Vad kostar blixtnedslaget?

En gång i en begagnad bokhandel kom jag över en bok av I. Perelman “Entertaining Physics” från utgåvan 1924. Tryckt på brunt papper (och var kom det goda papperet ifrån efter inbördeskriget) och hade en undertexter - "Paradoxer, pussel, uppgifter, experiment, intrikata frågor och berättelser från fysikområdet." Av någon anledning har denna undertext i efterföljande utgåvor från barndomen av en bok som är välkänd för mig försvunnit. Bara för nyfikenheten ville jag ta reda på vad som har förändrats i boken under de senaste 75 åren. Hemma hade jag den tjugosekunders upplagan av denna allmänt kända studentungdomsbok. Men vetenskap och teknik under denna tid stagnerade inte.

Mitt intresse för Ya.I. Perelman upphettades av den nyligen publicerade boken av G. Mishkevich om livet och arbetet för en enastående vetenskaplig populariserare. ”Matematikens sångare, fysikens bard, astronomens poeter” var mycket efterfrågad i landet, nyligen jordbrukare och bakåt, och hade just börjat sin resa in i antalet avancerade och kulturella stater i världen. Och Perelmans roll i denna utveckling var långt ifrån den sista. I sina böcker hjälpte kvick underhållning, vetenskaplig säkerhet och till och med nåd, även under hans skolår, den mest begåvade delen av den unga generationen att välja sin framtida livsväg i vetenskapens tjänst.

I en biografibok noterades det på något sätt under tiden att Ya.I. Perelman 1916 arbetade på ett särskilt möte med den ryska regeringen om bränsle och, "i samband med det beklagliga tillståndet för vedvärme i Petrograd," föreslog han första gången i vårt land att byta till sommartid. Att man använder klockhänderna för att spara energi på belysning har länge varit känt för alla. Men hur veden sparades kunde jag inte förstå.

Detta faktum intresserade mig så mycket att jag bestämde mig för att fråga författaren till biografiboken om den. I en av historierna i boken som jag köpte, när jag beräknade energiförbrukningen för ett blixtnedslag, skilde sig uppgifterna mellan Perelman och efterföljande utgåvor, som släpptes efter populariserarens död, nästan hundra gånger!

Ett brev skickades och svaret kom och satte allt på sin plats. När det gäller att rädda ved var förklaringen mycket tydlig - under första världskriget brände ved som bränsle i pannanläggningarna i S: t Petersburg. Det är anledningen till att de sovjetiska maktens första år började leta efter en ny typ av bränsle för elektrifiering av landet (GOELRO-plan). Sedan uppmärksammade de torv.

Beträffande inkonsekvensen i beräkningarna, låter jag er citera från G.I. Mishkevichs brev skrivet till mig: "ALLA utgåvor av hans böcker som kom ut efter Yas död. I. Perelman KORRUPTERAS av alla typer av ansvarslös redaktörer och förlag." Betonas av författaren till brevet. Vi lägger bara till att "Doctor of Entertaining Sciences" dog den 16 mars 1942. från hunger i den beleirade Leningrad.

Men jag ville ta reda på frågan "Hur mycket kostar blixtnedslag?" För det kallas ett av kapitlen i boken till Perelman.

Den första allvarliga studien av blixtar gjordes av den stora amerikanen Benjamin Franklin, som av någon anledning ansågs vara en av de amerikanska presidenterna i vårt land. Det var han inte, men han odödliggjorde sitt namn genom att experimentellt bevisa en elektrisk natur i åska.

Då var det inte lätt att göra. Det fanns inga skyskrapor, flygplan och till och med en ballong uppfanns inte. Och det krävdes att få himmelsk elektricitet bokstavligen i händerna för experiment. Faktum är att i den första elektriska kondensatorn på den tiden, en Leiden-bank, var en av de två plattorna av experimenteraren hand.

Genom att använda en barnleksak som heter en drake, införde experimentet en konduktör i en åsklöja, laddade en Leyden-burk och jämförde sedan den med samma burk laddad med en elektrisk maskin.

Burkarnas beteende var identiskt. Det fanns ingen tvekan: blixtnedslaget är elektriskt till sin natur. Han bestämde till och med att moln oftast har en negativ elektrisk laddning. Franklins experiment var extremt farliga, men de förutom mycket intressanta vetenskapliga data ledde till hans uppfinningen av en blixtstång.

En annan amerikan, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), anses vara en av de viktigaste grundarna av vetenskapen om elektroteknik. Under de sista åren av sitt liv ägnade han sig åt frågorna om kraftöverföring av energi till ett avstånd med högspänning.

För att lösa problemen med isolering av högspänningssystem behövde han en högspänningspulsgenerator. Detta byggdes av honom. Denna generator kan skapa en konstgjord blixtnedslag med en potential på 120 kilovolt. Det finns emellertid en vetenskaplig metod som kallas extrapolering, som låter dig distribuera slutsatser från observationer under vissa förhållanden över liknande fenomen i andra. Även om denna metod är långt ifrån perfekt, men ofta kan ingenting annat tillämpas på vetenskapen.

I USA används ofta den monetaristiska metoden för att utvärdera allt och allt. "Du ser ut som tusen dollar," säger chefen till sin sekreterare. En pianist försäkrar fingrarna för en miljon dollar. Och bedömningen av en fotbollsspelares talang i dollar har länge varit känd även för våra fans. För att klargöra, vid utvärdering av ett blixtnedslag använder Ya.I. Perelman denna mycket effektiva metod, uppfunnet i den nya världen.

