultra düşük frekanslı (ULF) elektromanyetik alanların doğasını inceliyor. İyonosferik plazma ve atmosferdeki ULF (3 Hz'e kadar) elektromanyetik alanların uyarılma mekanizması açıklanmakta ve dünya ve atmosferdeki ULF elektromanyetik alanlarının kaynakları belirtilmektedir.

Dünyanın elektrik ve manyetik alanlarının ortaya çıkışıyla ilgili hipotezler, Fizik ve Matematik Bilimleri Doktoru G. Fonarev'in popüler bilim makalesinde tartışılıyor. Akademisyen V.V. Shuleikin'in hipotezine göre, Dünya Okyanusunun sularındaki elektrik akımları, ana alanın üzerine bindirilen ek bir manyetik alan yaratıyor. V.V.'ye göre. Shuleikin, okyanustaki elektrik alanlarının metre başına yüzlerce, hatta binlerce mikrovolt düzeyinde olması gerekir - bu oldukça güçlü alanlar. Sovyet ihtiyolog A.T. 1930'ların başında Mironov, balıkların davranışlarını incelerken, balıkların iyi tanımlanmış bir elektrotaksiye, yani bir elektrik alanına tepki verme yeteneğine sahip olduklarını keşfetti. Bu onu denizlerde ve okyanuslarda elektrik (telürik) alanların olması gerektiği fikrine götürdü. Her ne kadar V.V.'nin hipotezleri Shuleikin ve A.T. Mironov'un fikirleri pratikte doğrulanmadı, ancak hâlâ tarihsel ilgiden daha fazlasını taşıyorlar: her ikisi de birçok yeni bilimsel problemin formüle edilmesinde önemli, teşvik edici bir rol oynadı.

2. DOĞAL ELEKTRİK ALANINDA YAŞAYAN ORGANİZMALAR

Şu anda, elektrik alanlarının bireysel hücrelerden insanlara kadar canlı organizmalar üzerindeki etkisine ilişkin birçok çalışma yapılmıştır. Elektromanyetik ve manyetik alanların etkisi çoğunlukla dikkate alınır. Tüm çalışmaların büyük bir kısmı, alternatif elektromanyetik alanlara ve bunların canlı organizmalar üzerindeki etkilerine ayrılmıştır, çünkü bu alanlar esas olarak antropojenik kökenlidir.

Doğal kaynaklı sabit elektrik alanları ve bunların canlı organizmalar için önemi henüz yeterince araştırılmamıştır.

Dünyanın sürekli elektrik alanının insanlar, hayvanlar ve bitkiler üzerindeki etkisi en basit ve anlaşılır şekilde A.A.'nın çalışmalarında sunulmaktadır. Mikulina.

En son araştırmalara göre, dünya negatif yüklü, yani aşırı miktarda serbest elektrik yüküyle - yaklaşık 0,6 milyon coulomb. Bu çok büyük bir ücret.

Coulomb kuvvetleri birbirinden uzaklaşan elektronlar yüzeyde birikme eğilimindedir. küre. Açık uzun mesafe Dünyayı her yönden kaplayan iyonosfer, aşağıdakilerden oluşur: büyük miktar pozitif yüklü iyonlar. Dünya ile iyonosfer arasında bir elektrik alanı vardır.

Açık bir gökyüzünde yerden bir metre uzaklıkta potansiyel fark yaklaşık 125 volta ulaşır. Bu nedenle alanın etkisi altında dünya yüzeyinden kaçmaya çalışan elektronların çıplak ayaklara ve kas sinirlerinin elektriksel olarak iletken uçlarına nüfuz ettiğini iddia etme hakkımız var. İlkel Adam Yerde çıplak ayakla yürüyen ve elektriği geçirmeyen yapay tabanlı botlar giymeyen. Elektronların bu nüfuzu, yalnızca bir kişinin toplam serbest negatif yükünün, bulunduğu dünya yüzeyinin yük potansiyeline ulaşana kadar devam etti.

Alanın etkisi altında, insan vücuduna nüfuz eden yükler patlama eğilimindeydi; burada yakalandılar ve başın ve ellerin açık derisi ile doğrudan temas halinde olan atmosferin pozitif yüklü iyonlarıyla yeniden birleştiler. İnsan vücudu, onun canlı hücreleri ve metabolizmanın tüm işlevsel bağımlılıkları, doğa tarafından milyonlarca yıldır uyum sağlamıştır. Sağlıklı yaşam Dünyaya yakın bir elektrik alanı ve elektrik alışverişi koşullarında olan bir kişi, özellikle ayaklara elektron akışı ve elektronların atmosferin pozitif yüklü iyonlarına çıkışı, rekombinasyonu ile ifade edilir.

Daha sonra yazar önemli bir sonuca varıyor: Dünyayla temas eden hayvan ve insan kasları, doğa tarafından, üzerinde bulundukları dünya yüzeyinin yük miktarına karşılık gelen negatif bir elektrik yükü taşıyacak şekilde tasarlanmıştır. canlının yeri belirlendi. şu an. İnsan vücudundaki negatif yük miktarı, belirli bir anda dünyanın belirli bir noktasındaki elektrik alanının gücüne bağlı olarak değişmelidir.

Elektrik alan kuvvetinin değişmesinin birçok nedeni vardır. Bunlardan en önemlilerinden biri, güçlü yerel elektrik yüklerini taşıyan bulutluluktur. Yıldırım oluşumu anında on milyonlarca volta ulaşırlar. Canlı bir organizmada, cildin yüzeyinde, elektrik yüklerinin yoğunluğu bazen öyle bir büyüklüğe ulaşır ki, metalle temas ettiğinde veya naylon iç çamaşırı çıkarıldığında kıvılcımlar ortaya çıkar.

Kamu ve Toplumsal Hijyen Enstitüsü çalışanlarının son gözlemleri, hava değiştiğinde hasta bir kişinin refahının, barometrik basınçtaki değişikliklerin yanı sıra, dünyanın yerel alan kuvvetinin büyüklüğüne bağlı olduğunu göstermiştir. çoğu durumda alan gücündeki bir değişikliğe eşlik eder. Ancak günlük yaşamda, dünyanın alan voltajının büyüklüğünü ölçecek araçlarımız olmadığından, refah durumunu ana neden olarak değil - alan gücünde bir değişiklik olarak değil, sonuç olarak - bir düşüş olarak açıklıyoruz. barometrik basınç.

Deneyler, dünyadan izole edilmiş bir kişinin yaptığı herhangi bir zihinsel veya fiziksel çalışmanın, onun negatif doğal yükünde bir azalmaya eşlik ettiğini göstermiştir. Ancak insan vücudu toprakla temas halindeyken veya toprağa bir iletkenle bağlıyken, elektrik potansiyelindeki açıklanan değişimlerin hiçbiri en hassas cihazlarla bile gözlemlenemez veya ölçülemez. Elektron eksikliği anında ortadan kaldırılır. Herhangi bir osiloskopta bu akımları fark etmek ve büyüklüklerini belirlemek kolaydır.

İnsan yaşamındaki hangi değişiklikler onun doğal, ilkel varoluştan ayrılışını belirledi? İnsan çizmeler giydi, evler inşa etti, yalıtkan muşambayı, kauçuk tabanları icat etti ve şehrin sokaklarını ve yollarını asfaltla doldurdu. Bugün insan, dünyanın elektrik yükleriyle çok daha az temas halindedir. Bu, baş ağrıları, sinirlilik, nevrozlar, kalp-damar hastalıkları, yorgunluk gibi "yaygın" hastalıkların nedenlerinden biridir. kötü bir rüya vb. Geçmişte zemstvo doktorları hastalara çiy üzerinde çıplak ayakla yürümelerini tavsiye ediyordu. İngiltere'de hâlâ faaliyet gösteren birkaç yalınayak topluluğu var. Bu tedaviye “hastanın vücudunun topraklanması”ndan başka bir ad verilemez.

SSCB Bilimler Akademisi Bitki Fizyolojisi Enstitüsü'nden Dr. Biyolojik Bilimler E. Zhurbitsky, elektrik alanının bitkiler üzerindeki etkisini incelemek için bir dizi deney gerçekleştirdi. Alanın bilinen bir değere kadar güçlendirilmesi büyümeyi hızlandırır. Bitkileri doğal olmayan bir alana (tepede negatif bölge ve toprakta pozitif bölge) yerleştirmek büyümeyi engeller. Zhurbitsky, fideler ile atmosfer arasındaki potansiyel fark ne kadar büyük olursa, fotosentezin de o kadar yoğun gerçekleştiğine inanıyor. Seralarda verim %20-30 oranında artırılabilmektedir. Çok sayıda insan elektriğin bitkiler üzerindeki etkisini araştırıyor. bilimsel kurumlar: Adını I.V. Michurin'den alan Merkezi Genetik Laboratuvarı, personel Botanik Bahçesi Moskova Devlet Üniversitesi vb.

R.A. Novitsky'nin balıklar tarafından elektrik alanlarının ve akımların algılanmasının yanı sıra yüksek derecede elektrikli balıklar (tatlı su elektrikli yılan balığı, elektrikli vatoz ve yayın balığı, Amerikalı hayalperest) tarafından elektrik alanlarının üretilmesine adanmış çalışması ilgi çekicidir. Çalışma, zayıf elektrikli balıkların elektrik alanlarına karşı yüksek duyarlılığa sahip olduğunu, bunun sudaki nesneleri bulup ayırt etmelerine, suyun tuzluluğunu belirlemelerine ve diğer balıkların deşarjlarını türler arası ve tür içi ilişkilerde bilgi amaçlı kullanmalarına olanak tanıdığını belirtiyor. Zayıf elektrik akımları ve manyetik alanlar esas olarak balık derisi reseptörleri tarafından algılanır. Çok sayıda çalışma, neredeyse tüm zayıf ve güçlü elektrikli balıklarda, yan çizgi organlarının türevlerinin elektroreseptör görevi gördüğünü göstermiştir. Köpek balıklarında ve vatozlarda, elektro-alıcı işlev, Lorenzini ampullası adı verilen, derideki özel mukoza bezleri tarafından gerçekleştirilir. Daha güçlü elektromanyetik alanlar, suda yaşayan organizmaların sinir merkezlerine doğrudan etki eder.

