Z Plazmawiki
Skocz do: nawigacja, szukaj
Elektryczność atmosferyczna: Błyskawice, błękitne fontanny, krasnoludki i elfy, przykłady "Ulotnych Świetlistych Zjawisk" w atmosferze

Elektryczność we Wszechświecie została zidentyfikowana pod naszymi stopami, w zwierzętach i roślinach, biosferze i aż do najodleglejszych zakątków Wszechświata. Ogólnie, elektryczność występuje wszędzie tam, gdzie jest plazma, a ponieważ 99,999% widzialnego Wszechświata jest w stanie plazmy, pola magnetyczne i prądy elektryczne są niemal wszędzie.

Niniejsza strona podsumowuje, w jakich miejscach elektryczność i prądy elektryczne uważa się za istotne. Każda pozycja poparta jest publikacjami naukowców z różnych dyscyplin, przejrzanymi metodą peer review.

Elektryczność ziemska

Pioruny nad wulkanem Rinjani

Prądy telluryczne (elektryczność podziemna)

Zobacz również: prąd telluryczny w Wikipedii.
  • Prądy podziemne o natężeniu do miliona amperów, wykryte w Australii.[1]
  • Prądy telluryczne, odkryte w Arizonie na polu wulkanicznym San Francisco Peaks.[2]
  • Jądro Ziemi: "Przez granicę pomiędzy twardym jądrem wewnętrznym a płynnym zewnętrznym przepływają prądy elektryczne o natężeniu do miliarda amperów."[3]

Elektryczność atmosferyczna

Zobacz również: Elektryczność atmosferyczna

"Meteory to zjawiska elektryczne, obserwowane w atmosferze lub na powierzchni Ziemi."[4] "Elektrometeory" są "widoczną lub dźwiękową manifestacją elektryczności atmosferycznej"[5], tzn. "zjawiskiem, wynikającym z oddziaływaniem ładunków elektrycznych z atmosferą. Przykładami takich zjawisk są burze, błyskawice, pioruny, ognie św. Elma i zorze polarne.[4]"

  • Błyskawica jest przypuszczalnie najpowszechniejszą i najszerzej akceptowaną formą elektryczności w atmosferze.
  • Pole dobrej pogody jest mierzalnym napięciem pomiędzy gruntem a górną atmosferą.
  • Ognie św. Elma to dobrze udokumentowana, ale mniej powszechna forma wyładowania elektrycznego.
  • Zorza jest zjawiskiem elektrycznym w górnej atmosferze.[6]
  • Czerwone krasnoludki [7]
  • Błękitne fontanny
  • Ogromne fontanny (błyskawice idące w górę), mogące przemierzać 60 km (40 mil) w jonosferę.[8]
  • Elfy: akronim od "Emisja Światła i perturbacji Bardzo Niskich częstotliwości z pulsacyjnych Źródeł Elektromagnetycznych".
  • Tygrysy: Ulotne Jonosferyczne Emisje Jarzeniowe w Czerwieni.[9]
  • Trolle: Ulotne Czerwone Świetliste obrysy.
  • Gnomy i *Chochliki: [10]
  • Chmury Ziemskie, zdmuchiwane wiatrem słonecznym.[11]

Jonosfera

  • Prądy Birkelanda są prądami elektrycznymi zasilającymi zorzę (tak na Ziemi, jak i na innych planetach)[12], przenosząc około miliona amperów.[13]
  • Jonosferyczne prądy elektryczne rozpoznawano od szeregu stuleci.[14]

Elektryczność biologiczna

Fotografia wyładowania koronowego w ręce (Źródło). Jest to elektryczność wytworzona sztucznie.
  • Pole elektryczne może kształtować tkanki.[15]
  • Elektryczna ryba: istnieje ponad 300 gatunków ryb i węgorzy, mogących wytwarzać pola elektryczne (zobacz: ryby elektryczne na Wikipedii).
  • Dziobaki wykrywają słabe pola elektryczne, emitowane przez chwilowe sygnały elektryczne pomiędzy nerwami a mięśniami ofiar, jak krewetki.[16]
  • Neurony wysyłają sygnały elektryczne.[17]
  • Grzechotniki generują 75 do 100V podczas potrząsania. Elektrostatyka może im służyć do wyczuwania otoczenia.[18]

Elektryczność pozaziemska (kosmiczna)

