Ποιο είναι το κόστος της αστραπής;

Κάποτε στο βιβλιοπωλείο μεταχειρισμένων, βρήκα ένα βιβλίο του I. Perelman "Entertaining Physics" της έκδοσης του 1924. Εκτυπώθηκε σε καφέ χαρτί (και από πού προέρχεται το καλό χαρτί μετά τον εμφύλιο πόλεμο), είχε ένα υπότιτλο - "Παράδοξα, παζλ, εργασίες, πειράματα, περίπλοκα ερωτήματα και ιστορίες από το πεδίο της φυσικής". Αυτός ο υπότιτλος σε επόμενες εκδόσεις από την παιδική ηλικία του γνωστού βιβλίου για κάποιο λόγο έχει εξαφανιστεί. Ακριβώς για λόγους περιέργειας, ήθελα να μάθω τι έχει αλλάξει στο βιβλίο τα τελευταία 75 χρόνια. Μετά από όλα, στο σπίτι είχα την εικοστή δεύτερη έκδοση αυτού του ευρέως γνωστού φοιτητικού βιβλίου για τη νεολαία. Αλλά η επιστήμη και η τεχνολογία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν στάθηκε.

Το ενδιαφέρον μου για τον Ya.I Perelman θερμάνθηκε από το πρόσφατα δημοσιευμένο βιβλίο του G.I Mishkevich σχετικά με τη ζωή και το έργο ενός εξαιρετικού λαϊκιστή της επιστήμης. «Ο τραγουδιστής των μαθηματικών, ο bard της φυσικής, ο ποιητής της αστρονομίας» ήταν ευρέως ζήτημα στη χώρα, πρόσφατα αγροτικός και καθυστερημένος, και είχε μόλις ξεκινήσει το ταξίδι του στον αριθμό προηγμένων και πολιτιστικών καταστάσεων του κόσμου. Και ο ρόλος του Perelman σε αυτή την εξέλιξη απέχει πολύ από τον τελευταίο. Στα βιβλία του, η πνευματική διασκέδαση, η επιστημονική βεβαιότητα και ακόμη και η χάρη, ακόμη και στα σχολικά του έτη, βοήθησαν το πιο ταλαντούχο μέρος της νεότερης γενιάς να επιλέξει το μέλλον της πορείας ζωής τους στην υπηρεσία της επιστήμης.

Σε ένα βιογραφικό βιβλίο, σημειώθηκε κάπως πως ο Ya.I. Perelman εργάστηκε το 1916 σε μια ειδική συνάντηση της ρωσικής κυβέρνησης για τα καύσιμα και «σε σχέση με την αξιοθρήνητη κατάσταση της θέρμανσης ξύλου στην Πετρούπολη» πρότεινε για πρώτη φορά στη χώρα μας να αλλάξει τη θερινή ώρα. Το γεγονός ότι με τη χρήση των χεριών ρολογιού για την εξοικονόμηση ενέργειας στον φωτισμό είναι από καιρό γνωστό σε όλους. Αλλά πώς σώθηκε το καυσόξυλο, δεν κατάλαβα.

Αυτό το γεγονός με ενδιέφερε τόσο πολύ που αποφάσισα να ρωτήσω τον συγγραφέα του βιβλίου βιογραφίας γι 'αυτό. Επιπλέον, σε μία από τις ιστορίες του βιβλίου που αγόρασα, κατά τον υπολογισμό της κατανάλωσης ενέργειας για μια απαλλαγή από κεραυνούς, τα δεδομένα μεταξύ του Perelman και των επακόλουθων εκδόσεων, που απελευθερώθηκαν μετά το θάνατο του λαϊκιστή, διέφεραν σχεδόν εκατό φορές!

Έστειλε μια επιστολή και η απάντηση ήρθε και έβαλε τα πάντα στη θέση της. Όσο για την εξοικονόμηση καυσόξυλων, η εξήγηση ήταν πολύ σαφής - κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο καυσόξυλα καίγονται ως καύσιμο στα λέβητα της Αγίας Πετρούπολης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο στα πρώτα χρόνια της σοβιετικής εξουσίας άρχισε η αναζήτηση ενός νέου τύπου καυσίμου για την ηλεκτροδότηση της χώρας (Σχέδιο GOELRO). Στη συνέχεια έδωσαν προσοχή στην τύρφη.