3. Teknojenik elektrik alanları ve bunların canlı organizmalar üzerindeki etkisi

Teknolojik ilerleme, bildiğimiz gibi, insanlığa yalnızca üretimde ve günlük yaşamda rahatlık ve rahatlık getirmekle kalmamış, aynı zamanda bir dizi kolaylık da yaratmıştır. ciddi sorunlar. Özellikle insanları ve diğer organizmaları çeşitli etkenlerin yarattığı güçlü elektromanyetik, manyetik ve elektrik alanlarından koruma sorunu ortaya çıktı. teknik cihazlar. Daha sonra, insanları zayıf elektromanyetik alanlara uzun süre maruz kalmaktan koruma sorunu ortaya çıktı ve bunun insan hayatına da zarar verdiği ortaya çıktı. Ve sadece Son zamanlarda doğal jeomanyetik ve elektrik alanlarının kalkanlanmasının canlı organizmalar üzerindeki etkisini değerlendirmek için dikkat etmeye ve ilgili araştırmalar yapmaya başladı.

Teknojenik kökenli güçlü sabit ve değişken elektrik alanlarının canlı organizmalar üzerindeki etkisi nispeten uzun bir süredir araştırılmaktadır. Bu tür alanların kaynakları öncelikle yüksek gerilim enerji hatlarıdır (PTL'ler).

Yüksek gerilim hatlarının oluşturduğu elektrik alanı canlı organizmalar üzerinde olumsuz etkiye sahiptir. Elektrik alanlarına en duyarlı olanlar toynaklı hayvanlar ve onları yerden yalıtan ayakkabılar giyen insanlardır. Hayvan toynakları da iyi yalıtkanlardır. Bu durumda, gövdenin kapasitansının toprağa ve güç hattı tellerine oranına bağlı olarak, yerden izole edilmiş iletken hacimsel bir gövde üzerinde bir potansiyel indüklenir. Zemine karşı kapasitans ne kadar küçük olursa (örneğin bir ayakkabının tabanı ne kadar kalınsa), birkaç kilovolt olabilen ve hatta 10 kV'a ulaşabilen indüklenen potansiyel o kadar büyük olur.

Birçok araştırmacı tarafından gerçekleştirilen deneylerde, deney hayvanının tepkisinde çarpıcı bir değişikliğin meydana geldiği alan kuvvetinin net bir eşik değeri keşfedildi. 160 kV/m olarak belirlenmiştir, daha düşük bir alan kuvveti canlı organizmaya gözle görülür bir zarar vermez.

750 kV enerji hatlarının insan yüksekliğindeki çalışma alanlarındaki elektrik alan şiddeti tehlikeli değerlerin yaklaşık 5-6 katı kadardır. Endüstriyel frekanslı elektrik alanlarının, gerilimi 500 kV ve üzeri olan enerji hatları ve trafo merkezlerindeki personel üzerindeki olumsuz etkileri tespit edilmiş; 380 ve 220 kV voltajlarda bu etki zayıf bir şekilde ifade edilir. Ancak tüm voltajlarda alanın etkisi, içinde kalma süresine bağlıdır.

Araştırmaya dayanarak, konut binalarının elektrik hatları gibi sabit yayan nesnelerden izin verilen minimum mesafelerini gösteren uygun sıhhi standartlar ve kurallar geliştirilmiştir. Bu standartlar aynı zamanda diğer enerji açısından tehlikeli nesneler için izin verilen maksimum (sınırlı) radyasyon seviyelerini de sağlar. Bazı durumlarda insanları korumak için büyük ekipmanlar kullanılır metal ekranlarçarşaflar, ağlar ve diğer cihazlar şeklinde.

Ancak bilim adamlarının yaptığı çok sayıda çalışma çeşitli ülkeler(Almanya, ABD, İsviçre vb.), bu tür güvenlik önlemlerinin bir kişiyi zararlı etkenlerin etkisinden tamamen koruyamayacağını göstermiştir. Elektromanyetik radyasyon(AMY) Aynı zamanda, gücü watt'ın binde biri cinsinden ölçülen zayıf elektromanyetik alanların (EMF) yüksek güçlü radyasyondan daha az tehlikeli olmadığı ve bazı durumlarda daha tehlikeli olduğu bulunmuştur. Bilim insanları bunu, zayıf elektromanyetik alanların yoğunluğunun, radyasyonun yoğunluğuyla orantılı olduğunu söyleyerek açıklıyorlar. insan vücudu dahil tüm sistem ve organların işleyişi sonucu oluşan iç enerjisi hücresel Seviye. Elektron radyasyonu bu kadar düşük (termal olmayan) yoğunluklarla karakterize edilir. Ev aletleri bugün her evde mevcuttur. Bunlar çoğunlukla bilgisayarlar, televizyonlar, Cep telefonları, mikrodalga fırınlar vb. Bunlar sözde zararlı kaynaklardır. İnsan vücudunda birikme özelliğine sahip, dolayısıyla biyoenerjetik dengesini bozan ve her şeyden önce sözde olan insan yapımı EMR. enerji bilgi alışverişi (ENIO). Bu da ihlale yol açıyor normal işleyiş Vücudun ana sistemleri. Elektromanyetik alanların (EMF) biyolojik etkileri alanında yapılan çok sayıda çalışma, insan vücudunun en hassas sistemlerinin sinir, bağışıklık, endokrin ve üreme olduğunu belirlemiştir. EMF'nin uzun süreli maruz kalma koşulları altındaki biyolojik etkisi, merkezi sinir sisteminin dejeneratif süreçleri de dahil olmak üzere uzun vadeli sonuçların gelişmesine yol açabilir. gergin sistem, kan kanseri (lösemi), beyin tümörleri, hormonal hastalıklar vb.

V.M.'nin çalışmasında. Korshunova, uzmanların 1970'lerde zayıf ve çok zayıf manyetik ve elektrik alanların model fizikokimyasal sistemler, biyolojik nesneler ve insan vücudu üzerindeki etkilerine geri döndüğünü bildirdi. Bu etkilere neden olan mekanizmalar moleküller ve bazen de atomlar düzeyinde "çalışır" ve bunun sonucunda da anlaşılması çok zordur. Ancak bilim insanları manyetik ve spin etkilerini deneysel olarak göstermiş ve teorik olarak açıklamışlardır. Manyetik etkileşimin enerjisinin, termal hareketin enerjisinden birkaç kat daha az olmasına rağmen, reaksiyonun her şeyin gerçekte gerçekleştiği bu aşamasında, termal hareketin, manyetik alanın hareketine müdahale edecek zamanı olmadığı ortaya çıktı.

Bu keşif bizi, jeomanyetik alan koşulları altında ortaya çıkan ve gelişen Dünya'daki yaşam olgusuna yeni bir bakış atmaya zorluyor. Laboratuvar, nispeten zayıf (jeomanyetikten bir veya iki derece daha yüksek) sabit ve değişken manyetik alanların, gezegenimizin tüm ekosisteminin temeli olan fotosentezin birincil reaksiyonunun çıktısı üzerindeki etkisini gösterdi. Bu etkinin küçük olduğu ortaya çıktı (yüzde birden az), ancak başka bir şey daha önemli: onun gerçek varlığının kanıtı.

Aynı çalışma, özellikle, vücudumuza (veya cihazlara göre vücudumuza) göre belirli bir konumda bizi çevreleyen elektrikli ev aletlerinin, vücut hücrelerinde meydana gelen elektrokimyasal süreçleri etkileyebileceğini kaydetti.

4. ELEKTRİK ALANLARININ ÖLÇÜLMESİ İÇİN ALETLER VE YÖNTEMLER

Elektromanyetik durumu incelemek ve kontrol etmek için, manyetik alanların özelliklerini ölçmek için manyetometreler ve elektrik alan şiddeti ölçerler gibi uygun cihazlara sahip olmak gerekir.

Bu tür cihazlara olan ihtiyaç (şimdilik) az olduğundan, temel olarak bu tür cihazlar iki amaç için küçük seriler halinde üretilmektedir: 1 - kontrol için sıhhi standartlar güvenlik önlemleri hakkında; 2 – jeofiziğin araştırılması amacıyla.

Örneğin, federal eyalet üniter kuruluşu NPP Cyclone-Test, çeşitli teknik araçlarla oluşturulan alternatif elektrik alanlarının yoğunluğunun ortalama karekök değerini ölçmek için tasarlanmış elektrik alan ölçer IEP-05'i seri olarak üretir.

Elektrik ve manyetik alan gücü ölçüm cihazları, çevre koruma, iş güvenliği ve kamu güvenliği alanındaki elektromanyetik güvenlik standartlarını izlemek için tasarlanmıştır.

Kendi içlerinde teknik özellikler cihaz, SanPiN 2.2.4.1191-03'e göre izleme de dahil olmak üzere, oluşumlarının niteliğine bakılmaksızın, elektromanyetik alanların elektrik bileşeninin gücünü ölçmek için kullanılabilir. Elektromanyetik alanlarüretim koşullarında" ve SanPiN 2.1.2.1002-00 "Konut binaları ve tesisleri için sıhhi ve epidemiyolojik gereklilikler".

Cihaz, ölçülen alan değerinin doğrudan okunmasına (gerçek zamanlı olarak) sahiptir ve elektromanyetik izleme, alanların mekansal dağılımını ve bu alanların zaman içinde ölçüm dinamiklerini izleme için kullanılabilir.

Cihazın çalışma prensibi basittir: çift kutuplu bir antende, bir elektrik alanı, milivoltmetre gibi bir cihazla ölçülen potansiyel bir farkı indükler.

NPP “Cyclone – Test” şirketi ayrıca elektrik, manyetik ve elektromanyetik alanların parametrelerini ölçmek için tasarlanmış başka cihazlar da üretmektedir.

Aynı zamanda jeofizik, minerallerin elektriksel olarak araştırılması için uzun süredir kullanılmaktadır. Elektriksel arama, yer kabuğundaki doğal veya yapay olarak uyarılan elektrik ve elektromanyetik alanların incelenmesine dayanan bir grup keşif jeofiziği yöntemidir. Elektrikle aramanın fiziksel temeli, kayalar ve cevherler arasındaki spesifik özelliklerine göre farklılıktır. elektrik direnci, dielektrik sabiti, manyetik duyarlılık ve diğer özellikler.

Arasında çeşitli metodlar Elektriksel araştırma için manyetotellürik alan yöntemlerine dikkat edilmelidir. Bu yöntemleri kullanarak, Dünya'nın doğal elektromanyetik alanının değişken bileşeni incelenmektedir. Manyetotellürik alanın deri etkisi nedeniyle zemine nüfuz etme derinliği frekansına bağlıdır. Bu nedenle davranış düşük frekanslar alanlar (Hz'in yüzde biri ve binde biri) yapıyı yansıtır yerkabuğu birkaç km veya daha fazla derinliklerde yüksek frekanslar(onlarca ve yüzlerce Hz) - onlarca m derinlikte Ölçülen elektrik ve manyetik alan bileşenlerinin frekansına bağımlılığının incelenmesi, çalışmayı mümkün kılar jeolojik yapıçalışma alanı.

