|
|
|
Electrizarea norilor
Perioada in care fenomenele atmosferice sunt insotite de descarcari electrice se numeste timp de oraj. Pe timp de oraj, starea electrica normala a atmosferei se modifica, datorita aparitiei marilor concentratii de sarcini electrice reprezentate de norii orajosi. Sub influenta campurilor electrice ale acestor mari concentratii de sarcini electrice, campul electric terestru creste considerabil. In acelasi timp, curentul electric de precipitatii creat de sarcinile electrice transportate de nori, ca si descarcarile electrice prin varfurile norilor si cele dintre nori si sol maresc considerabil transportul de sarcini electrice intre atmosfera si pamant. De asemenea, conductibilitatea electrica a aerului creste prin aparitie de noi agenti de ionizare, precum descarcarile prin varfuri, trasnetul si spargerea picaturilor de ploaie prin caderea lor la sol.
Fenomenele electrice pe timp de oraj sunt caracteristice norilor Cumulonimbus si apar cand aerul contine o mare cantitate de vapori de apa. Norii Cumulonimbus sunt mase de nori inferiori cu o mare extensiune pe directie verticala, varfurile lor strapungand uneori tropopauza. In medie, extensiunea verticala a acestor nori este de ordinul 6-8 km, iar pe orizontala de 10-15 km. Inaltimea deasupra solului a bazei norului este de aproximativ 2 km. Astfel de nori se produc mai ales in timpul verii, in cursul dupa amiezilor calduroase, deasupra uscatului si noaptea deasupra marilor.
Norii orajosi, ca si orice alt
nor in general, nu pot fi considerati drept corpuri conductoare. Ionii
care iau nastere in nor se fixeaza pe particule solide (cristale de
gheata) si pe picaturile de apa, ceea ce nu permite o
conductibilitate apreciabila.
Distributia sarcinilor electrice in interiorul norului se poate deduce din actiunea pe care o are norul asupra campului electric terestru. Din acest punct de vedere, experientele arata ca norii orajosi se pot clasifica in urmatoarele trei categorii:
nori pozitivi-polari, contin sarcini electrice pozitive in partea superioara, respectiv sarcini electrice negative in partea inferioara, figura 16, a;
nori negativi-polari, contin sarcini electrice pozitive in partea inferioara, respectiv sarcini electrice negative in partea superioara, figura 16, b;
nori tripolari, contin sarcini electrice pozitive in partea de mijloc a norului, inconjurat de sarcini electrice negative, figura 16, c.
Cand depozitele de sarcini electrice pozitiva si negativa devin suficient de mari, se produc descarcarile electrice. Producerea sarcinilor electrice continua, insa, drept urmare depozitele de sarcini electrice se refac repede, dand nastere la alte descarcari electrice.
Privitor la mecanismul generarii de sarcina electrica in nori, respectiv mecanismul separarii sarcinilor electrice, nici la ora actuala nu exista o teorie generala si exact demonstrabila. Dintre principalele teorii privitoare la aceste doua mecanisme, amintim:
1)
Sub
actiunea campului electric terestru normal picaturile de apa se
incarca pozitiv in partea lor inferioara si negativ in cea
superioara, figura 17.
Picaturile mai mari si deci mai grele se deplaseaza in jos, intalnindu-se cu picaturi mici purtate de curenti ascendenta. Prin ciocnire, picaturile mari cedeaza o parte din sarcina lor pozitiva picaturilor mici, care apoi isi continua drumul in sus. In acest fel, sarcinile negative ramase in exces pe picaturile mari se aduna in partea inferioara a norului, iar sarcinile pozitive se aduna in partea sa superioara. Separarea sarcinilor electrice este un efect al gravitatiei. Caderea picaturilor mari inceteaza cand se stabileste un echilibru intre forta electrica si cea gravitationala.
Aceasta teorie se bazeaza pe ipoteza ca fortele electrice care actioneaza asupra picaturilor de apa sunt mici in comparatie cu fortele gravitationale. Daca insa aceste forte sunt suficient de mari, separarea sub influenta fortei gravitationala este imposibila.
2)
Curentii
de aer din interiorul norului produc pulverizarea picaturilor care,
conform efectului Lenard, se
electrizeaza pozitiv, iar aerul inconjurator, negativ.
Picaturile coboara la baza norului, iar aerul electrizat negativ se
ridica in partile superioare. Acest proces se poate produce
numai in zonele noroase unde temperatura este pozitiva. Astfel se poate
explica existenta sarcinii electrice pozitive in regiunea inferioara
a unor nori, figura 18.
3)
Sub
actiunea campului electric terestru normal, picaturile se
incarca negativ in partea superioara si pozitiv in cea
inferioara. Picaturile mari care cad colecteaza ionii negativi
si resping pe cei pozitivi. In cazul picaturilor mici, care urca
sub actiunea curentilor ascendenti, acestea atrag atat ionii
pozitivi cat si pe cei negativi, dar numarul ionilor pozitivi va fi
mai mare datorita franarii lor de catre campul electric
terestru, figura 19.
4) Consideratii despre existenta diferentei de potential dintre faza solida si cea lichida a apei au aratat ca orice schimbare de faza este insotita de fenomene de electrizare. Astfel, pe picaturile sau particulele solide de apa, in echilibru electrostatic, apare sarcina electrica pozitiva daca picatura este in evaporare si negativa, daca este in curs de condensare. Acestor sarcini electrice le corespund in aerul inconjurator sarcini electrice egale si de semn contrar. Separarea sarcinilor se face prin coborarea picaturilor si ridicarea aerului.
Dintre toate aceste teorii ca si altele care se ocupa cu procesul de formare a electricitatii in nori, nici una nu s-a dovedit a fi destul de convingatoare pentru a explica mecanismul electrizarii in norii orajosi.