Plazma ośrodka międzyplanetarnego

Ogólna elektryczność kosmiczna

  • Elektryczność kosmiczna: "Niemal cała plazma kosmiczna, jaką szczegółowo studiowano, wydaje się być przenikana polami magnetycznymi. Ich obecność oznacza, że muszą w niej istnieć znaczące prądy elektryczne. Jak zwrócił uwagę Alfvén, prądy takie często mają znaczną tendencję do płynięcia we względnie wąskich włóknach i arkuszach. Bliskie przykłady znaleziono w jonosferze i magnetosferze Ziemi. Pomiary in situ wykazały, że prądy płyną tam w złożonej sieci włókien i arkuszy. Również w plazmie bardziej odległej, jak chromosfera i korona słoneczna, wiatr słoneczny oraz ośrodek międzyplanetarny, znajdujemy cienkie struktury w formie włókien lub arkuszy. Istnieją silne dowody, że wiele z tych wąskich struktur to wynik reostrykcji prądów elektrycznych."[19][20]

Elektryczność w pobliżu Ziemi

  • Sznury strumienia obojętnego arkusza i przyziemskiego magnetowarkocza, których "przyległy do pola prąd wewnątrz sznurów może osiągać milion amperów."[21]

Elektryczność słoneczna

  • Rozbłyski słoneczne produkują pętle prądowe.[22] [23] [24] [25]
  • Korona słoneczna produkuje arkusze prądowe.[26]
  • Plamy słoneczne.[27]

Elektryczność międzyplanetarna

  • Heliosferyczny arkusz prądowy przenosi około 3×109 amperów[28], przy gęstości prądu około 10-10 A/m2 (przestrzeń jest duża!).
  • Międzyplanetarne pole elektryczne rozciąga się tak samo, jak heliosferyczny arkusz prądowy, ale prąd płynie w kierunku północ-południe.[29] [30]
  • Strumienie (prądy Birkelanda) pomiędzy Słońcem a Ziemią, odkryte przez satelitę THEMIS, niosące 650 000 amperów ku arktycznej zorzy.[31] [32]
  • Wiatr słoneczny.[33]

Elektryczność galaktyczna

  • Dżety astrofizyczne niosą prąd elektryczny [34] [35], szacowany na sięgający 1018 Amps.[36]

Elektryczność międzygalaktyczna

  • Galaktyczny arkusz prądowy: analogia "heliosferycznego arkusza prądowego", szacowany na 1017 - 1019.[37]
  • Dżety międzygalaktyczne (analogia dżetów astrofizyczych) niosą prąd elektryczny.[38]

Komety

  • Jądra komet ładują się elektrostatycznie.[39]
  • Kometarny pył ładuje się elektrostatycznie, powodując swoją lewitację nad jadrem komety.[40]
  • Kometarny system prądowy: strumienie warkocza plazmowego, oddzielone obojętnym arkuszem prądowym, posiadają całkowity prąd przekraczający 108A.[41]
  • Kometarne warkocze plazmowe generują pola magnetyczne i prądy elektryczne, sięgające milionów amperów.[42]
  • Kometarna atmosfera cechuje się prądami elektrycznymi.[43]
  • Kometarna zorza występuje na skutek "wyładowań prądowych do atmosfery z warkocza".[44]

Warkocz Wenus

  • System prądowy Wenus: Pioneer Venus Orbiter zidentyfikował indukowane w warkoczu pole elektryczne oraz zmiany pola magnetycznego, świadczące o prądach elektrycznych.[45] [46]

Meteoroidy

  • Meteoroidy "w kosmosie są naładowane elektrycznie na skutek promieni kosmicznych, słonecznego ultrafioletu oraz innych efektów (wiatru słonecznego oraz zderzeń z jonami i elektronami)."[47]
Elektryczne wytryski na księżycu Saturna, Enceladusie