Elektrik arama ekipmanı, akım kaynakları, elektromanyetik alan kaynakları ve ölçüm cihazlarından oluşur. Akım kaynakları – kuru piller, jeneratörler ve piller; alan kaynakları - hattın uçlarında topraklanmış veya sabit veya sabit güçle çalıştırılan topraklanmamış devreler alternatif akım. Ölçüm cihazları bir giriş dönüştürücüsünden (alan sensörü), sinyali kaydetmek ve gürültüyü filtrelemek için dönüştüren bir ara sinyal dönüştürücüler sisteminden ve sinyal ölçümü sağlayan bir çıkış cihazından oluşur. 1-2 km'yi aşmayan derinlikteki jeolojik bir bölümü incelemek için tasarlanmış elektrikli arama ekipmanı, hafif taşınabilir kitler şeklinde üretilmektedir.

Araştırma amacıyla, çoğunlukla gerekli parametrelere sahip özel ekipmanlar üretilmektedir.

Çalışma, ultra zayıf manyetik alanların ölçümü için en doğru ve hassas spektral yöntemleri tartışıyor. Ancak burada önemli bir açıklama var ki atomik spektroskopiye dayanarak elektrik alan şiddeti için de bir standart oluşturulabilir. Çalışmada Stark etkisi kullanılarak elektrik alan kuvvetinin mutlak değerinin yüksek doğrulukla ölçülmesinin mümkün olduğu belirtiliyor. Bunu yapmak için temel durumdaki yörünge momenti sıfır olmayan atomların kullanılması gerekir. Ancak yazara göre şu ana kadar bu tür ölçümlere duyulan ihtiyaç, ilgili teknolojinin geliştirilmesine yetecek kadar şiddetli hale gelmedi.

Tam tersine, artık doğal elektrik alanlarını ölçmek için ultra hassas ve hassas cihazlar yaratmanın zamanı geldi.

ÇÖZÜM

Çok sayıda çalışma, gözle görülmeyen, dokunulamayan elektromanyetik, manyetik ve elektrik alanlarının insan ve diğer organizmalar üzerinde ciddi etkileri olduğunu göstermektedir. Güçlü alanların etkisi oldukça geniş çapta incelenmiştir. Daha önce dikkat edilmeyen zayıf alanların etkisinin canlı organizmalar için daha az önemli olmadığı ortaya çıktı. Ancak bu alandaki araştırmalar daha yeni başladı.

Modern insanlar, betonarme binalarda, araba kabinlerinde giderek daha fazla zaman harcıyor. Ancak odaların, arabaların metal kabinlerinin, uçakların vb. koruyucu etkisinin insan sağlığı üzerindeki etkisini değerlendirmeye ilişkin neredeyse hiçbir çalışma yoktur. Bu özellikle Dünyanın doğal elektrik alanını korumak için geçerlidir. Bu nedenle, bu tür çalışmalar şu anda çok alakalı.

“Modern insanlık, tüm canlılar gibi, davranışları artık yalnızca doğal nedenlerle değil, aynı zamanda yapay müdahalelerle de belirlenen bir tür elektromanyetik okyanusta yaşıyor. Bu okyanusun gizli akıntılarını, sığlıklarını ve adalarını iyice bilen tecrübeli pilotlara ihtiyacımız var. Ve yolcuları elektromanyetik fırtınalardan korumaya yardımcı olmak için daha da sıkı seyir kuralları gerekiyor”, Rus manyetobiyolojisinin öncülerinden biri olan Yu.A. mevcut durumu mecazi olarak böyle tanımladı. Kholodov.

EDEBİYAT

1. Sizov Yu.P. Dünyanın elektrik alanı. TSB Yayınevi'nde Yazı" Sovyet ansiklopedisi", 1969 - 1978
2. Dyudkin D. Enerjinin geleceği – jeoelektrik? Rusya'nın enerjisi ve endüstrisi - seçilmiş malzemeler, sayı 182.
   http://subscribe.ru/archive/
3. Surkov V.V. V.V. Surkov'un bilimsel ilgi alanı.
   http://www.surkov.mephi.ru
4. Fonarev G. İki hipotezin tarihi. Bilim ve Yaşam, 1988, Sayı 8.
5. Lavrova A.I., Plyusnina T.Yu., Lobanov, A.I., Starozhilova T.K., Riznichenko G.Yu. Chara alg hücresinin zara yakın bölgesinde bir elektrik alanının iyon akış sistemi üzerindeki etkisinin modellenmesi.
6. Alekseeva N.T., Fedorov V.P., Baibakov S.E. Merkezi sinir sisteminin çeşitli bölümlerindeki nöronların elektromanyetik alanın etkisine reaksiyonu // Elektromanyetik alanlar ve insan sağlığı: 2. uluslararası materyaller. konf. "Elektromanyetik insan güvenliği sorunları. Temel ve uygulamalı araştırma. EMF düzenlemesi: felsefe, kriterler ve uyumlaştırma", 20-24 Eylül. 1999, Moskova. - M., 1999. - s.47-48.
7. Gurvich E.B., Novokhatskaya E.A., Rubtsova N.B. 500 kilovolt gerilimi olan bir enerji nakil tesisinin yakınında yaşayan nüfusun ölüm oranı // Med. emek ve endüstriyel ekol. - 1996. - N 9. - S.23-27. - Kaynakça: 8 başlık.
8. Gurfinkel Yu.I., Lyubimov V.V. Koroner kalp hastalığı olan hastaları jeomanyetik bozuklukların etkilerinden korumak için bir klinikte korumalı koğuş // Med. fizik. - 2004. - N 3(23). - S.34-39. - Kaynakça: 23 başlık.
9. Mikulin A.A.. Aktif uzun ömür benim yaşlılığa karşı mücadelemdir. Bölüm 7. Elektrik alanında yaşam.
   http://www.pseudology.org
10. Kurilov Yu.M.. Alternatif kaynak enerji. Dünyanın elektrik alanı bir enerji kaynağıdır.
    Bilimsel ve teknik portal.
11. Novitsky R.A. Balıkların yaşamındaki elektrik alanları. 2008
    http://www.fion.ru>
12. Lyubimov V.V., Ragulskaya M.V. Elektromanyetik alanlar, bunların biyotropizmi ve çevre güvenliği standartları. Saklanan El Yazmaları Dergisi Sayı: 3 Mart, 2004.
    Bilimsel ve teknik konferansın bildirileri - PROMTECHEXPO XXI.
13. Ptitsyna N.G., G. Villoresi, L.I. Dorman, N. Yucci, M.I. Tyasto. "Sağlığa potansiyel olarak zararlı faktörler olarak doğal ve teknolojik düşük frekanslı manyetik alanlar." "Başarılar fizik bilimleri" 1998, N 7 (cilt 168, s. 767-791).
14. Green Mark, Ph.D. Bunu herkes bilmeli.
    sağlık2000.ru
15. Korshunov V.M.. Elektriğin tehlikeleri.
    www.korshunvm.ru
16. FSUE NPP Siklon Testi.
    http://www.ciklon.ru
17. Yakubovsky Yu.V.. Elektrik keşfi. TSB'deki makale, "Sovyet Ansiklopedisi" Yayınevi, 1969 - 1978
18. Alexandrov E.B. Atomik spektroskopinin temel metroloji problemlerine uygulamaları. Fiziko-Teknik Enstitüsü adını almıştır. A. F. Ioffe RAS, St. Petersburg, Rusya

Elektrik ve manyetik alanların insan ve hayvanların vücutları üzerindeki biyolojik etkisi oldukça fazla incelenmiştir. Bu durumda gözlemlenen etkiler, eğer meydana gelirse, hala belirsizdir ve belirlenmesi zordur, dolayısıyla bu konu güncelliğini korumaktadır.

Gezegenimizdeki manyetik alanların ikili bir kökeni vardır: doğal ve antropojenik. Manyetik fırtınalar olarak adlandırılan doğal manyetik alanlar, Dünya'nın manyetosferinden kaynaklanır. Antropojenik manyetik bozulmalar, doğal olanlardan daha küçük bir alanı kaplar, ancak tezahürleri çok daha yoğundur ve bu nedenle daha ciddi hasara neden olur. Teknik faaliyetler sonucunda insanlar, Dünya'nın doğal manyetik alanından yüzlerce kat daha güçlü yapay elektromanyetik alanlar yaratırlar. Antropojenik radyasyonun kaynakları şunlardır: güçlü radyo verici cihazlar, elektrikli araçlar, elektrik hatları (Şekil 2.1).

Endüstriyel frekanstaki (50 Hz) elektromanyetik dalga akımlarının en güçlü uyarıcılarından biri. Böylece, doğrudan bir enerji nakil hattının altındaki elektrik alan yoğunluğu, toprağın metresi başına birkaç bin volta ulaşabilir, ancak toprağın yoğunluğu azaltma özelliğinden dolayı, hattan 100 m uzaklaşıldığında bile yoğunluk keskin bir şekilde birkaç on katına düşer. metre başına volt.

Elektrik alanının biyolojik etkileri üzerine yapılan araştırmalar, 1 kV/m'lik bir voltajda bile insan sinir sistemi üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu ve bunun da endokrin sistemin ve vücuttaki metabolizmanın (bakır, bakır) bozulmasına yol açtığını bulmuştur. çinko, demir ve kobalt), fizyolojik fonksiyonları bozar: kalp atış hızı, kan basıncı, beyin aktivitesi, metabolik süreçler ve bağışıklık aktivitesi.

1972'den beri 10 kV/m'den büyük yoğunluk değerlerine sahip elektrik alanlarının insanlar ve hayvanlar üzerindeki etkisini inceleyen yayınlar ortaya çıkmıştır.

Manyetik alan kuvveti akımla doğru orantılı, mesafeyle ters orantılıdır; Elektrik alan kuvveti voltajla (yük) orantılı, mesafeyle ters orantılıdır. Bu alanların parametreleri, yüksek gerilim enerji hattının gerilim sınıfına, tasarım özelliklerine ve geometrik boyutlarına bağlıdır. Güçlü ve geniş bir elektromanyetik alan kaynağının ortaya çıkması, ekosistemin oluştuğu doğal faktörlerin değişmesine yol açmaktadır. Elektrik ve manyetik alanlar insan vücudunda yüzey yüklerini ve akımları indükleyebilir (Şekil 2.2). Araştırmalar şunu gösterdi:

Elektrik alan tarafından insan vücudunda indüklenen maksimum akımın, manyetik alan tarafından indüklenen akımdan çok daha yüksek olduğu. Bu yüzden, zararlı etkiler Manyetik alan ancak yoğunluğu yaklaşık 200 A/m olduğunda ortaya çıkar, hat faz tellerinden 1-1,5 m mesafede oluşur ve yalnızca gerilim altında çalışan işletme personeli için tehlikelidir. Bu durum, endüstriyel frekanslı manyetik alanların enerji hatları altında bulunan insanlar ve hayvanlar üzerinde biyolojik bir etkisinin olmadığı sonucuna varmamızı sağladı.Dolayısıyla, enerji hatlarının elektrik alanı, uzun mesafeli enerji iletiminde biyolojik olarak etkili ana faktördür. farklı su ve kara faunası türlerinin göçünün önünde bir engel.

