Земна електрика 3 страница

Дуже важливим, але важким для сприйняття, є поняття інформаційних властивостей води. Інформацію в кількісному смислі слід розцінювати, як міру організації, притаманній матеріальним об’єктам. При цьому поняття «інформація» розглядається як міра організованості руху (взаємодії та переміщення) частинок в системі.

В деяких роботах для розуміння процесу сприйняття і запам'ятовування водою навколишньої інформації висунута така версія: це можуть бути, наприклад, групи молекул, віддалені один від одного на відстані не більше 33 нанометрів, які утворюють так звані "біфуркатні зв'язки", що знаходяться в нестійкому стані. Ці групи визначають шляхи розвитку структур кристалічної будови води під дією зовнішніх впливів. При певних умовах (дія слабких фізичних полів) дисипативні структури переходять в інший динамічний режим за рахунок багатокаскадного підсилення в системах з внутрішніми зворотніми зв’язками. Це може бути пов’язано з тим, що магнітні поля не виявляють силового впливу на молекули води. Великі амплітуди магнітного поля призводять до великих частот зсуву фаз, які не співпадають за порядком величини з природними частотами іонів і молекул в геомагнітному полі. Локальна когерентна динаміка Н-зв’язків у воді, яка проявляється при певних температурах, свідчить про утворення “мікрогетерогенних” надмолекулярних структур та про високу чутливість рідкої води до слабких впливів фізичних факторів.

На даний час гранично-допустимі умови (ГДУ) для оцінки впливу ЕМП на довкілля на загал не розроблені в жодній країні. Є лише результати окремих досліджень дії ЕМП на компоненти екосистем. Найбільш опрацьованими і впровадженими в багатьох країнах є ГДУ для людини. Однак, ці стандарти в різних країнах дуже відрізняються один від одного. Це зумовлено вибором критеріїв, за якими можна судити про ступінь шкідливості ЕМП певного рівня. За ГДУ повинні прийматися біологічно зумовлені рівні, виявлені в результаті фізіологічних, клінічних, біохімічних та інших досліджень на біологічних об’єктах. Санітарні норми і правила, котрі діють на сьогоднішній день, не відповідають знанням про небезпеку ЕМП, одержаним дослідниками за останній час, хоча такі ЕМП є дуже відчутним фактором для всіх елементів біоекосистем від людини до найпростіших організмів. Розробка і втілення в практику нормативно-правових економічних регуляторів електромагнітного забруднення дозволить попередити деградацію довкілля та скорочення видового біорозмаїття. Це комплексна задача, яка зачіпає соціальні та економічні інтереси різних галузей і відомств і вимагає залучення фахівців різного профілю.

Ці обставини зумовлюють необхідність звести до мінімуму вплив ЕМП на населення, забезпечити випуск повністю захищених промислових та побутових електроприладів, строго виконувати профілактичні та гігієнічні вимоги.

2.2 Атмосферна та земна електрика на фільтрації води.

Показано, що накладення неоднорідних електричних полів (НЕП) на окремі

трубки (КТ) і макропористі тіла, в яких капілярний тиск набагато менше

гідростатичного (2σ12cosθ/r0 << ρ1glsinα), істотно впливає як на довжину стовпчиків, так і на швидкість вбирання (фільтрації) води. Менш помітно це явище в мікрокапілярів і мікростатичних тілах, де виконується протилежне співвідношення тисків (2σ12cosθ/r0 >> ρ1glsinα). З явищем фільтрації - просочування води в грунтах і тріщинуватих породах - зіштовхуємося постійно: у наукових дослідженнях, в промисловому і сільськогосподарському виробництвах. Це процеси зрошення і осушення землі, гідрогеологія, гідромеханіка, штучне виконання водних ресурсів землі, скидання стічних вод, обтікання гідротехнічних та електротехнічних споруд, протікання вологи через земляні дамби і греблі, різні електрофізичні та електрохімічні явища в грунтах і багато іншого. Закони руху грунтових вод можуть поширюватися на рух через інші пористі середовища. Тому до області фільтрації примикают сушка і зволоження деревини і тканин, гідроізоляція, переміщення соків в рослинах, нафто добуваннях, витяг соків з плодів і зважених часток з розчинів, очищення стічних вод.

У різноманітті елементів природи грунтова вода і грунт займають найважливіше місце за значимістю для всього людства, його життєвих функцій і тому є першочерговим для існування життя на Землі. З усіх форм зв'язку води (адсорбована на зовнішній і внутрішній поверхнях частинок, волога мікрокапілярів, які складають гідростатичну вологу) і станів типу канатної, плівковою та стикової вологи, що знаходиться в макрокапілярах між частками грунту, нас будуть цікавити лише вказані стану, оскільки за відсутності НЕП ця вода рухається в основному під дією сили тяжіння через КТ (молекулярні сили при русі грають роль). Інтенсивність фільтрації визначається наявністю найбільших макропор, водяні пари переміщаються шляхом дифузії. У присутності градієнта температури виникають додавальні, так звані термоградієнтні потоки, які при незначних коливаннях суточної температури грунту мають другорядне значення.