Elektryzowanie księżyca

  • Księżycowy pył: elektryzowanie efektem fotoelektrycznym[48] [49], oddziaływaniem z okoliczną plazmą[50] oraz kontaktem bezpośrednim(?)[51] skutkuje lewitacją pyłu księżycowegoref>S. Doe, J. O. Burns, D. Pettit, J. Blacic, and P. W. Keaton, "The Levitation of Lunar Dust Via Electrostatic Forces", in Engineering, Construction, and Operations in Space IV, pp. 907-915 </ref> (zwaną czasami księżycowymi fontannami)[52] nawet na wysokość 100 km[53]. Elektryzują się również księżycowe kratery.[54]
  • Powierzchnia Księżyca: "powierzchnia Księżyca elektryzuje się podczas każdej pełni. Księżyc przechodzi przez ziemski warkocz magnetyczny, stożek mocno naładowanych cząstek, średnio przez 6 dni w miesiącu. Po stronie zwróconej do Słońca, ultrafiolet rozbija efekt elektromagnetyczny, utrzymując napięcie na niskim poziomie, ale po stronie nocnej, woltaż może sięgać setek tysięcy woltów."[55][56]

Strumień Jowisz-Io

  • Strumień Jowisz-Io: gdy Io przekracza atmosferę Jowisza, generowany jest prąd elektryczny, szacowany na 10 milionów A.[57][58]

Wulkany na Io

  • Sugerowano, że wulkany na Io są generowane elektrycznie.[59]

Obłoki na Enceladusie

Obłoki na Enceladusie składają się z naładowanych cząstek lodu.[60]