Güç aktarımının tasarım özelliklerine (tel sarkması) dayanarak, alanın en büyük etkisi, insan boyu seviyesindeki ultra ve ultra yüksek gerilim hatları için gerilimin 5-20 olduğu açıklığın ortasında ortaya çıkar. Gerilim sınıfına ve hat tasarımına bağlı olarak kV/m ve üzeri (Şekil 1.2). Tel askı yüksekliğinin en fazla olduğu ve mesnetlerin perdeleme etkisinin hissedildiği mesnetlerde alan kuvveti en düşük seviyededir. Enerji nakil hattı tellerinin altında insanlar, hayvanlar ve araçlar olabileceğinden, canlıların farklı şiddetlerdeki elektrik alanlarında uzun süreli ve kısa süreli kalmalarının olası sonuçlarının değerlendirilmesine ihtiyaç vardır. Elektrik alanlarına en duyarlı olanlar toynaklı hayvanlar ve onları yerden yalıtan ayakkabılar giyen insanlardır. Hayvan toynakları da iyi yalıtkanlardır. Bu durumda indüklenen potansiyel 10 kV'a ulaşabilir ve topraklanmış bir nesneye (çalı dalı, çim bıçağı) dokunduğunuzda vücuttaki akım darbesi 100-200 μA'dır. Bu tür akım darbeleri vücut için güvenlidir, ancak hoş olmayan duyumlar toynaklıları yaz aylarında yüksek voltajlı elektrik hatlarından kaçınmaya zorlar.

Bir elektrik alanının bir kişi üzerindeki etkisinde, vücudundan akan akımlar baskın rol oynar. Bu, içinde kan ve lenf dolaşan organların baskın olduğu insan vücudunun yüksek iletkenliği ile belirlenir. Şu anda, hayvanlar ve gönüllü insanlar üzerinde yapılan deneyler, iletkenliği 0,1 μA/cm2 ve altında olan bir akım yoğunluğunun beynin işleyişini etkilemediğini, çünkü genellikle beyinde akan darbeli biyoakımların bu yoğunluğu önemli ölçüde aştığını ortaya koymuştur. bir iletim akımı. />1 μA/cm2'de, kişinin gözlerinde titreşen ışık halkaları gözlenir; daha yüksek akım yoğunlukları, duyu reseptörlerinin yanı sıra sinir ve kas hücrelerinin uyarılmasının eşik değerlerini zaten yakalar ve bu da korkunun ortaya çıkmasına neden olur ve istemsiz motor reaksiyonlar. Bir kişi, önemli yoğunluktaki bir elektrik alanı bölgesinde yerden izole edilmiş nesnelere dokunursa, kalp bölgesindeki akım yoğunluğu büyük ölçüde "altta yatan" koşulların durumuna (ayakkabı türü, toprağın durumu vb.) ancak bu değerlere zaten ulaşabiliyoruz. Karşılık gelen maksimum akımda Etah==15 kV/m (6,225 mA); baş bölgesinden akan bu akımın bilinen oranı (yaklaşık 1/3) ve baş bölgesi (yaklaşık 100 cm2) akım yoğunluğu J<0,1 мкА/см 2 , что и под­тверждает допустимость принятой в СССР напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

İnsan sağlığı açısından problem, dokularda indüklenen akım yoğunluğu ile dış alanın manyetik indüksiyonu arasındaki ilişkinin belirlenmesidir. İÇİNDE. Akım Yoğunluğu Hesabı

Kesin yolunun vücut dokularındaki iletkenlik dağılımına bağlı olması gerçeği nedeniyle karmaşıktır.

Böylece beynin spesifik iletkenliği =0,2 cm/m, kalp kasının spesifik iletkenliği ise ==0,25 cm/m ile belirlenir. Kafanın yarıçapını 7,5 cm ve kalbin yarıçapını 6 cm alırsak çarpım  R her iki durumda da aynı sonuç çıkıyor. Bu nedenle kalp ve beyin çevresindeki akım yoğunluğu için bir gösterim verilebilir.

Sağlık açısından güvenli olan manyetik indüksiyonun 50 veya 60 Hz frekansında yaklaşık 0,4 mT olduğu tespit edilmiştir. Manyetik alanlarda (3 ila 10 mT; F=10-60 Hz) göz küresine basıldığında oluşana benzer ışık titremelerinin ortaya çıktığı gözlendi.

Şiddetli bir elektrik alanı tarafından insan vücudunda indüklenen akım yoğunluğu E,şu şekilde hesaplanır:

farklı katsayılarla k beyin ve kalp bölgesi için. Anlam k=3  10 -3 cm/Hzm. Alman bilim adamlarına göre, test edilen erkeklerin %5'inin saç titreşimini hissettiği alan gücü 3 kV/m, test edilen erkeklerin %50'si için ise 20 kV/m'dir. Alanın neden olduğu duyumların herhangi bir olumsuz etkiye neden olduğuna dair şu anda bir kanıt bulunmamaktadır. Akım yoğunluğu ile biyolojik etki arasındaki ilişkiye gelince, Tabloda sunulan dört alan ayırt edilebilir. 2.1

Akım yoğunluğu değerlerinin son aralığı, bir kalp döngüsü düzeyindeki maruz kalma süreleriyle ilgilidir, yani kişi için yaklaşık 1 saniye. Daha kısa maruz kalmalar için eşik değerleri daha yüksektir. Eşik alan gücünü belirlemek için insanlar üzerinde laboratuvar koşullarında 10 ila 32 kV/m aralığındaki alan güçlerinde fizyolojik çalışmalar yapıldı. 5 kV/m gerilimde %80 olduğu tespit edilmiştir.

Tablo 2.1

insanlar deşarj sırasında topraklanmış nesnelere dokunduklarında ağrı hissetmezler. Elektrik tesisatlarında koruyucu ekipman kullanılmadan çalışırken standart değer olarak benimsenen bu değerdir. Bir kişinin yoğunluğa sahip bir elektrik alanında izin verilen kalış süresinin bağımlılığı e eşikten fazlası denklemle yaklaşık olarak hesaplanır

Bu koşulun yerine getirilmesi, gün içinde vücudun fizyolojik durumunun, artık reaksiyonlar ve fonksiyonel veya patolojik değişiklikler olmadan kendi kendine iyileşmesini sağlar.

Sovyet ve yabancı bilim adamları tarafından yürütülen elektrik ve manyetik alanların biyolojik etkilerine ilişkin çalışmaların ana sonuçlarını tanıyalım.

Küresel kapasitör

Doğada henüz hiçbir yerde kullanılmayan, çevre dostu, yenilenebilir, kullanımı kolay, tamamen benzersiz bir alternatif enerji kaynağı bulunmaktadır. Bu kaynak atmosferik elektrik potansiyelidir.

Elektriksel olarak gezegenimiz yaklaşık 300.000 volta şarj edilmiş küresel bir kapasitör gibidir. İç küre - Dünya'nın yüzeyi - negatif yüklüdür, dış küre - iyonosfer - pozitif yüklüdür. Dünyanın atmosferi bir yalıtkan görevi görür (Şekil 1).

Binlerce ampere ulaşan iyonik ve konvektif kapasitör kaçak akımları sürekli olarak atmosferden akar. Ancak buna rağmen kapasitör plakaları arasındaki potansiyel farkı azalmaz.

Bu, doğada kondansatör plakalarından sızıntı yapan yükleri sürekli olarak yenileyen bir jeneratörün (G) olduğu anlamına gelir. Böyle bir jeneratör Dünya'nın manyetik alanıdır Güneş rüzgârının akışında gezegenimizle birlikte dönen.

Bu jeneratörün enerjisini kullanmak için bir şekilde ona bir enerji tüketicisi bağlamanız gerekir.

Negatif kutba (Dünya) bağlanmak basittir. Bunu yapmak için güvenilir bir topraklama yapmak yeterlidir. Jeneratörün pozitif kutbuna (iyonosfer) bağlanmak, çözeceğimiz karmaşık bir teknik sorundur.

Her yüklü kapasitörde olduğu gibi küresel kapasitörümüzde de bir elektrik alanı vardır. Bu alanın gücü yükseklikte çok dengesiz bir şekilde dağılmıştır: Dünya yüzeyinde maksimumdur ve yaklaşık 150 V/m'dir. Yükseklikle birlikte üstel yasaya göre yaklaşık olarak azalır ve 10 km yükseklikte Dünya yüzeyindeki değerin yaklaşık %3'ü kadardır.

Böylece elektrik alanının neredeyse tamamı atmosferin alt katmanında, Dünya yüzeyine yakın bir yerde yoğunlaşmıştır. Elektriksel gerilim vektörü Dünyanın E alanı genellikle aşağıya doğru yönlendirilir. Tartışmalarımızda bu vektörün yalnızca dikey bileşenini kullanacağız. Dünyanın elektrik alanı, herhangi bir elektrik alanı gibi, Coulomb kuvveti adı verilen belirli bir F kuvvetine sahip yüklere etki eder. Yük miktarını elektrik voltajıyla çarparsanız. Bu noktada Coulomb kuvvetinin Fcoul büyüklüğünü elde ederiz. Bu Coulomb kuvveti pozitif yükleri yere, negatif yükleri ise bulutlara doğru iter.

Elektrik alanındaki iletken

Dünyanın yüzeyine metal bir direk yerleştirelim ve topraklayalım. Dış elektrik alanı anında negatif yükleri (iletken elektronları) direğin tepesine doğru hareket ettirmeye başlayacak ve burada aşırı miktarda negatif yük yaratacaktır. Ve direğin tepesindeki negatif yüklerin fazlalığı, dış alana doğru kendi elektrik alanını yaratacaktır. Bir an gelir ki bu alanlar eşit büyüklükte olur ve elektronların hareketi durur. Bu, direğin yapıldığı iletkende elektrik alanının sıfır olduğu anlamına gelir.

