Александр Матанцев - Древние и не совсем древние технологии для извлечения атмосферного электричества и пьезоэлектричества

Ломоносов считал, что электричество – форма движения эфира. Он отмечал, что электрическое действие вызывается легким трением и состоит в силах отталкивания и притяжения, а также участвует в процессах, связанных со светом и огнем. Теория электричества Ломоносова, связанная с движением эфира, была передовой для того времени, и получила дальнейшее развитие в трудах Эйлера. Ее придерживался Фарадей, считая электричество именно движением упругой среды, заполняющей все пространство и пронизывающей все тела. Ломоносов изготовил специальный прибор для регистрации силы грозового разряда. После экспериментов с ним он пришел к однозначному выводу о целесообразности использования громоотводов, чтобы молния ударяла именно в них, а не туда, где могут пострадать люди. Вопреки мнению Франклина, Ломоносов отметил важность заземления громоотвода. В своей диссертации «Теория электричества, разработанная математическим способом» Ломоносов, так же, как и Эйлер, отрицает особую «электрическую материю» и объясняет электрические явления, пользуясь эфирной гипотезой.Таким образом, Эйлер приписывал эфиру добавочную потенциальную энергию,обусловленную его упругой деформацией, а Ломоносов – добавочную кинетическую энергию, обусловленную вращением частиц эфира. Но обе теории сводили электрические явления не к специфическим субстанциям, а к специфическим формам движения, что получило своё дальнейшее развитие в XIX в., в частности, в работах Фарадея. При этом Ломоносова можно считать предшественником Фарадея ещё и потому, что он, как в немалой степени и Эйлер, стремился свести электрические, световые и, отчасти, тепловые явления к свойствам одной и той же субстанции – эфира.

Рис. 6

Рис. 6. Получение атмосферного электричества на старых фотографиях [129]

На рис. 6. показан случай получения атмосферного электричества по старым фотографиям. Здесь исследование атмосферного электричества проводилось в нормальных облачных условиях, но не во время грозы. Обозначение: GF – это лебедка для подъема и опускания воздушного змея

Фундаментальная связь грозовых явлений с электричеством, впервые доказанная в опытах М. В. Ломоносова, Г. В. Рихмана и Б. Франклина, за два с половиной века была надежно подтверждена многочисленными исследованиями геофизиков, метеорологов, специалистов по грозозащите. Однако качественный скачок в совершенствовании методов наблюдений в последние два десятилетия привел к неожиданным открытиям в изучении грозовых облаков, молнии, глобальной атмосферной электрической цепи. Похоже, что переживаемый сейчас всплеск интереса к проблемам атмосферного электричествазаставит взглянуть по-иному на механизмы формирования электрического поля и его роль в динамике атмосферы и ионосферы Земли. Много сделал для раскрытия свойств атмосферного электричества Никола Тесла.

В июне 1900 года вышла статья Николы Теслы «Проблема увеличения энергии человечества» [140]. В ней очень подробно изложены взгляды ученого на возможность использования энергии окружающей среды, а именно – атмосферного электричества[140]. Вот интересный фрагмент из его работы: «Электричество, образующееся естественным путем, является еще одним источником энергии, который может стать доступным. В разрядах молнии содержится огромное количество электрической энергии, которую мы могли бы использовать путем ее преобразования и аккумуляции. Несколько лет тому назад я опубликовал описание метода преобразования электричества, который представляет первую часть задачи по аккумулированию энергии разряда молнии, хотя осуществить это будет трудно. Кроме того, известно, что электрические токи постоянно циркулируют сквозь землю, и между землей и каким-либо воздушным слоем существует разность электрических напряжений, которая изменяется пропорционально высоте. В ходе недавних экспериментов я, в этой связи, открыл два новых важных явления. Одно из них состоит в том, что в проводе, один конец которого заземлен, а другой уходит высоко вверх, возникает ток, что происходит либо благодаря вращению Земли вокруг своей оси, либо благодаря ее поступательному движению. Однако еще нет уверенности в том, что ток станет постоянно проходить по проводу до тех пор, пока электричеству не будет создана возможность просачиваться в воздух. Его истекание в большой степени облегчится, если поднятый конец провода подсоединить к терминалу с большой поверхностью и множеством острых граней и шипов.Так мы сможем получать постоянный приток электрической энергии, просто удерживая провод на высоте, но, к сожалению, количество электричества, которое может быть получено таким способом, мало.

Второе явление, установленное Теслой, заключалось в том, что верхние слои воздуха имеют постоянные электрические заряды, противоположные заряду Земли. Так, по крайней мере, он интерпретировал свои наблюдения, из которых следует, что Земля с ее внутренней изолирующей и верхней проводящей оболочками образует сильно заряженный электрический конденсатор, содержащий, по всей вероятности, огромное количество электрической энергии, которую можно обратить на пользу человеку, если иметь возможность поднять терминал на большую высоту.

Говоря о первой части задачи, Тесла имел в виду метод, подробно описанный в патенте №462418, полученном 3 ноября 1891 года (почти за 9 лет до публикации статьи).

Рис. 7

Рис. 7. Патент Николы Тесла на метод аккумулирования энергии [140]

В патенте описывается метод аккумулирования энергии источника в конденсаторе (рис. 7), который, затем, разряжается в рабочую цепь, содержащую преобразовательные устройства, которыми могут быть лампы, трансформаторы и т. п.

Работая над преобразователями высокой частоты, начиная с 1891 года, ученый разрабатывает множество видов преобразователей, а также тех или иных компонентов устройств.

24 февраля 1893 года, читая лекцию сотрудникам Института Франклина в Филадельфии, Тесла затронул следующий важный аспект: «Во-первых, очень важно было бы узнать, какова емкость Земли? И какой заряд она содержит при электризации? Хотя у нас нет положительных свидетельств тому, что рядом в пространстве есть другие тела, заряженные противоположным образом, вполне возможно, что Земля именно такое тело, ибо каков бы ни был процесс, результатом которого явилось отделение Земли – а именно таковы сегодня общепринятые взгляды на ее происхождение, – она должна была сохранить заряд, как это происходит во всех процессах механического деления. Если это заряженное тело, изолированное в пространстве, то его емкость должна быть крайне мала, менее одной тысячной фарады. Но верхние слои атмосферы – проводники, такой же может являться и среда за пределами атмосферы, а она может иметь противоположный заряд. Тогда емкость может быть несравнимо выше. В любом случае очень важно понять, какое количество электричества содержит Земля. Я предлагаю искать этот период при помощи электрического осциллятора, или источника переменного тока. Один из выводов, например, будет соединен с землей, или городским водопроводом, а другой с изолированным предметом больших размеров. Возможно, что верхние слои атмосферы или открытый космос, имеют противоположный заряд и вместе с Землей образуют конденсатор огромной емкости. В таком случае период колебаний может быть очень небольшим, и динамо-машина переменного тока могла бы отвечать целям эксперимента. Затем я бы преобразовал ток так, чтобы получить максимально возможный потенциал и соединил концы вторичной обмотки высокого напряжения с землей и изолированным телом. Варьируя частоту тока и тщательно выдерживая потенциал изолированного тела, а также наблюдая за возмущениями в различных соседних точках земной поверхности, можно обнаружить резонанс»