Όσον αφορά την ασυνέπεια των υπολογισμών, θα σας επιτρέψω να παραθέσετε από την επιστολή του Γ.Ι. Μισκέβιτς που μου γράφτηκε: "ΟΛΑ οι εκδόσεις των βιβλίων του που βγήκαν μετά το θάνατο του Γ. Ι. Περελμάν ΑΦΟΡΟΥΝ από όλους τους ανεύθυνους συντάκτες και εκδότες". Τονίστηκε από τον συντάκτη της επιστολής. Προσθέτουμε μόνο ότι ο "γιατρός ψυχαγωγικών επιστημών" πέθανε στις 16 Μαρτίου 1942. από την πείνα στον πολιορκημένο Λένινγκραντ.

Αλλά ήθελα να καταλάβω την ερώτηση «Πόσο κοστίζει ο αστραπής;» Γιατί αυτό είναι το όνομα ενός από τα κεφάλαια του βιβλίου του Perelman.

Η πρώτη σοβαρή μελέτη της αστραπής πήρε ο μεγάλος Αμερικανός Benjamin Franklin, για κάποιο λόγο θεωρούμενος ένας από τους Αμερικανούς προέδρους στη χώρα μας. Δεν ήταν, αλλά απέθανε το όνομά του πειραματικά αποδεικνύοντας την ηλεκτρική φύση μιας καταιγίδας.

Τότε δεν ήταν εύκολο να το κάνεις. Δεν υπήρχαν ουρανοξύστες, αεροπλάνα και ούτε ένα μπαλόνι δεν εφευρέθηκε. Και έπρεπε να παραλάβει ουράνιο ηλεκτρισμό κυριολεκτικά στα χέρια για πειράματα. Πράγματι, στον πρώτο ηλεκτρικό πυκνωτή εκείνης της εποχής, μια τράπεζα Leiden, μία από τις δύο πλάκες ήταν το χέρι του πειραματιστή.

Χρησιμοποιώντας ένα παιδικό παιχνίδι που ονομάζεται χαρταετός, ο πειραματιστής εισήγαγε έναν αγωγό σε ένα βροχοθύελλο, φόρτωσε ένα βάζο Leyden και στη συνέχεια το σύγκρινε με το ίδιο βάζο φορτισμένο με μια ηλεκτρική μηχανή.

Η συμπεριφορά των κονσερβών ήταν ίδια. Δεν υπήρχε καμία αμφιβολία: η απαλλαγή από κεραυνούς είναι ηλεκτρικής φύσης. Προσδιόρισε ακόμη ότι τα συνηθέστερα σύννεφα φέρουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα πειράματα του Franklin ήταν εξαιρετικά επικίνδυνα, αλλά, πέρα ​​από τα πολύ ενδιαφέροντα επιστημονικά δεδομένα, οδήγησαν στην εφεύρεσή του ενός κεραυνό.

Ένας άλλος Αμερικανός, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), θεωρείται ένας από τους βασικούς ιδρυτές της επιστήμης της ηλεκτρολογίας. Στα τελευταία χρόνια της ζωής του, ο ίδιος αφιερώνεται στα ζητήματα της μεταφοράς ισχύος ενέργειας σε απόσταση με υψηλή τάση.

Για την επίλυση των προβλημάτων απομόνωσης των συστημάτων υψηλής τάσης, χρειάστηκε μια γεννήτρια παλμών υψηλής τάσης. Αυτό χτίστηκε από αυτόν. Αυτή η γεννήτρια θα μπορούσε να δημιουργήσει έναν τεχνητό κεραυνό με δυναμικό 120 kilovolts. Ωστόσο, υπάρχει μια επιστημονική μέθοδος που ονομάζεται παρέκταση, η οποία σας δίνει τη δυνατότητα να διανείμετε συμπεράσματα από παρατηρήσεις σε κάποιες συνθήκες για παρόμοια φαινόμενα σε άλλους. Παρόλο που η μέθοδος αυτή δεν είναι τελείως τέλεια αλλά συχνά δεν μπορεί να εφαρμοστεί στην επιστήμη.

Στις ΗΠΑ, η μονεταριστική μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά για την αξιολόγηση όλων και όλων. "Μοιάζετε με χιλιάδες δολάρια", λέει ο αρχηγός του γραμματέα του. Ένας πιανίστας ασφαλίζει τα δάχτυλά του για ένα εκατομμύριο δολάρια. Και η αξιολόγηση του ταλέντου ενός ποδοσφαιριστή σε δολάρια είναι γνωστή από καιρό ακόμη και στους οπαδούς μας. Για λόγους σαφήνειας, ο Ya.I. Perelman, κατά την εκτίμηση της απόρριψης κεραυνού, χρησιμοποιεί αυτήν την πολύ αποτελεσματική μέθοδο, που εφευρέθηκε στον Νέο Κόσμο.

