В зависимости от природы электрических зарядов принято различать электронную, ионную и смешанную электрическую проводимость. Электронная электропроводность характерна для металлов, рудных тел и полупроводников. Ионная электропроводность свойственна – природным водам, водным растворам, электролитам, а также газам. Поле Земли ориентирует ионные структуры в атмосфере. Разность потенциалов вызывает движение зарядов в пространстве между ними. В окружающей среде постоянно присутствуют электромагнитные поля естественного и искусственного происхождения. Основными естественными электромагнитными полями являются атмосферное электричество, постоянное магнитное поле Земли и геомагнитные вариации. В течение последних десятилетий уровень интенсивности электромагнитного окружения значительно возрос. Основные составляющие электромагнитного загрязнения лежат в крайне низкочастотном (КНЧ: 10-300 Гц) и ультранизкочастотном (УНЧ: 0-10 Гц) диапазонах.
Поле объемного электрического заряда зависит от величины, протяженности, формы, количества, типа зарядов и прочих факторов. Между заряженными частицами плазмы действуют электростатические силы. Физика плазмы относится к проблеме многих тел, основное взаимодействие – электромагнитное, хорошо изучено. По условию, плазма нейтральна и состоит из большого числа частиц с зарядами +
где
Для соблюдения нейтральности плазмы необходимо, чтобы ее характерные размеры (
Плотность и температура заряженных частиц являются важными параметрами характеристики плазмы. У разных тел, в зависимости от температуры и числа ионов, изменяется величина
Тела обычно находятся в твердом, жидком и газообразном состояниях. Плазму часто называют "четвертым состоянием вещества". Коллективное взаимодействие частиц, связанное с кулоновскими силами, позволяет рассматривать плазму как особое агрегатное состояние вещества. Ее отличает: сильное взаимодействие с внешними магнитными и электрическими полями, обусловленное высокой электропроводностью плазмы; взаимодействие частиц плазмы посредством поля; наличие упругих свойств, приводящих к возможности возбуждения и распространения в плазме разнообразных колебаний и волн. Свойство большой электропроводности приближает по этому признаку плазму к проводникам. За счет актов ионизации плазменные тела растут, притягивая к себе новые заряды из окружающего пространства. В плазме также протекают процессы противоположного направления. При определенной температуре за счет рекомбинации происходит убыль заряженных частиц. Рекомбинация – это процесс нейтрализации при встрече разноименных ионов или воссоединение иона с электроном с превращением последнего в нейтральную молекулу (атом). Исчезновение ионов, по существу, является процессом, противоположным возникновению. Возникновение и исчезновение плазмы в природе – это постоянный процесс, который происходит как днем, так и ночью.
Систематическое изучение электрических токов и разрядов в газах было начато лишь в конце 19 века. Была установлена природа газовых разрядов в различных условиях. Однако, ввиду сложности этих явлений, точной количественной теории их не существует до настоящего времени. Ионизация газа, возникающая в результате вырывания электронов из молекул и атомов самого газа, называется объемной ионизацией, так как источники ионов здесь распределены в объеме, занимаемом газом. Помимо объемной ионизации существует поверхностная ионизация. При таком виде ионы, или электроны, поступают в газ со стенок сосуда, в котором он заключен, или с поверхности тел, вносимых в газ. Например, источником электронов могут служить раскаленные тела (термоэлектронная эмиссия) или поверхность металла, освещаемая ультрафиолетовым излучением (фотоэлектрический эффект).
Пламя огня и разрядный канал молнии образуют плазму в природных условиях. Искусственная плазма создается в газоразрядных лампах, при газовых разрядах. Заряженные частицы, входящие в ее состав, непрерывно находятся в ускоряющем электрическом поле. Средняя кинетическая энергия зарядов в газоразрядной плазме значительно превышает среднюю энергию нейтральных частиц плазмы. В плазме отсутствует термодинамическое равновесие. Если поддерживать неравновесное состояние, то в плазме будут проходить токи. После удаления внешнего поля, приложенного к плазме, заряды в газе исчезают, атомы и молекулы переходят в нейтральное состояние.