Vi läser de ursprungliga uppgifterna från Ya. I. Perelman: ”Här är beräkningen (som vi är skyldig den nyligen avlidna amerikanska elektrotekniker Steinmets). Spänningen under ett blixtnedslag bestäms till cirka 5 miljoner volt. Strömmen beräknas till 10.000 ampere. "

I princip, med kunskap om spänningen och strömstyrkan för varje installation, är det lätt att beräkna dess effekt genom att multiplicera dessa data. Genom att multiplicera kraften med dess förbrukning får vi energiförbrukning. Allt detta gäller för blixtnedslag. Men hur länge håller den här enorma elektriska gnistens blixt? Kan denna tid mätas?

Det visar sig inte så svårt. Den engelska fysikern C. Wheatstone föreslog att använda en snabbt roterande skiva för detta ändamål, men med en viss, förutbestämd hastighet. Ett blixtnedslag som lyser upp denna disk ett ögonblick kommer att spela in hur många grader den här skivan har skiftat. Att känna till antalet varv på hårddisken är tidkonvertering inte svårt att göra, även om blixtnedslaget bara varar tusentals sekund.

Det är mycket svårare att få de beräknade elektriska parametrarna för blixt. När allt kommer omkring kan ett åskväder föreställas som en laddad kondensator, men när den urladdas ändras dess strömmar och spänning exponentiellt i tid, det vill säga exponentens funktion.

Perelman-redaktörer tillhandahåller annan information. Deras maximala blixtström är 200 tusen ampere och potentialen är 50 miljoner volt. De delar den resulterande kraften i halva och förklarar användningen av dem för att beräkna den genomsnittliga potentialen. Användningen i deras beräkningar av någon anledning av den maximala strömmen och den felaktigt beräknade potentialen leder naturligtvis till felaktiga resultat. Så den beräknade energin enligt Steinmets kan inte accepteras på grund av uppgifterna från ingenstans, och resultaten som erhållits av redaktörerna är felaktiga. Är det möjligt att beräkna den energi som förbrukas av blixtnedslaget utan att ta till dess ändrade parametrar. Det visar sig vara möjligt.

I boken till den enastående forskaren av blixtar B. Schonland rapporteras en annan parameter - mängden el som förbrukas av blixtnedslag under en urladdning. "I enskilda slag (blixtnedslag) neutraliseras vanligtvis en laddning på 2 till 10 hänge." Beräkningen för denna parameter förenklas, eftersom en hänge är inget annat än en ampere sekund. En annan parameter - spänningen i åska, beräknar forskare, för det är ännu inte möjligt att mäta den. Enligt B. Schonland "beräknas denna spänning vara minst 100 miljoner volt."

Låt oss göra våra beräkningar för detta.Låt oss anta att mängden el som förbrukas vid utsläpp av vanlig blixt är själva 5 coulombs (detta är något mellan 2 och 10). När vi multiplicerar coulombs med volt får vi 500 miljoner watt-sekunder eller 140 kilowattimmar av allt. Och med en genomsnittlig tullsats i Ryssland till 2 rubel per kilowatt-timme kommer kostnaderna för rubel att uppgå till 280 rubel. För ett sådant formidabelt fenomen är mängden mycket liten. Observera att beräkningen av C. Steinmets och redaktörerna för Perelman vid överföring till moderna elavgifter gav resultat på 30 respektive 2800 rubel. Vårt resultat ligger närmare Steinmets-resultatet, men det skiljer sig fortfarande från det med en storleksordning, dvs. 10 gånger! I andra frågor förklaras detta lätt av det faktum att efterföljande forskare uppskattar molnpotentialen inte till 5 miljoner volt, utan till 100 miljoner, och vi tog molnladdningen från taket.

Det måste medges att våra beräkningar inte har något vetenskapligt värde. De förklarar helt enkelt illustrativt att ett sådant formidabelt fenomen som atmosfärisk elektricitet inte är energikrävande och att det sannolikt aldrig kommer att bli praktiskt användbart som elkälla. När allt kommer omkring slås en energiförbrukning på 140 kWh per månad av elektriska meter endast för att tända trapphuset i en byggnad med flera våningar.

Är dessa resultat nödvändiga för moderna elektriker? Naturligtvis behövs de, men bara för att inte försöka hantera användningen av atmosfärisk elektricitet i industri och jordbruk. Det är ekonomiskt olönsamt och mycket farligt. Vi citerar från ett av arbetena från den amerikanska meteorologen L. Betten: "Konstigt nog, blixt, som är ett obligatoriskt attribut för alla åskväder, dödar fler människor än något annat väderfenomen, utom för oväntade översvämningar."

Iakttagande av blixtnedslag som lyser upp stora utrymmen, bör alla förnuftiga personer förstå att denna energi, som slösas ut hela natten i hans veranda och lägenhet, slutligen betalas av honom och bör sträva efter energibesparande ljuskällor. Blixtens destruktiva natur orsakas av den korta processen med hög effekt och liknar en explosion av inhemsk gas i ett hus där mycket gas vanligtvis konsumeras i gas spisar. Så en liten gasläcka i en av lägenheterna, som tillsammans med luften är en explosiv blandning, leder till tragedier i hela huset.

Vi bör hylla Ch.P. Steinmets, initiativtagaren till en sådan beräkning, och för att påminna förberedda läsare att han också är författaren till en symbolisk metod för att beräkna växelströmskretsar. Och det kostar mycket.

Läs också:Atmosfärisk el som en ny källa till alternativ energi