Elektrostatik yasaları bu şekilde işler.

Direğin yüksekliğinin h = 100 m olduğunu, direğin yüksekliği boyunca ortalama gerilimin Eсr olduğunu varsayalım. = 100 V/m.

O zaman Dünya ile direğin tepesi arasındaki potansiyel fark (emk) sayısal olarak eşit olacaktır: U = h * Eav. = 100 m * 100 V/m = 10.000 volt. (1)

Bu ölçülebilen tamamen gerçek bir potansiyel farktır. Doğru, bunu telli sıradan bir voltmetre ile ölçmek mümkün olmayacak - tellerde direkt olarak aynı emf ortaya çıkacak ve voltmetre 0 gösterecektir. Bu potansiyel fark, E güç vektörünün tersi yönündedir. Dünyanın elektrik alanı ve iletken elektronları direğin tepesinden atmosfere doğru itme eğilimindedir. Ancak bu gerçekleşmez, elektronlar iletkeni terk edemez. Elektronların direği oluşturan iletkeni terk edecek yeterli enerjisi yoktur. Bu enerjiye bir iletkenden gelen elektronun iş fonksiyonu denir ve çoğu metal için 5 elektron volttan azdır; bu çok önemsiz bir değerdir. Ancak bir metaldeki elektron, metalin kristal kafesi ile çarpışmalar arasında bu kadar enerji elde edemez ve bu nedenle iletkenin yüzeyinde kalır.

Şu soru ortaya çıkıyor: Direğin tepesindeki fazla yüklerin bu iletkenden ayrılmasına yardım edersek iletkene ne olacak?

Cevap basit: direğin tepesindeki negatif yük azalacak, direğin içindeki dış elektrik alanı artık telafi edilemeyecek ve iletim elektronlarını yeniden direğin üst ucuna doğru yukarıya doğru hareket ettirmeye başlayacaktır. Bu, akımın direk üzerinden akacağı anlamına gelir. Ve aşırı yükleri direğin tepesinden sürekli olarak çıkarmayı başarırsak, içinde sürekli bir akım akacaktır. Şimdi direği bizim için uygun olan herhangi bir yerde kesmemiz ve oradaki yükü (enerji tüketicisi) açmamız gerekiyor - ve enerji santrali hazır.

Şekil 3 böyle bir enerji santralinin şematik diyagramını göstermektedir. Dünyanın elektrik alanının etkisi altında, yerden gelen iletim elektronları, yük boyunca direk boyunca hareket eder ve ardından direğin yukarısındaki yayıcıya doğru hareket eder, bu da onları direğin tepesindeki metal yüzeyden serbest bırakır ve onları iyonlar halinde yüzmeye gönderir. atmosfer boyunca serbestçe. Dünyanın elektrik alanı, Coulomb kanununa tam uygun olarak onları yukarı kaldırır ve yolda her zaman aynı alanın etkisi altında iyonosferden aşağıya düşen pozitif iyonlar tarafından nötralize edilirler.

Böylece jeneratör G'ye bağlanan küresel elektrik kondansatörünün plakaları arasındaki elektrik devresini kapattık ve bu devreye bir enerji tüketicisi (yük) dahil ettik. Çözülmeyi bekleyen önemli bir soru kaldı: Direğin tepesindeki fazla yükler nasıl kaldırılır?

Verici tasarımı

En basit yayıcı, çevresi etrafında çok sayıda iğne bulunan düz bir metal levha disk olabilir. Dikey bir eksene “monte edilir” ve döndürülür.

Disk döndükçe gelen nemli hava, elektronları iğnelerinden soyar ve böylece onları metalden serbest bırakır.

Benzer bir emitöre sahip bir enerji santrali zaten mevcut. Doğru, kimse onun enerjisini kullanmıyor, ona karşı savaşıyorlar.
Bu, yüksek binaların kurulumu sırasında uzun bir metal askı üzerinde metal bir yapı taşıyan bir helikopterdir. Burada, enerji tüketicisi (yük) hariç, Şekil 3'te gösterilen enerji santralinin tüm elemanları bulunmaktadır. Verici, nemli hava akımıyla üflenen helikopter rotor kanatlarıdır; direk, metal yapıya sahip uzun bir çelik sapandır. Ve bu yapıyı yerine kuran işçiler, ona çıplak elle dokunmanın yasak olduğunu çok iyi biliyorlar - "bu size elektrik çarpmasına neden olur." Ve aslında şu anda santral devresinde bir yük haline geliyorlar.

Elbette farklı prensiplere ve fiziksel etkilere dayalı, daha verimli, karmaşık başka emitör tasarımları da mümkündür, bkz. 4-5.

Yayıcı şu anda bitmiş bir ürün biçiminde mevcut değildir. Bu fikirle ilgilenen herkes bağımsız olarak kendi yayıcısını inşa etmek zorunda kalıyor.

Bu tür yaratıcı insanlara yardımcı olmak için yazar, yayıcının tasarımı hakkındaki düşüncelerini aşağıda sunmaktadır.

Aşağıdaki emitör tasarımları en umut verici gibi görünüyor.

Vericinin ilk versiyonu

Su molekülü iyi tanımlanmış bir polariteye sahiptir ve serbest bir elektronu kolaylıkla yakalayabilir. Negatif yüklü bir metal plakaya buhar üflerseniz, buhar plakanın yüzeyindeki serbest elektronları yakalayacak ve onları da yanına alacaktır. Yayıcı, üzerine yalıtımlı bir elektrot A'nın yerleştirildiği ve kaynak I'den pozitif bir potansiyelin uygulandığı yarıklı bir ağızlıktır. Elektrot A ve ağızlığın keskin kenarları küçük bir yüklü kapasitans oluşturur. Pozitif yalıtımlı elektrot A'nın etkisi altında serbest elektronlar, nozülün keskin kenarlarında toplanır. Nozuldan geçen buhar, nozülün kenarlarından elektronları toplayarak atmosfere taşır. İncirde. Şekil 4 bu yapının uzunlamasına bir kesitini göstermektedir. A elektrotu dış ortamdan izole edildiğinden emk kaynak devresindeki akım HAYIR. Ve bu elektrot, yalnızca nozülün keskin kenarlarıyla birlikte bu boşlukta güçlü bir elektrik alanı oluşturmak ve iletim elektronlarını nozülün kenarlarında yoğunlaştırmak için burada gereklidir. Bu nedenle, pozitif potansiyele sahip elektrot A bir tür aktive edici elektrottur. Üzerindeki potansiyeli değiştirerek emitör akımının istenilen değerini elde edebilirsiniz.

Çok önemli bir soru ortaya çıkıyor: Nozülden ne kadar buhar sağlanmalı ve istasyonun tüm enerjisinin suyu buhara dönüştürmek için harcanması gerekeceği ortaya çıkacak mı? Küçük bir hesap yapalım.

Bir gram su molekülü (18 ml), 6,02*1023 su molekülü (Avogadro sayısı) içerir. Bir elektronun yükü 1,6 * 10 (- 19) Coulomb'a eşittir. Bu değerleri çarptığımızda 18 ml suya 96.000 Coulomb, 1 litre suya ise 5.000.000 Coulomb'dan fazla elektrik yükünün yerleştirilebileceğini buluyoruz. Bu, 100 A akımda bir litre suyun tesisatı 14 saat çalıştırmaya yeteceği anlamına gelir. Bu miktardaki suyu buhara dönüştürmek için üretilen enerjinin çok küçük bir yüzdesi gerekecektir.

Elbette her su molekülüne bir elektron bağlamak pek mümkün bir iş değil, ancak burada cihazın tasarımını ve teknolojiyi geliştirerek sürekli yaklaşılabilecek bir sınır tanımladık.

Ayrıca hesaplamalar, nozuldan buhar yerine nemli hava üflemenin enerji açısından daha faydalı olduğunu ve nemini gerekli sınırlar içinde düzenlediğini göstermektedir.

Vericinin ikinci versiyonu

Direğin tepesinde su dolu metal bir kap var. Gemi direğin metaline güvenilir bir temasla bağlanır. Kabın ortasına bir cam kılcal tüp yerleştirilmiştir. Tüpteki su seviyesi kaptakinden daha yüksektir. Bu, elektrostatik bir uç etkisi yaratır; maksimum yük konsantrasyonu ve maksimum elektrik alan kuvveti, kılcal tüpün tepesinde oluşturulur.

Bir elektrik alanının etkisi altında, kılcal borudaki su yükselecek ve küçük damlacıklar halinde püskürtülerek negatif yükü de beraberinde alacaktır. Belirli bir küçük akım gücünde, kılcal borudaki su kaynayacak ve buhar, yükleri taşıyacaktır. Bu da emitör akımını arttırmalıdır.

Böyle bir kaba birkaç kılcal boru yerleştirilebilir. Ne kadar suya ihtiyaç vardır - yukarıdaki hesaplamalara bakın.

Vericinin üçüncü düzenlemesi. Kıvılcım yayıcı.

Bir kıvılcım aralığı bozulduğunda, kıvılcımla birlikte bir iletken elektron bulutu metalden dışarı fırlar.

Şekil 5, bir kıvılcım yayıcının şematik diyagramını göstermektedir. Yüksek voltajlı darbe üretecinden direğe negatif darbeler gönderilir, direğin tepesiyle bir kıvılcım aralığı oluşturan elektrota pozitif darbeler gönderilir. Araba bujisine benzer bir şey ortaya çıkıyor, ancak tasarım çok daha basit.
Yüksek voltajlı puls üreteci, temel olarak, tek bir AA pille çalışan geleneksel Çin yapımı ev tipi gaz çakmağından pek farklı değildir.

Böyle bir cihazın ana avantajı, deşarj frekansını, kıvılcım aralığının boyutunu, birkaç kıvılcım aralığını vb. kullanarak yayıcı akımını düzenleme yeteneğidir.

Puls üreteci, direğin tepesine gerek kalmadan uygun herhangi bir yere monte edilebilir.

Ancak bir dezavantaj var - kıvılcım deşarjları radyo paraziti yaratıyor. Bu nedenle, direğin kıvılcım aralıklı üst kısmı, direkten yalıtılması gereken silindirik bir ağ ile korunmalıdır.

Vericinin dördüncü versiyonu

Diğer bir olasılık ise yayıcı malzemeden elektronların doğrudan emisyonu ilkesine dayalı bir yayıcı oluşturmaktır. Bu, çok düşük elektron iş fonksiyonuna sahip bir malzeme gerektirir. Bu tür malzemeler, örneğin baryum oksit macunu-0,99 eV gibi uzun süredir mevcuttur. Belki şimdi daha iyi bir şey vardır.