9. Глобальная электрическая цепь
9.1 Искусственные плазменные образования в атмосфере
В магнитосфере Земли, за пределами ионосферы, расположены плазмосфера и радиационные пояса. Магнитосфера Земли – область околоземного пространства, занятая геомагнитным полем [94]. Плазмосферой называется внутренняя область магнитосферы, по форме напоминающая тор, содержащая холодную плазму, с энергий менее 1–2 эВ и плотностью частиц 100–1000 см–3 [95]. Когда число частиц одного сорта в плазме велико, ее называют газовой и рассматривают в термодинамическом отношении как идеальный газ. Действие полей Земли и искусственных электромагнитных излучений на плазму, расположенную в разреженной атмосфере, трудно обнаружить. Ученые Мюнхенского Института космической физики и астрофизики им. Макса Планка провели серию экспериментов с образованием искусственных облаков плазмы в космическом пространстве [11]. В магнитосфере Земли создавалось видимое плазменное облако и изучалось его поведение. Исследователи исходили из того, что поведение заряженных частиц в электрическом и магнитном поле соответствует теории физики. Если положительно заряженный ион или отрицательно заряженный электрон попадают в магнитное поле и компонента скорости перпендикулярна к этому полю, то частицы начинают двигаться по окружностям вокруг силовых линий. Компонента скорости параллельная вектору напряженности магнитного поля (В) не меняется магнитным полем, и движение по этому направлению остается неизменным. В однородном магнитном поле, в случае произвольного направления вектора скорости, заряженная частица движется по спиральной линии, ось которой параллельна В [13. С. 365].
Облако искусственной плазмы позволяет непосредственно увидеть движение заряженных частиц вдоль силовых линий поля. В первых экспериментах, проведенных в 1963 г. ракеты поднимались на высоту от 90 до 120 миль. На каждой из запущенных ракет помещалось несколько килограммов стронция. Испарение стронция производилось путем химической реакции. Затем стронций выбрасывался в атмосферу. Следов ионизованного стронция не было обнаружено. Поэтому стали испытывать новые методы испарения более тяжелого щелочного металла – бария. В ноябре 1964 г. проведена серия экспериментов с использованием бария. Десять минут спустя после выпускания парообразного бария, образовавшееся облако плазмы делается видимым с Земли даже невооруженным глазом. Ионизованная часть бариевого облака, в отличие от сферического не ионизованного облака, изменяется и приобретает сигаровидную форму. В экспериментах с бариевыми облаками были обнаружены слоистости. Ширина слоев изменялась от половины мили до 6 миль. Наличие слоев напоминает пучок волокон. Эти волокна не сохраняют своего положения в пространстве, а изменяют его в течение нескольких минут.
В апреле 1966 г. в пустыне Сахара провели эксперименты на высоте 1200 миль. С ракет были выпущены два ионизованных облака, каждое из которых состояло из 50 г ионов бария. Они обозначили силовые линии земного магнитного поля от центра Африки до центра Европы [11]. Пуски, очевидно, производились с космодрома Алжира Хаммагир (φ = 31,6° с. ш., λ = 2,2° з. д.,
В работе [11] не дают научной оценки причине дрейфа облаков искусственной плазмы поперек силовых линий магнитного поля. К заряженным частицам должны быть приложены силы, чтобы заставить плазменное облако дрейфовать перпендикулярно силовым линиям поля Земли. Это предполагает наличие внешнего источника, или устройства, способного воздействовать на заряды, создавать компоненту поперечную к силовым линиям поля и изменять положение силовой линии на локальном участке. Таким образом, ионы отклоняются от первоначальной траектории.
Предложение темы исследования Мюнхенскому институту имеет некоторый конспирологический подтекст. Для запуска метеорологических ракет, требовались космодромы, комплексы с системой обслуживания. Всего этого у ФРГ не было. Американцы, имеющие большой опыт работы с плазмой, зачем-то допустили немецких ученых к проведению экспериментов на территории Алжира (Сахара), Швеции (Кируна), Северной Дакоты (США)? Вероятно, целью Пентагона было стремление скрыть свою заинтересованность в научной работе. Немецких ученых использовали "втемную". Они, добросовестно выполняли проектное задание и могли не знать, почему происходит смещение плазмы по силовой линии, на восток или на запад от нее. Предполагаем, что настоящей целью экспериментов была проверка влияния технических средств на плазменные образования, на возможность продвигать заряды по силовой линии и отклонять их от естественной траектории.
9.2. Концепция глобальной электрической цепи
Между ионосферой и поверхностью Земли все время течет электрический ток. Действием сил в атмосфере обусловлены электрические токи и перенос электрических зарядов, содержащихся в воздухе. В нижних слоях атмосферы (тропосфере) выделяют пять форм этих токов:
1) токи проводимости, создаваемые движением ионов под действием сил электрического поля;
2) токи вызванные переносом объемных зарядов;