Величезна роль грунтової води для людства аргументує бажання знати напрямок і розумно керувати процесами протікання рідини в грунтах, а для цього необхідне глибоке знання закономірностей і законів фільтрації води, особливо в присутності численних і різноманітних електричних полів.

Як зазначено, головна перепона у використанні значного постійного заряду

атмосфери полягає в тому, що заряд в атмосфері неуважний з малою щільністю по всьому навколоземному просторі. Лише в передгрозовому стані атмосфери або при грозах відбувається концентрація зарядів у порівняно невеликому за обсягом просторі (грозові хмари). Тоді виникають можливі НЕП, які можуть істотно впливати на фільтраційні властивості грунту.

Дійсно, в каналі лідера, який прокладає шлях блискавки, внаслідок стикання негативного заряду з хмари, останній заповнює його, як і канал будь-якого стримера. Найбільша кількість заряду зосереджено в голівці лідера. У міру просування лідера під впливом створюваного ним НЕП в землі також відбувається переміщення позитивних гідратованих іонів. Вони зосереджуються якомога ближче до голівки каналу лідера. Якщо

грунт однорідний, ці заряди концентруються безпосередньо під каналом лідера. Якщо ж грунт неоднорідний і основна його частина володіє великим питомим опором, то об'ємні заряди зосереджуються в ділянках з підвищеною вологістю, а отже, і провідністю (грунтові води). Навколо них в землі виникають потужні НЕП, які здатні істотним чином впливати на вологоперенос в грунті. Коли лідер досягає землі, починається зворотний розряд. На голівці цього розряду, який забезпечується перетіканням в канал позитивних зарядів з грунту, є область підвищеної напруженості електричного поля, під впливом якої щільність зарядів плазми збільшується на порядки. При цьому відбувається значна перебудова НЕП в грунті в напрямку посилення його напруженості в кожній точці. Після блискавки спостерігається тривала релаксація цього поля, яка супроводжується новим перебудівництвом полів вологовмісту в грунті. У широких порах грунту при дії всіх зазначених

факторів блискавки виникає конвективний рух вологи у вигляді пари або рідини.

Все ж основною характеристикою блискавки є струм, який переважно проходить по шляхах підвищеної вологості. Він виникає у внутрішніх частинах об'єкта завдяки його зволоження. За рахунок нагрівання і випаровування вологи струмом блискавки всередині пористого тіла різко збільшується тиск, який і призводить до його руйнування. Навіть через кілька діб можна спостерігати, що від місця зародження блискавки на значні відстані радіально розходяться промені обпаленої трави, які свідчать, що струм блискавки стелився в макрокапилляров супіски, по яким підтягувалися позитивні гідратованих іони, а з ними і вода. Ці напрямки виявилися набагато більш вологими, хоча саме в них відбувалося бурхливий випаровування вологи порівняно з сусідніми ділянками, а в епіцентрі блискавки (каналі діаметром близько 1 см) спостерігалися вигорання ґрунту і агрегування частинок піску в результаті оплавлення. Це й зрозуміло, оскільки для лінійної блискавки різниця потенціалів між хмарою і землею може досягати 10⁹ В. Середня сила розрядного струму становить приблизно 103 А, а середній заряд, стерпний блискавкою, - 20 Кл.

Виділяється в каналі блискавки енергія дорівнює 109 -1010 Дж. Під час імпульсу (≈ 10- 3с) канал блискавки нагрівається до 2 ⋅ 10⁴ К. Протягом проміжку між імпульсами (≈ 10-2 с) весь розряд блискавки триває близько

0,1 с.

Втім (і це важливо підкреслити), відсутність блискавок ще не означає, що зарядів немає. І в грозових хмарах, і в різних видах хмар, зокрема в шаруватих і шарувато - дощових, накопичуються електричні заряди.

Зауважимо, що вже в чистій атмосфері, де взагалі немає ніяких хмар,

є вільні електричні заряди. Весь повітряний простір над земною поверхнею

пронизують електричні струми, поточні зверху вниз - від «небес», а точніше, від іоносфери, яка заряджена позитивно, а земна поверхня - негативно. При цьому різниця потенціалів між ними сягає 4 · 10⁵ В. Повний негативний заряд

Землі (як і позитивний заряд іоносфери) складає близько 10⁵ Кл. З висотою напруженість Е поля атмосфери зменшується. Найбільшого значення напруженість поля приймає поблизу земної поверхні; в умовах чистої

атмосфери вона дорівнює 100 В / м. Отже, атмосферний електричне поле неоднорідне і спрямоване вертикально вниз. Тому воно повинно впливати на масоперенос в рослинах, оскільки вони є колоїдними капілярно - пористими тілами, в капілярах і осмотичних осередках яких від коренів рухається водний цілющий розчин. Останній повинен впливати на інтенсивність росту і плодоношення рослин.