İdeal olarak bu, doğada henüz bulunmayan, oda sıcaklığında bir süper iletken (RTSC) olmalıdır. Ancak çeşitli raporlara göre yakında ortaya çıkması bekleniyor. Bütün umut nanoteknolojide yatıyor.

Direğin tepesine bir parça CTSP yerleştirmek yeterlidir - ve yayıcı hazırdır. Bir süperiletkenin içinden geçen elektron, dirençle karşılaşmaz ve metalden çıkmak için gereken enerjiyi (yaklaşık 5 eV) çok hızlı bir şekilde elde eder.

Ve bir önemli not daha. Elektrostatik yasalarına göre, Dünya'nın elektrik alanının yoğunluğu, tepelerin, tepelerin, dağların vb. zirvelerinde en yüksek seviyededir. Ovalarda, çöküntülerde ve girintilerde minimumdur. Bu nedenle, bu tür cihazların en yüksek yerlere ve yüksek binalardan uzağa inşa edilmesi veya en yüksek binaların çatılarına monte edilmesi daha iyidir.

Bir başka iyi fikir de iletkeni bir balon kullanarak kaldırmaktır. Verici elbette balonun üstüne monte edilmelidir. Bu durumda, metalden elektronların kendiliğinden emisyonu için yeterince büyük bir potansiyel elde etmek, ona otriyum şeklini vermek mümkündür ve bu nedenle bu durumda hiçbir karmaşık yayıcıya gerek yoktur.

Bir yayıcı almak için iyi bir fırsat daha var. Endüstride metallerin elektrostatik boyanması kullanılmaktadır. Püskürtme tabancasından fırlayan püskürtülen boya, zıt işaretli bir yükün uygulandığı boyanan metalin üzerine yerleştiği için bir elektrik yükü taşır. Teknoloji kanıtlandı.

Püskürtülmüş boyayı şarj eden böyle bir cihaz tam olarak gerçek bir elektrik yayıcıdır. suçlamalar. Geriye sadece yukarıda anlatılan tesisata uyarlamak ve eğer suya ihtiyaç varsa boyayı suyla değiştirmek kalıyor.

Havada her zaman bulunan nemin emitörün çalışması için yeterli olması oldukça muhtemeldir.

Endüstride kolaylıkla emitöre dönüştürülebilen başka benzer cihazların da bulunması mümkündür.

sonuçlar

Eylemlerimiz sonucunda enerji tüketicisini küresel bir elektrik enerjisi jeneratörüne bağladık. Normal bir metal iletken (topraklama) kullanarak negatif kutba - Dünya'ya ve çok özel bir iletken - konvektif akım kullanarak pozitif kutba - iyonosfere - bağlandık. Konvektif akımlar, yüklü parçacıkların düzenli taşınmasından kaynaklanan elektrik akımlarıdır. Doğada yaygındırlar. Bunlar, negatif yükleri bulutlara taşıyan sıradan konvektif yükselen jetlerdir ve bunlar kasırgalardır (kasırgalar). Pozitif yüklerle oldukça yüklü bir bulut kütlesini yere doğru sürükleyen bunlar, aynı zamanda troposferin üst katmanlarına büyük miktarda negatif yük taşıyan, tropikler arası yakınsama bölgesinde yükselen hava akımlarıdır. Ve bu tür akımlar çok yüksek değerlere ulaşır.

Bir direğin (veya birkaç direğin) tepesinden saniyede 100 coulomb (100 amper) yük salabilen yeterince verimli bir yayıcı yaratırsak, o zaman inşa ettiğimiz enerji santralinin gücü 1.000.000 Coulomb'a eşit olacaktır. watt veya 1 megawatt. Oldukça iyi bir güç!

Böyle bir kurulum uzak yerleşimlerde, meteoroloji istasyonlarında ve medeniyetten uzak diğer yerlerde vazgeçilmezdir.

Yukarıdakilerden aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

Enerji kaynağı son derece basit ve kullanımı kolaydır.

Çıktı en uygun enerji türüdür - elektrik.

Kaynak çevre dostudur: emisyon yok, gürültü yok, vb.

Kurulumu üretimi ve çalıştırılması son derece kolaydır.

Üretilen enerjinin olağanüstü düşük maliyeti ve diğer birçok avantaj.

Dünyanın elektrik alanı dalgalanmalara tabidir: kışın yaza göre daha güçlüdür, GMT saatiyle 19'da günlük maksimuma ulaşır ve ayrıca hava koşullarına da bağlıdır. Ancak bu dalgalanmalar ortalama değerinin %20'sini geçmiyor.

Bazı nadir durumlarda, belirli hava koşullarında bu alanın gücü birkaç kat artabilir.

Fırtına sırasında, elektrik alanı geniş bir aralıkta değişir ve yönü tersine değiştirebilir, ancak bu, fırtına hücresinin hemen altındaki küçük bir alanda gerçekleşir.

Kurilov Yuri Mihayloviç

Toprağın elektrifikasyonu ve hasat

Tarım bitkilerinin verimliliğini artırmak için insanlık uzun süredir toprağa yöneliyor. Elektriğin dünyanın ekilebilir üst katmanının verimliliğini artırabileceği, yani büyük bir hasat oluşturma yeteneğini artırabileceği gerçeği, bilim adamlarının ve uygulayıcıların deneyleriyle uzun zamandır kanıtlanmıştır. Fakat bunu nasıl daha iyi yapabiliriz, toprağın elektrifikasyonunu mevcut tarım teknolojileriyle nasıl bağlayabiliriz? Bunlar şu anda bile tam olarak çözülemeyen sorunlardır. Aynı zamanda toprağın biyolojik bir nesne olduğunu da unutmamalıyız. Ve bu yerleşik organizmaya, özellikle de elektrik gibi güçlü bir araca yapılan beceriksiz müdahaleyle, ona onarılamaz zararlar verebilirsiniz.

Toprağı elektriklendirirken her şeyden önce bitkilerin kök sistemini etkilemenin bir yolunu görüyorlar. Bugüne kadar topraktan geçen zayıf bir elektrik akımının bitkilerde büyüme süreçlerini uyardığını gösteren birçok veri birikmiştir. Ancak bu, elektriğin kök sistemi ve onun aracılığıyla tüm bitki üzerindeki doğrudan etkisinin sonucu mu, yoksa topraktaki fizikokimyasal değişikliklerin sonucu mu? Leningradlı bilim adamları sorunu anlama yolunda belli bir adım attılar.

Yaptıkları deneyler çok karmaşıktı çünkü derinlerde saklı bir gerçeği bulmaları gerekiyordu. Mısır fidelerinin ekildiği delikli küçük polietilen tüpler aldılar. Tüpler, fideler için gerekli olan kimyasal elementlerin tamamını içeren bir besin çözeltisiyle dolduruldu. Ve bunun üzerinden, kimyasal olarak atıl platin elektrotlar kullanılarak, 5-7 μA/sq'lik bir doğrudan elektrik akımı geçirildi. cm. Distile su ilave edilerek haznelerdeki çözelti hacmi aynı seviyede tutuldu. Köklerin çok ihtiyaç duyduğu hava, özel bir gaz odasından sistematik olarak (kabarcıklar halinde) sağlanıyordu. Besleyici çözeltinin bileşimi, bir veya başka bir elementin (iyon seçici elektrotların) sensörleri tarafından sürekli olarak izlendi. Ve kaydedilen değişikliklere dayanarak, kökler tarafından neyin ve ne miktarda emildiği sonucuna vardılar. Kimyasal elementlerin sızıntısına yönelik diğer tüm kanallar engellendi. Buna paralel olarak, bir şey dışında her şeyin kesinlikle aynı olduğu bir kontrol versiyonu çalıştı - çözümden hiçbir elektrik akımı geçmedi. Ve ne?

Deneyin başlamasının üzerinden 3 saatten az zaman geçmişti ve kontrol ile elektrikli versiyonlar arasındaki fark çoktan ortaya çıkmıştı. İkincisinde besinler kökler tarafından daha aktif bir şekilde emildi. Ama belki de sorun köklerde değil, dış akımın etkisi altında çözümde daha hızlı hareket etmeye başlayan iyonlarda mı? Bu soruyu cevaplamak için deneylerden biri fidelerin biyopotansiyellerinin ölçülmesini içeriyordu ve belirli zamanlarda büyüme hormonlarını da “işe” dahil etti. Neden? Evet, çünkü herhangi bir ek elektriksel uyarı olmaksızın, kökler tarafından iyon emiliminin aktivitesini ve bitkilerin biyoelektrik özelliklerini değiştirirler.

Deneyin sonunda yazarlar şu sonuçlara varmışlardır: “Mısır fidelerinin kök sisteminin daldırıldığı besin çözeltisinden zayıf bir elektrik akımı geçirmek, bitkilerin potasyum iyonlarını ve nitrat nitrojeni absorbe etmesinde uyarıcı bir etkiye sahiptir. besin çözümü. Peki elektrik hala kök sistemin aktivitesini teşvik ediyor mu? Peki nasıl, hangi mekanizmalar aracılığıyla? Elektriğin kök etkisine tamamen ikna olmak için, içinde besin çözeltisinin de bulunduğu, artık salatalık köklerinin bulunduğu ve biyopotansiyellerin de ölçüldüğü başka bir deney yaptılar. Ve bu deneyde, kök sisteminin işleyişi elektriksel uyarıyla iyileştirildi. Bununla birlikte, elektrik akımının tesis üzerinde hem doğrudan hem de dolaylı etkileri olduğu bilinmesine rağmen, etki derecesi bir dizi faktör tarafından belirlenen, eylem yollarını çözmekten hala uzaktır.

Bu arada toprağın elektrifikasyonunun etkinliğine ilişkin araştırmalar genişletildi ve derinleştirildi. Günümüzde genellikle seralarda veya yetiştirme denemelerinde yapılmaktadır. Bu anlaşılabilir bir durumdur, çünkü her bir faktör üzerinde kontrol kurmanın imkansız olduğu saha koşullarında deneyler yapılırken farkında olmadan yapılan hatalardan kaçınmanın tek yolu budur.

Bir zamanlar Leningrad'da araştırmacı V. A. Shustov tarafından toprak elektrifikasyonuyla ilgili çok ayrıntılı deneyler yapıldı. Hafif podzolik tınlı toprağa %30 humus ve %10 kum ekledi ve kök sistemine dik olan bu kütle aracılığıyla, iki çelik veya karbon elektrot (ikincisi daha iyi performans gösterdi) arasından 0,5 mA/sq yoğunluğa sahip bir endüstriyel frekans akımı geçirdi. . cm.Turp hasadı %40-50 arttı. Ancak aynı yoğunluktaki doğru akım, kontrole kıyasla bu kök mahsullerin toplanmasını azalttı. Ve yoğunluğunda yalnızca 0,01-0,13 mA/sq'ye bir azalma. cm, alternatif akım kullanıldığında elde edilen seviyeye kadar verimde artışa neden oldu. Nedeni ne?