Przypisy

  1. "Huge Underground Electrical Circuit", Science Frontiers, No. 54: Nov-Dec 1987. Citing: "Scientists Discover Huge Underground Circuit," Monash Review, p. 10, December 1986, Cr. R.E. Molnar
  2. "Subterranean Electric Currents", Science Frontiers, No. 36: Nov-Dec 1984. Citing: Towle, James N.; "The Anomalous Geomagnetic Variation Field and Geoelectric Structure Associated with the Mesa Butte Fault System, Arizona," Geological Society of America, Bulletin, 95:221, February 1984
  3. "The motor of the world", Science Frontiers, No. 108: Nov-Dec 1996. Citing: Stokstad, Erik; "Earth's Heart Is in a Spin," New Scientist, p. 18, July 20, 1996. The basic paper is: Song, Xiadong, and Richards, Paul G.; "Seismological Evidence for Differential Rotation of the Earth"s Inner Core", Nature, 382:221, 1996
  4. 4,0 4,1 Hervé Sizun (Translated by P.de Fornel), "2.4.13 Meteors", Radio Wave Propagation for Telecommunication Applications, Publ. Springer Science & Business Media, 2006 (page 30)
  5. "Electrometeors", International Cloud Atlas, World Meteorological Organization. Retrieved 23 March 2017
  6. Stern, D. P., "Electric currents and voltage drops along auroral field lines", Space Science Reviews, vol. 34, Mar. 1983, p. 317-325
  7. Andrew Alden, "Sprites and Their Siblings", About.com
  8. "Upwards lightning caught on film", BBC News web site, Sunday, 23 August 2009
  9. "Andrew Alden, A Glimpse of a TIGER" About.com
  10. Walter A. Lyons, CCM, Thomas E. Nelson, Russell A. Armstrong, Victor P. Pasko, and Mark A. Stanley, "Upward Electrical Discharges From Thunderstorm Tops", Bulletin of the American Meteorological Society, Volume 84, Issue 4 (April 2003) (PDF)
  11. M Voiculescu, et al, "Clouds blown by the solar wind", Environmental Research Letters, Volume 8 Number 4, October-December 2013 (abstract and full text)
  12. "Prąd Birkelanda" w Wikipedii
  13. G. A. Germany, P. G. Richards G. K. Parks, M. Brittnacher, and J. F. Spann, "Global auroral imaging as a remote diagnostic of geospace" presented at AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, June 25, 1997
  14. Christine Amory-Mazaudier., "On the electric current systems in the Earth's environment some historical aspect: Part I: external part / ionosphere / quiet variation; | Part II : external part/ ionosphere/ disturbed variation, Published in a book of History of geomagnetism and aeronomy, Solar variability and Geomagnetism, lectures from the IAGA Assembly in Hanoï 2001, collected and edited by W. Schröder, pp 154-190, Science edition AKGGKP, Bremen-Rönnebeck, Postdam, 2002
  15. "The Currents Of Life", Science Frontiers, No. 12: Fall 1980. Citing: "Electric Charges May Shape Living Tissue," New Scientist, 86:245, 1980
  16. "Platypus Bill An Electrical Probe", Science Frontiers, No. 45: May-Jun 1986. Cited in "The Battery-Operated Duck-Billed Platypus," New Scientist, p. 25, February 13, 1986
  17. Neuron at Wikipedia
  18. Electric Snakes, Science Frontiers, No. 96: Nov-Dec 1994. Citing: Vonstille, W.T., and Stille, W.T., III; "Electrostatic Sense in Rattlesnakes", Nature, 370:184, 1994
  19. Carlqvist, Per, "Cosmic electric currents and the generalized Bennett relation", Astrophysics and Space Science (ISSN 0004-640X), vol. 144, no. 1-2, May 1988, p. 73-84
  20. Alfvén, H. (1977), "Electric currents in cosmic plasmas, Rev. Geophys., 15(3), 271-284.
  21. Elphic, R. C.; Russell, C. T.; Cattell, C. A.; Takahasi, K.; Bame, S. J., "ISEE-1 and 2 observations of magnetic flux ropes in the magnetotail - FTE's in the plasma sheet?" Geophysical Research Letters (ISSN 0094-8276), vol. 13, July 1986, p. 648-651.
  22. Hannes Alfvén, per Carlqvist "Currents in the Solar Atmosphere and a Theory of Solar Flares" (1967) Solar Physics, Vol. 1, p.220
  23. Carlqvist, P., "Current Limitation and Solar Flares" (1969) Solar Physics, Vol. 7, p.377
  24. Karlicky, M., "Evolution of force-free electric currents in the solar atmosphere" (1997) Astronomy and Astrophysics, v.318, p.289-292
  25. Zaitsev, V. V.; Stepanov, A. V., "Towards the circuit theory of solar flares" (1992) Solar Physics (ISSN 0038-0938), vol. 139, no. 2, June 1992, p. 343-356
  26. Strauss, H. R.; Otani, N. F., "Current sheets in the solar corona" (1988) Astrophysical Journal, Part 1 (ISSN 0004-637X), vol. 326, March 1, 1988, p. 418-424
  27. Jayanthan, R., "Electric Current in a Sunspot", Solar Physics, Volume 12, Issue 1, pp.104-105. April 1970.
  28. Israelevich, P. L., et al, "MHD simulation of the three-dimensional structure of the heliospheric current sheet" (2001) Astronomy and Astrophysics, v.376, p.288-291
  29. Duncan Alan Bryant, Electron Acceleration in the Aurora and Beyond, Published 1999, CRC Press, 311 pages, ISBN 0750305339 (page 176)
  30. Gerd W. Prölss, Physics of the Earth's Space Environment: An Introduction, (2004) Translated by M. K. Bird, Springer, 514 pages, ISBN 3540214267 (pages 312-313)