Διαβάζουμε τα αρχικά δεδομένα από τον Ya. I. Perelman: "Εδώ είναι ο υπολογισμός (στον οποίο χρωστάμε τον νεκρό αμερικανό ηλεκτρολόγο μηχανικό Steinmets) Η τάση κατά τη διάρκεια μιας εκκένωσης κεραυνών καθορίζεται σε περίπου 5 εκατομμύρια βολτ. Το ρεύμα υπολογίζεται σε 10.000 αμπέρ. "

Κατ 'αρχήν, γνωρίζοντας την ένταση τάσης και ρεύματος οποιασδήποτε εγκατάστασης, είναι εύκολο να υπολογίσετε την ισχύ της πολλαπλασιάζοντας αυτά τα δεδομένα. Με τον πολλαπλασιασμό της ισχύος κατά την κατανάλωση, λαμβάνουμε την κατανάλωση ενέργειας. Όλα αυτά ισχύουν για αστραπή. Αλλά πόσο διαρκεί το φλας αυτής της γιγάντιας ηλεκτρικής σπίθας; Μπορεί αυτή τη φορά να μετρηθεί;

Αποδεικνύεται ότι δεν είναι τόσο δύσκολο. Ο αγγλικός φυσικός Γ. Wheatstone πρότεινε τη χρήση ενός δίσκου ταχείας περιστροφής για το σκοπό αυτό, αλλά με μια συγκεκριμένη, προκαθορισμένη ταχύτητα. Μια λάμψη αστραπής, φωτίζοντας αυτή τη δισκέτα για μια στιγμή, θα καταγράψει πόσους βαθμούς ο δίσκος αυτός έχει μετατοπιστεί. Γνωρίζοντας τον αριθμό των στροφών του δίσκου, η μετατροπή του χρόνου δεν είναι δύσκολο να γίνει, αν και η απαλλαγή από κεραυνούς διαρκεί μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Είναι πολύ πιο δύσκολο να ληφθούν οι υπολογισμένες ηλεκτρικές παράμετροι του κεραυνού. Μετά από όλα, ένας κεραυνοβόλος μπορεί να φανταστεί ως φορτισμένος πυκνωτής, αλλά όταν εκφορτιστεί, τα ρεύματα και η τάση του αλλάζουν εκθετικά στο χρόνο, δηλαδή, η λειτουργία του εκθετικού.

Οι συντάκτες του Perelman παρέχουν άλλα δεδομένα. Το μέγιστο ρεύμα τους είναι 200 ​​χιλιάδες αμπέρ και το δυναμικό τους είναι 50 εκατομμύρια βολτ. Διαχωρίζουν την προκύπτουσα ισχύ στο μισό, εξηγώντας τη χρήση τους από αυτούς για να υπολογίσουν το μέσο δυναμικό. Η χρήση στους υπολογισμούς τους για κάποιο λόγο του μέγιστου ρεύματος και του λανθασμένα υπολογισμένου δυναμικού οδηγεί φυσικά σε λανθασμένα αποτελέσματα. Επομένως, η υπολογιζόμενη ενέργεια σύμφωνα με το Steinmets δεν μπορεί να γίνει αποδεκτή λόγω άγνωστων δεδομένων που λαμβάνονται από οπουδήποτε και τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από τους εκδότες είναι λανθασμένα. Είναι δυνατόν να υπολογιστεί η ενέργεια που καταναλώνεται από κεραυνούς χωρίς να καταφεύγουμε στις μεταβαλλόμενες παραμέτρους της. Αποδεικνύεται ότι είναι δυνατόν.

Στο βιβλίο του εξαιρετικού ερευνητή κεραυνών Β. Schonland, αναφέρεται μια άλλη παράμετρος - η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται από κεραυνό κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης. "Σε μεμονωμένα εγκεφαλικά επεισόδια (κεραυνούς), ένα φορτίο από 2 έως 10 μενταγιόν συνήθως εξουδετερώνεται". Ο υπολογισμός αυτής της παραμέτρου είναι απλοποιημένος, επειδή ένα κρεμαστό κόσμημα δεν είναι τίποτε άλλο παρά ένα δεύτερο αμπέρ. Μια άλλη παράμετρος - η τάση ενός κεραυνού, υπολογίζουν οι επιστήμονες, επειδή δεν είναι ακόμη δυνατή η μέτρησή τους. Σύμφωνα με τον B. Schonland, "εκτιμάται ότι αυτή η τάση είναι τουλάχιστον 100 εκατομμύρια βολτ."