Etiketli fosfor kullanılarak, belirtilen parametrelerin üzerindeki alternatif akımın, bu önemli elektrik elementinin bitkiler tarafından emilmesi üzerinde faydalı bir etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Doğru akımın olumlu etkisi de ortaya çıktı. 0,01 mA/m2 yoğunluğuyla. cm, 0,5 mA/sq yoğunluğa sahip alternatif akım kullanıldığında elde edilene yaklaşık olarak eşit bir verim elde edildi. Bu arada, test edilen dört AC frekansından (25, 50, 100 ve 200 Hz) en iyi frekans 50 Hz idi. Bitkiler topraklanmış elek ağlarıyla kaplanırsa sebze mahsullerinin verimi önemli ölçüde azaldı.

Ermeni Tarımın Mekanizasyonu ve Elektrifikasyonu Araştırma Enstitüsü, tütün bitkilerini teşvik etmek için elektrik kullandı. Kök katmanının kesitinde iletilen geniş bir yelpazedeki akım yoğunluklarını inceledik. Alternatif akım için bu değer 0,1'di; 0,5; 1.0; 1.6; 2.0; 2.5; 3,2 ve 4,0 a/sq. m, sabit için - 0,005; 0,01; 0,03; 0,05; 0,075; 0,1; 0,125 ve 0,15 a/sq. m: Besin substratı olarak %50 chernozem, %25 humus ve %25 kumdan oluşan bir karışım kullanıldı. En uygun akım yoğunluklarının 2,5 A/sq olduğu ortaya çıktı. değişken için m ve 0,1 a/sq. Bir buçuk ay boyunca sürekli elektrik temini ile sabit m. Ayrıca, ilk durumda kuru tütün kütlesinin verimi kontrolü% 20, ikincisinde ise% 36 oranında aştı.

Veya domates. Deneyciler kök bölgelerinde sabit bir elektrik alanı yarattılar. Bitkiler, özellikle tomurcuklanma aşamasında, kontrol bitkilerinden çok daha hızlı gelişti. Daha geniş bir yaprak yüzey alanına, artan peroksidaz enzim aktivitesine ve artan solunuma sahiptiler. Sonuç olarak verim artışı %52 oldu ve bunun temel nedeni meyve büyüklüğünün ve bir bitkideki sayının artmasıydı.

Topraktan geçen doğru akımın meyve ağaçları üzerinde de olumlu etkisi vardır. Bu aynı zamanda I.V. Michurin tarafından da fark edildi ve en yakın asistanı I.S. Gorshkov tarafından başarıyla uygulandı ve "Meyve Yetiştiriciliği Üzerine Makaleler" (Moskova, Selsk. Liter. Yayınevi, 1958) adlı kitabında bu konuya bir bölümün tamamını ayırdı. Bu durumda meyve ağaçları çocukluk (bilim adamlarına göre “juvenil” diyor) gelişimini daha hızlı geçirir, soğuğa ve diğer olumsuz çevresel etkenlere karşı dayanıklılığı artar ve bunun sonucunda verim artar. Asılsız olmamak için spesifik bir örnek vereceğim. Gündüz saatlerinde iğne yapraklı ve yaprak döken genç ağaçların yetiştiği topraktan sürekli olarak doğru akım geçtiğinde, hayatlarında çok sayıda dikkat çekici olay meydana geldi. Haziran-Temmuz aylarında, deney ağaçları, elektriğin toprağın biyolojik aktivitesinin büyümesini uyarması, toprak iyonlarının hareket hızını arttırması ve bunların bitki kök sistemleri tarafından daha iyi emilmesinin bir sonucu olan daha yoğun fotosentez ile karakterize edildi. Üstelik toprakta akan akım, bitkilerle atmosfer arasında büyük bir potansiyel farkı yaratıyordu. Ve bu, daha önce de belirtildiği gibi, ağaçlar için, özellikle de genç olanlar için başlı başına olumlu bir faktördür. Bir film örtüsü altında sürekli doğru akım iletimi ile gerçekleştirilen bir sonraki deneyde, yıllık çam ve karaçam fidelerinin fitoma kütlesi %40-42 arttı. Eğer bu büyüme oranı birkaç yıl sürdürülürse bunun ne kadar büyük bir fayda sağlayacağını hayal etmek zor değil.

SSCB Bilimler Akademisi Bitki Fizyolojisi Enstitüsü'nden bilim adamları tarafından bitkiler ve atmosfer arasındaki elektrik alanının etkisine ilişkin ilginç bir deney gerçekleştirildi. Bitkiler ile atmosfer arasındaki potansiyel fark arttıkça fotosentezin daha hızlı ilerlediğini buldular. Yani örneğin bir bitkinin yakınında negatif bir elektrot tutarsanız ve voltajı kademeli olarak artırırsanız (500, 1000, 1500, 2500 V), o zaman fotosentezin yoğunluğu artacaktır. Bitkinin ve atmosferin potansiyelleri birbirine yakınsa bitki karbondioksit emilimini durdurur.

Toprağın elektrifikasyonu konusunda hem yurt içinde hem de yurt dışında pek çok deneyin yapıldığını belirtmek gerekir. Bu etkinin, çeşitli toprak nemi türlerinin hareketini değiştirdiği, bitkilerin sindirimi zor olan bazı maddelerin çoğalmasını teşvik ettiği ve çok çeşitli kimyasal reaksiyonları tetiklediği ve bunun da toprağın reaksiyonunu değiştirdiği tespit edilmiştir. toprak çözeltisi. Zayıf akımlarla toprağa elektriksel olarak uygulandığında mikroorganizmalar daha iyi gelişir. Çeşitli topraklar için optimal olan elektrik akımı parametreleri de belirlenmiştir: 0,02 ila 0,6 mA/m2. doğru akım için cm ve 0,25 ila 0,5 mA/sq. alternatif akım için bkz. Ancak pratikte mevcut parametreler benzer topraklarda dahi verim artışı sağlamayabilir. Bu, elektriğin toprakla ve üzerinde yetiştirilen bitkilerle etkileşime girmesiyle ortaya çıkan çeşitli faktörlerle açıklanmaktadır. Aynı sınıflandırma kategorisine ait toprakta, her özel durumda tamamen farklı hidrojen, kalsiyum, potasyum, fosfor ve diğer element konsantrasyonları olabilir; farklı havalandırma koşulları olabilir ve sonuç olarak kendi redoks işlemlerinin geçişi olabilir. ve benzeri. Son olarak, atmosferik elektrik ve karasal manyetizmanın sürekli değişen parametrelerini de unutmamalıyız. Çoğu, kullanılan elektrotlara ve elektriksel etki yöntemine (kalıcı, kısa süreli vb.) de bağlıdır. Kısacası, her özel durumda denemeniz ve seçmeniz, denemeniz ve seçmeniz gerekir...

Bunlar ve bir dizi başka nedenden dolayı, toprağın elektrifikasyonu, tarımsal bitkilerin verimini artırmaya yardımcı olmasına ve çoğu zaman oldukça önemli olmasına rağmen, henüz yaygın pratik uygulama kazanmamıştır. Bunu anlayan bilim adamları bu soruna yeni yaklaşımlar arıyorlar. Bu nedenle, bitkiler için ana “yemeklerden” biri olan nitrojeni sabitlemek için toprağın elektrik deşarjı ile işlenmesi önerildi. Bunu yapmak için, toprakta ve atmosferde yüksek voltajlı, düşük güçlü, sürekli bir alternatif akım ark deşarjı oluşturulur. Ve "işe yaradığı" yerde, atmosferik nitrojenin bir kısmı bitkiler tarafından asimile edilen nitrat formlarına dönüşür. Ancak bu elbette sahanın küçük bir alanında gerçekleşir ve oldukça pahalıdır.

Topraktaki nitrojenin asimile edilebilir formlarının miktarını arttırmanın bir başka yöntemi daha etkilidir. Doğrudan ekilebilir katmanda oluşturulan bir fırça elektrik deşarjının kullanılmasını içerir. Fırça deşarjı, yüksek potansiyelin uygulandığı metal bir uç üzerinde atmosferik basınçta meydana gelen bir gaz deşarjı şeklidir. Potansiyelin büyüklüğü diğer elektrotun konumuna ve ucun eğrilik yarıçapına bağlıdır. Ancak her durumda onlarca kilovolt cinsinden ölçülmelidir. Daha sonra ucun ucunda fırça şeklinde aralıklı ve hızla karışan elektrik kıvılcımları huzmesi belirir. Böyle bir deşarj, toprakta önemli miktarda enerjinin geçtiği çok sayıda kanalın oluşmasına neden olur ve laboratuvar ve saha deneylerinin gösterdiği gibi, toprakta bitkiler tarafından emilen nitrojen formlarının artmasına katkıda bulunur ve bunun sonucunda verimde artış olur.

Daha da etkili olanı, toprağı işlerken suda elektrik deşarjı (elektrik yıldırımı) oluşturmaktan oluşan elektro-hidrolik etkinin kullanılmasıdır. Toprağın bir kısmını suyla dolu bir kaba koyarsanız ve bu kapta bir elektrik deşarjı üretirseniz, toprak parçacıkları ezilecek, bitkiler için gerekli olan büyük miktarda element açığa çıkacak ve atmosferik nitrojeni bağlayacaktır. Elektriğin toprağın ve suyun özellikleri üzerindeki bu etkisi, bitki büyümesi ve verimliliği üzerinde çok faydalı bir etkiye sahiptir. Bu toprak elektrifikasyon yönteminin büyük umutları göz önüne alındığında, ayrı bir makalede bundan daha detaylı bahsetmeye çalışacağım.

Toprağa elektrik vermenin çok ilginç bir yolu da harici bir akım kaynağına ihtiyaç duymamaktır. Bu yön Kirovograd araştırmacısı I.P. Ivanko tarafından geliştirilmektedir. Toprak nemini, Dünya'nın elektromanyetik alanının etkisi altındaki bir tür elektrolit olarak görüyor. Metal-elektrolit arayüzünde, bu durumda metal-toprak çözeltisinde, galvanik-elektrik etkisi meydana gelir. Özellikle çelik tel toprak içerisindeyken redoks reaksiyonları sonucunda yüzeyinde katot ve anodik bölgeler oluşur ve metal yavaş yavaş çözünür. Sonuç olarak fazlar arası sınırlarda 40-50 mV'a ulaşan bir potansiyel farkı ortaya çıkar. Ayrıca toprağa döşenen iki tel arasında da oluşur. Teller örneğin 4 m mesafeye yerleştirilmişse, potansiyel fark 20-40 mV'dir, ancak toprağın nemine ve sıcaklığına, mekanik bileşimine, gübre miktarına ve diğer faktörlere bağlı olarak büyük ölçüde değişir. .