  31. "NASA Spacecraft Make New Discoveries About Northern Lights"
  32. "Multimedia for the Press Event for THEMIS" See Image 10: "Flux Ropes Power the Magnetosphere!: THEMIS discovered a flux rope pumping a 650,000 Amp current into the Arctic. "
  33. Coleman, P., Jr. (1975), "Electric Currents in the Solar Wind", J. Geophys. Res., 80(34), 4719-4724.
  34. Appl, S.; Camenzind, M. "The stability of current-carrying jets" (1992) Astronomy and Astrophysics (ISSN 0004-6361), vol. 256, no. 2, p. 354-370
  35. Baty, H. "On the magnetohydrodynamic stability of current-carrying jets" (2005) Astronomy and Astrophysics, v.430, p.9-17
  36. Philipp P. Kronberg et al, "Measurement of the Electric Current in a Kpc-Scale Jet", arXiv:1106.1397, (7 Jun 2011)
  37. Hannes Alfvén and Per Carlqvist, "Interstellar clouds and the formation of stars]" (1978) in Astrophysics and Space Science, vol. 55, no. 2, May 1978, p. 487-509
  38. Jafelice, Luiz C.; Opher, Reuven; Assis, Altair S.; Busnardo-Neto, Jose, "Current generation in extragalactic jets by Cherenkov damping of magnetohydrodynamic waves" (1990) Astrophysical Journal, Part 1 (ISSN 0004-637X), vol. 348, Jan. 1, 1990, p. 61-72
  39. Mendis, D. A.; Hill, J. R.; Houpis, H. L. F.; Whipple, E. C, "On the electrostatic charging of the cometary nucleus" (1981) Astrophysical Journal, Part 1, vol. 249, Oct. 15, 1981, p. 787-797.
  40. Mendis, D. A.; Rosenberg, M., "Cosmic Dusty Plasmas" (1994) Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Volume 32, 1994, pp. 419-463
  41. Mendis, D. A., "On the hydromagnetic model of comets]" (1978) Moon and the Planets, vol. 18, May 1978, p. 361-369
  42. Ip, W.-H.; Mendis, D. A., "The generation of magnetic fields and electric currents in cometary plasma tails" (1976) Icarus, vol. 29, Sept. 1976, p. 147-151
  43. Ip, W.-H., "Currents in the cometary atmosphere" (1979) Planetary and Space Science, vol. 27, Feb. 1979, p. 121-125
  44. Houpis, H. L. F.; Mendis, D. A., "On the development and global oscillations of cometary ionospheres" (1981) Astrophysical Journal, Part 1, vol. 243, Feb. 1, 1981, p. 1088-1102.
  45. Intriligator, D. S.; Scarf, F. L., "Wave-particle interactions in the Venus wake and tail" (1984), Journal of Geophysical Research (ISSN 0148-0227), vol. 89, Jan. 1, 1984, p. 47-55
  46. Alfven, H., Cosmic plasma (1981) Astrophysics and Space Science Library. Volume 82), 1981. "III.5.3. "Current Systems in the Magnetosphere of Venus" Page 62
  47. Edmond Murad, Iwan P. Williams, "Meteors in the Earth's Atmosphere: Meteoroids and Cosmic Dust and their Interactions with the Earth's Upper Atmosphere" (2002) Cambridge University Press, ISBN 0521804310 (p.257)
  48. de, Bibhas R.; Criswell, David R., "Intense localized photoelectric charging in the lunar sunset terminator region 1. Development of potentials and fields" Journal of Geophysical Research, Volume 82, Issue A7, March 1, 1977, pp.999-1004
  49. Pelizzari, M. A.; Criswell, D. R., "Lunar dust transport by photoelectric charging at sunset", In: Lunar and Planetary Science Conference, 9th, Houston, Tex., March 13-17, 1978, Proceedings. Volume 3. (A79-39253 16-91) New York, Pergamon Press, Inc., 1978, p. 3225-3237.
  50. Timothy J. Stubbs, "A dynamic fountain model for lunar dust", Advances in Space Research, Volume 37, Issue 1, 2006, Pages 59-66
  51. Sternovsky, Z., S. Robertson, A. Sickafoose, J. Colwell, and M. Horányi (2002), "Contact charging of lunar and Martian dust simulants, J. Geophys. Res., 107(E11), 5105
  52. "Moon Fountains", NASA Science News, March 30, 2005
  53. Stubbs, Timothy J.; Vondrak, Richard R.; Farrell, William M., "A dynamic fountain model for lunar dust", Advances in Space Research, Volume 37, Issue 1, p. 59-66 (PDF)
  54. "Lunar Polar Craters May Be Electrified", NASA Goddard Release No. 10-034 (16 April 2010)
  55. "Astronomers Discover That The Earth's Magnetotail Charges The Surface Of The Moon", Science Daily, October 1, 2008
  56. J.S. Halekas et al, "Extreme lunar surface charging during solar energetic particle events", Geophysical Research Letters., 34, L02111, doi:10.1029/2006GL028517 (Full text, PDF)
  57. Saur, Joachim; Neubauer, Fritz M.; Connerney, J. E. P.; Zarka, Philippe; Kivelson, Margaret G., "Plasma interaction of Io with its plasma torus", In: Jupiter. The planet, satellites and magnetosphere. Edited by Fran Bagenal, Timothy E. Dowling, William B. McKinnon. Cambridge planetary science, Vol. 1, Cambridge, UK: Cambridge University Press, ISBN 0-521-81808-7, 2004, p. 537 - 560. (PDF)
  58. Herbert, F.; Lichtenstein, B. R., "Induced Electrical Current System at Io", Bulletin of the American Astronomical Society, 1980, Vol. 12, p.676
  59. Gold, Thomas; "Electrical Origin of the Outbursts on Io", Science, 206:1071, 1979
  60. Nancy Atkinson, "Electrically Charged Particles Found in Enceladus' Plumes", Universe Today, April 21st, 2009