Ας κάνουμε τους υπολογισμούς μας για αυτό.Ας υποθέσουμε ότι η ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που καταναλώνεται κατά την εκκένωση του συνηθισμένου κεραυνού είναι 5 coulombs (Αυτό είναι κάτι μεταξύ 2 και 10). Στη συνέχεια, όταν πολλαπλασιάζουμε τα coulombs κατά βολτ, έχουμε 500 εκατομμύρια βατ-δευτερόλεπτα ή 140 κιλοβατώρες. Και με ένα μέσο τιμολόγιο στη Ρωσία σε 2 ρούβλια ανά κιλοβατώρα, το κόστος σε ρούβλια θα ανέρχεται σε 280 ρούβλια. Για ένα τόσο εντυπωσιακό φαινόμενο, το ποσό είναι πολύ μικρό. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο υπολογισμός του C. Steinmets και των εκδοτών του Perelman κατά τη μεταφορά τους σε σύγχρονα τιμολόγια ηλεκτρικής ενέργειας έδωσε αποτελέσματα 30 και 2800 ρούβλια, αντίστοιχα. Το αποτέλεσμα που ελήφθη είναι πιο κοντά στο αποτέλεσμα του Steinmets, αλλά εξακολουθεί να διαφέρει από αυτό με μια τάξη μεγέθους, δηλ. 10 φορές! Σε άλλα θέματα, αυτό εξηγείται εύκολα από το γεγονός ότι οι επόμενοι επιστήμονες υπολογίζουν το δυναμικό νέφους όχι στα 5 εκατομμύρια βολτ, αλλά στα 100 εκατομμύρια, και πήραμε το φορτίο σύννεφο από το ανώτατο όριο.

Πρέπει να γίνει δεκτό ότι οι υπολογισμοί μας δεν έχουν επιστημονική αξία. Απλώς δηλώνουν ρητώς ότι ένα τέτοιο τεράστιο φαινόμενο, όπως η ατμοσφαιρική ηλεκτρική ενέργεια, δεν είναι έντασης ενέργειας και είναι απίθανο να βρει ποτέ πρακτική χρήση ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Εξάλλου, μια μηνιαία κατανάλωση ενέργειας των 140 kWh "τεμαχίζεται" με ηλεκτρικούς μετρητές μόνο για το φωτισμό του κλιμακοστασίου ενός πολυώροφου κτιρίου.

Είναι απαραίτητα αυτά τα αποτελέσματα για τους σύγχρονους ηλεκτρολόγους; Φυσικά χρειάζονται, αλλά μόνο για να μην προσπαθήσουμε να ασχοληθούμε με τη χρήση της ατμοσφαιρικής ηλεκτρικής ενέργειας στη βιομηχανία και τη γεωργία. Είναι οικονομικά ασύμφορη και πολύ επικίνδυνη. Ας παραθέσουμε από ένα από τα έργα του αμερικανικού μετεωρολόγου L. Betten: "Όλως παράξενα, ο κεραυνός, που είναι υποχρεωτικό χαρακτηριστικό οποιουδήποτε καταιγισμού, σκοτώνει περισσότερους ανθρώπους από οποιοδήποτε άλλο φαινόμενο του καιρού, εκτός από απροσδόκητες πλημμύρες".

Παρακολουθώντας λάμψεις κεραυνού που φωτίζουν μεγάλους χώρους, κάθε λογικός άνθρωπος πρέπει να καταλάβει ότι αυτή η ενέργεια, σπαταλημένη όλη τη νύχτα στη βεράντα και στο διαμέρισμά του, τελικά πληρώνεται από αυτόν και θα πρέπει να αγωνίζεται για εξοικονόμηση ενέργειας πηγές φωτός. Η καταστροφική φύση του κεραυνού προκαλείται από τη βραχεία διάρκεια της διαδικασίας με μεγάλη ισχύ και μοιάζει με έκρηξη οικιακού αερίου σε ένα σπίτι όπου καταναλώνεται μεγάλο μέρος φυσικού αερίου σε σόμπες αερίου. Έτσι μια μικρή διαρροή αερίου σε ένα από τα διαμερίσματα, τα οποία μαζί με τον αέρα είναι ένα εκρηκτικό μείγμα, οδηγεί σε τραγωδίες σε όλο το σπίτι.

Θα πρέπει να αποτίσουμε φόρο τιμής στον Ch.P. Steinmets, τον ιδρυτή ενός τέτοιου υπολογισμού, και να υπενθυμίσουμε στους προετοιμασμένους αναγνώστες ότι και αυτός είναι ο συντάκτης μιας συμβολικής μεθόδου για τον υπολογισμό των ηλεκτρικών κυκλωμάτων AC. Και κοστίζει πολύ.

Διαβάστε επίσης:Ατμοσφαιρική ηλεκτρική ενέργεια ως νέα πηγή εναλλακτικής ενέργειας