Yazar, topraktaki iki tel arasındaki elektromotor kuvveti "tarımsal EMF" olarak adlandırdı; bunu yalnızca ölçmeyi değil, aynı zamanda oluştuğu genel kalıpları da açıklamayı başardı. Belirli dönemlerde, kural olarak, Ay'ın evreleri değiştiğinde ve hava değiştiğinde, teller arasında ortaya çıkan akımın yardımıyla galvanometrenin iğnesinin konumunu keskin bir şekilde değiştirmesi karakteristiktir - eşlik eden Bu tür olaylardaki değişiklikler, toprağın “elektrolitine” iletilen Dünya'nın elektromanyetik alanının durumuna yansır.

Yazar, bu fikirlere dayanarak elektrolize tarımsal alanlar oluşturmayı önerdi. Bu amaçla, özel bir çekici ünitesi, bir tamburdan açılmış 2,5 mm çapında bir çelik teli oluğun tabanı boyunca 37 cm derinliğe kadar dağıtmak için bir oluk kesici-tel tabakası kullanır. Traktör sürücüsü kaldırma için hidrolik sistemi çalıştırır, çalışma gövdesi topraktan kazılır ve toprak yüzeyinden 25 cm yükseklikte tel kesilir. Tarla genişliğinden 12 m sonra işlem tekrarlanır. Bu şekilde yerleştirilen telin normal tarım işlerine müdahale etmediğini unutmayın. Gerekirse çelik teller, ölçüm telini çözme ve sarma ünitesi kullanılarak topraktan kolayca çıkarılabilir.

Deneyler, bu yöntemle elektrotlar üzerinde 23-35 mV'luk bir "tarımsal EMF"nin indüklendiğini ortaya koymuştur. Elektrotlar farklı polaritelere sahip olduğundan, aralarında 4 ila 6 μA/sq yoğunlukta doğru akımın aktığı nemli toprak boyunca kapalı bir elektrik devresi belirir. anot'a bakınız. Toprak çözeltisinden bir elektrolitten geçer gibi geçen bu akım, bitkiler için gerekli olan toprak kimyasallarının sindirimi zor formlardan kolay sindirilebilir formlara geçmesi nedeniyle verimli katmandaki elektroforez ve elektroliz işlemlerini destekler. Ayrıca elektrik akımının etkisi altında tüm bitki artıkları, yabancı ot tohumları ve ölü hayvan organizmaları daha hızlı nemlendirilir ve bu da toprak verimliliğinin artmasına neden olur.

Gördüğünüz gibi, bu düzenlemede toprağın elektrifikasyonu, yapay bir enerji kaynağı olmadan, yalnızca gezegenimizin elektromanyetik kuvvetlerinin etkisinin bir sonucu olarak gerçekleşir.

Bu arada, bu "serbest" enerji nedeniyle, deneylerde tane veriminde 7 c/ha'ya kadar çok yüksek bir artış elde edildi. Önerilen elektrifikasyon teknolojisinin basitliği, erişilebilirliği ve iyi verimliliği göz önüne alındığında, bu teknolojiyle ilgilenen amatör bahçıvanlar, I. P. Ivanko'nun "Jeomanyetik alanların enerjisinin kullanımı" dergisinde yayınlanan makalesinde bu konuyu daha ayrıntılı olarak okuyabilirler. Tarımın Mekanizasyonu ve Elektrifikasyonu” No. 7, 1985. Yazar, bu teknolojiyi tanıtırken tellerin kuzeyden güneye, üzerlerinde yetiştirilen tarım bitkilerinin ise batıdan doğuya yerleştirilmesini tavsiye ediyor.

Bu makaleyle amatör bahçıvanların, iyi bilinen toprak bakım teknolojilerinin yanı sıra çeşitli bitkilerin yetiştirilmesinde elektroteknolojiyi kullanma konusunda ilgisini çekmeye çalıştım. Lise müfredatı düzeyinde bile fizik bilgisi edinmiş kişilerin erişebildiği çoğu toprak elektrifikasyon yönteminin göreceli basitliği, sebze, meyve ve meyveleri yetiştirirken hemen hemen her bahçe arazisinde bunları kullanmayı ve test etmeyi mümkün kılar; süs çiçekleri, tıbbi ve diğer bitkiler. Ayrıca geçen yüzyılın 60'lı yıllarında meyve ve meyve bitkileri fideleri ve fidanları yetiştirirken toprağın doğru akım elektrifikasyonunu da denedim. Çoğu deneyde, özellikle kiraz ve erik fideleri yetiştirilirken, bazen çok önemli olan büyüme uyarımı gözlemlendi. Bu nedenle, sevgili amatör bahçıvanlar, önümüzdeki sezon herhangi bir ürün üzerinde toprağı elektriklendirmenin bir yöntemini denemeye çalışın. Ya sizin için her şey yolunda giderse ve tüm bunlar altın madenlerinden birine dönüşebilirse?

V.N. Shalamov

Dünyamızın ve diğer gezegenlerin hem manyetik alanları hem de elektriksel alanları vardır. Yaklaşık 150 yıl önce Dünya'nın bir elektrik alanına sahip olduğu biliniyordu. Güneş sistemindeki gezegenlerin elektrik yükü, gezegensel maddenin elektrostatik indüksiyonu ve iyonlaşmasının etkisiyle Güneş tarafından yaratılır. Manyetik alan, yüklü gezegenlerin eksenel dönüşü nedeniyle oluşur. Dünyanın ve gezegenlerin ortalama manyetik alanı, negatif elektrik yükünün ortalama yüzey yoğunluğuna, eksenel dönmenin açısal hızına ve gezegenin yarıçapına bağlıdır. Bu nedenle, Dünya (ve diğer gezegenler), ışığın bir mercekten geçişine benzetilerek, bir elektrik alanı kaynağı olarak değil, bir elektrik merceği olarak düşünülmelidir.

Bu, Dünya'nın bir elektrik kuvveti kullanarak Güneş'e bağlandığı, Güneş'in kendisinin manyetik bir kuvvet kullanarak Galaksinin merkezine bağlandığı ve Galaksinin merkezinin de bir elektrik kuvveti aracılığıyla galaksilerin merkezi yoğunlaşmasına bağlı olduğu anlamına gelir.

Elektriksel olarak gezegenimiz yaklaşık 300.000 volta şarj edilmiş küresel bir kapasitör gibidir. İç küre - Dünya'nın yüzeyi - negatif yüklüdür, dış küre - iyonosfer - pozitif yüklüdür. Dünyanın atmosferi bir yalıtkan görevi görür.

Binlerce ampere ulaşan iyonik ve konvektif kapasitör kaçak akımları sürekli olarak atmosferden akar. Ancak buna rağmen kapasitörün plakaları arasındaki potansiyel farkı azalmaz.

Bu, doğada kondansatör plakalarından sızıntı yapan yükleri sürekli olarak yenileyen bir jeneratörün (G) olduğu anlamına gelir. Böyle bir jeneratör, güneş rüzgârının akışında gezegenimizle birlikte dönen Dünya'nın manyetik alanıdır.

Yüklü herhangi bir kapasitörde olduğu gibi, dünyevi bir kapasitörde de bir elektrik alanı vardır. Bu alanın gücü yükseklikte çok dengesiz bir şekilde dağılmıştır: Dünya yüzeyinde maksimumdur ve yaklaşık 150 V/m'dir. Yükseklikle birlikte üstel yasaya göre yaklaşık olarak azalır ve 10 km yükseklikte Dünya yüzeyindeki değerin yaklaşık %3'ü kadardır.

Böylece elektrik alanının neredeyse tamamı atmosferin alt katmanında, Dünya yüzeyine yakın bir yerde yoğunlaşmıştır. Dünyanın elektrik alan kuvveti vektörü E genellikle aşağıya doğru yönlendirilir. Dünyanın elektrik alanı, herhangi bir elektrik alanı gibi, pozitif yükleri yere doğru ve negatif yükleri bulutlara doğru iten belirli bir F kuvveti ile yükler üzerinde etki eder.

Bütün bunlar doğal olaylarda görülebilir. Kasırgalar, tropikal fırtınalar ve birçok kasırga Dünya'yı sürekli kasıp kavuruyor. Örneğin, bir kasırga sırasında havanın yükselmesi, esas olarak kasırganın çevresindeki ve merkezindeki (ısıtma kulesi) hava yoğunluğu farkından kaynaklanmaktadır, ancak sadece bu değil. Coulomb yasasına göre kaldırma kuvvetinin bir kısmı (yaklaşık üçte biri) Dünya'nın elektrik alanı tarafından sağlanır.

Bir fırtına sırasındaki okyanus, üzerinde negatif yüklerin ve Dünya'nın elektrik alanının yoğunluğunun yoğunlaştığı noktalar ve kaburgalarla dolu devasa bir alandır. Bu koşullar altında buharlaşan su molekülleri, negatif yükleri kolaylıkla yakalar ve yanlarında götürür. Ve Dünya'nın elektrik alanı, Coulomb yasasına tam olarak uygun olarak, bu yükleri yukarı doğru hareket ettirerek havaya kaldırma kuvveti ekler.

Böylece, Dünya'nın küresel elektrik jeneratörü, gücünün bir kısmını gezegendeki atmosferik girdapları (kasırgalar, fırtınalar, kasırgalar vb.) yoğunlaştırmak için harcıyor. Ayrıca, bu tür güç tüketimi, Dünya'nın elektrik alanının büyüklüğünü hiçbir şekilde etkilemez.

Dünyanın elektrik alanı dalgalanmalara tabidir: kışın yaza göre daha güçlüdür, GMT saatiyle 19'da günlük maksimuma ulaşır ve ayrıca hava koşullarına da bağlıdır. Ancak bu dalgalanmalar ortalama değerinin %30'unu geçmiyor. Bazı nadir durumlarda, belirli hava koşullarında bu alanın gücü birkaç kat artabilir.

Fırtına sırasında elektrik alanı geniş bir aralıkta değişir ve yönünü tersine değiştirebilir, ancak bu küçük bir alanda, fırtına hücresinin hemen altında ve kısa bir süre için gerçekleşir.