Земля при іоносферному струмі не втрачає свого заряду тому, що існують і зворотні струми зарядки в місцях порушеною погоди, коли позитивні заряди переносяться з блискавками і опадами із земної поверхні до негативно зарядженої нижній частині хмари, після чого вони переходять в її верхню частину, а потім в іоносферу. І, таким чином, зберігаються як позитивний

заряд іоносфери, так і негативний Землі. Зауважимо, що під час грози напруженість поля поблизу поверхні перевищує 104 В / м. Причому воно спрямоване не вниз, як при ясній погоді, а вгору. Це означає, що в даному місці земної поверхні зосереджений великий позитивний заряд. Навколо заряджених місць в землі і між ними виникають потужні НЕП і струми, які

впливають на перенесення вологи при фільтрації. Навіть за відсутності грози існуючі хмари в ґрунті порівняно потужні позитивні заряди. При поверхневій напруженості близько 500 В / м з загострених предметів - кінчиків дерев, труб, щогл і навіть трави в атмосферу стікають коронні розряди. При цьому градієнт напруженості ∇ Е направлений від ґрунту до верхівок

рослин, сприяючи всмоктуванню додаткової кількості вологи.

2.3 Фізичні властивості гірських порід

Фізичні властивості гірських порід – внутрішні, властиві даній гірській породі особливості, які зумовлюють її відмінність або спільність з іншими гірськими породами і виявляються як реакція на вплив зовнішніх фізичних полів або середовищ. До базисних фізичних властивостей гірських порід і мінералів належать:

- щільнісні – об'ємна маса, пористість;

- механічні – межа міцності на стиск та межа міцності на розтягнення, модуль поздовжньої пружності (модуль Юнга), коеф. відносних поперечних деформацій (коефіцієнт Пуассона), а також пружність, пластичність, твердість, міцність,крихкість, дробимість, розпушуваність гірських порід;

- теплові – коефіцієнт теплопровідності, питома теплоємність, термічне розширення;

- електромагнітні – питомий електричний опір, відносна діелектрична проникність, відносна магнітна проникність, електризація та результати вивчення гірських порід спеціальними методами (ЕПР, ЯМР тощо).

Крім того, до основних фізичних властивостей гірських порід належать хвильові, радіаційні, гідрогазодинамічні та реологічні властивості.

Широкий діапазон значень фізичних властивостей гірських порід пояснюється різноманіттям їх мінерального складу, будови, багатофазністю, а також генезисом.

В залежності від характеру зв’язків окремих зерен розрізняють такі типи гірських порід:

- п у х к і (роздільно-зернисті) - механічні суміші різних мінералів або зерен одного мінералу, не пов’язаних між собою, наприклад, пісок, ґравій, галька;

- з в’я з н і (глинисті) – гірські породи з водно-колоїдними зв’язками частинок між собою, наприклад, глини, суглинки, боксити; їх особливість - висока пластичність при насиченні водою;

- т в е р д і (скельні та напівскельні) - з жорсткими та пружними зв’язками, що мають фізико-хімічну природу, наприклад, пісковики, граніти, діабази, гнейси.

Як об'єкт гірничих розробок гірські породи поділяють на скельні, напівскельні, щільні, м'які, сипучі, зруйновані. За структурою гірські породи поділяють на кристалічні, приховано-кристалічні, склуваті, порфірові, уламкові.

За текстурою – масивні, пористі, шаруваті. Характеристики та гірничо-технологічні властивості гірських порід – твердість, міцність, абразивність, тривкість, буримість, висаджуваність (вибуховість), збагачуваність.

Як фізичні тіла гірські породи характеризуються щільнісними, пружними, міцнісними, тепловими, електричними, магнітними, радіаційними і іншими властивостями, які в першу чергу залежать від їх мінерального складу і макробудови (структурно-текстурних ознак).

· Густина гірських порід 1000 (туфи) — 4700 кг/м³

· модуль поздовжньої пружності 5х10⁹ −1,5·10¹¹ Па;

· коефіцієнт Пуассона 0,15-0,38;

· межа міцності при стисненні до 5·10⁸ Па;

· межа міцності при розтягу до 2,0·10⁷ Па;

· коефіцієнт теплопровідності 0,2 −10 Вт/(м·К);

· питома теплоємність 0,5-1,5 кДж/кг·К;

· коефіцієнт лінійного теплового розширення 2·10^-6-4·10^-4К^-1;

· питомий електричний опір 10^-2-10¹² Ом·м;

· відносна діелектрична проникність 2^-30;

· магнітна сприйнятливість 10^-7-3,0.

Дата добавления: 2015-05-23