Рассмотрим как получить электричество из земли

Добрый день, эксперты-электрики!

Имя мое Саша, и меня мучает вот такой вопрос. Сегодня в сети можно накопать кучу материала на тему, как «матушка Земля» способна обеспечить нас дармовым электричеством, а негодяи нефтяники и атомщики (монополисты) не дают развития технологиям, так как это может перевернуть весь мир.

В общем, слышали вы что-нибудь о том, может ли электрическое и магнитное поле Земли стать источником дешевой электроэнергии? Спасибо за внимание!

Катушка Тесла в работе

Ответ читателю

Спасибо Вам, Александр, за очень интересный вопрос. Данная тема, поверьте, волнует не только Вас, но и большое количество жителей наше планеты, в том числе и автора данного материала и причин тому несколько.

• Во-первых, это постоянный рост цен на энергоносители, что очень сильно толкает вверх инфляцию на прочие товары, из-за чего мы вынуждены вращаться как белки в колесе, постоянно наращивая производства, плюс современные банковские системы, но не будем об этом.
• Во-вторых, многим не дает покоя окутанная тайной биография знаменитого сербского изобретателя Никола Тесла, который, по слухам, смог построить полноценную электростанцию, которая смогла обеспечить электрической энергией, взятой из эфира, целы город, но технологию заблокировали царившие в то время в Америке промышленники.
• В-третьих, существуют рабочие схемы, которые мы и обсудим сегодня, а, как известно, все, что работает, можно усовершенствовать.

В интернете можно найти огромное количество видео, в которых домашние умельцы демонстрируют свои установки, которые в качестве источника энергии используют магнитное и электрическое поле Земли. Кто-то даже умудряется такие агрегаты продавать, но видеть в работе подобные устройства нам не приходилось, что, однако, не отрицает их реального существования.

Ходят слухи, что некая швейцарская компания, чье название автор успешно позабыл, официально продает за баснословные деньги компактные аппараты, с условием обслуживания только ее специалистами, компактные установки, способные обеспечивать электричеством полноценный дом со всеми приборами в нем.

Однако стоит понимать, что большинство таких фото и видео материалов являются подделками, с целью получения выгоды или славы, а отговорки, мол, выложить схемы устройств не можем, так как тут же изобретателей «прессанут» спецслужбы, можно считать лишь отговорками. При желании в интернет можно запустить что угодно, и вычистить это полностью будет нереально, хотя отрицать до конца теорию заговора, мы не хотим. Мало ли…

Но все это лирика, давайте поговорим, что мы можем соорудить своими руками, и может ли такая энергия пригодиться в быту.

Что правда, а что миф

Пробуем зажечь лампочку

Итак, можно ли получить электричество, использовав электрическое магнитное поле Земли?

Теоретически да! Земля – это, по сути, один огромный конденсатор, имеющий сферическую форму.

• На внутренней поверхности планеты происходит накопление отрицательного заряда, тогда как на наружной – положительного.
• Изолятор между ними – это атмосфера, через которую постоянно протекает ток, а разница потенциалов при этом сохраняется;
• Потерянные заряды восстанавливаются за счет магнитного поля, являющегося, по сути, генератором.

Как же извлечь электричество из этой нехитрой схемы? Устройство должно состоять из следующих элементов:

• Катушка Тесла (эмиттер) — генератор высоковольтный, который позволяет электронам покидать проводник;
• Проводник;
• Контур заземляющий, соединенный с проводником.

Дальнейшая инструкция в теории проста! В идеале, нам осталось подключиться к полюсу генератора и позаботится о качественном заземлении, но…

• Самая высока точка установки, где располагается эмиттер, должна расположиться на такой высоте, чтобы потенциал электрического поля Земли, а точнее его разница, поднимал электроны вверх по проводнику.
• Эмиттер, в виде ионов, станет их высвобождать в атмосферу и будет это происходить до тех пор, пока уровень потенциалов не сравняется.
• К такой цепи могут подключаться потребители тока, причем их количество будет зависеть от мощности катушки Тесла.
• Да, чуть не забыли! Нужно учесть высоту всех заземленных проводников в округе (деревья, металлические столбы, высотки и прочее) и сделать установку выше их всех, что делает затею практически нереальной к исполнению.

Что можно попробовать сделать

Давайте разберем два простейших способа, как добыть энергию из земли.

Принцип гальванической пары

Наша задача, найти разность потенциала, и в земле это сделать проще всего, так как она состоит из газов, воды и минеральных веществ. Грунт – это множество твердых частиц, между которыми находятся пузырьки воздуха и молекулы воды.

Элементарная единица почвы – мицелла. Это глинисто-гумусовый комплекс, обладающий разностью потенциалов. Эти частицы накапливают заряды по тому же принципу, что и вся планета, поэтому в почве постоянно протекают электрохимические реакции. И наша задача подключится к этой «сети».

Использовать можно два электрода, сделанных из разных металлов (медь и оцинкованное железо), то есть будет использоваться принцип, как в обычной солевой батарейке. Помимо гальванической пары нам потребуется электролит (раствор соли).

• Погружаем электроды в грунт где-то на полметра, на расстоянии в 25 сантиметров друг от друга.
• Устанавливаем вокруг кусок трубы нужного диаметра, чтобы оградить остальную почву от электролита, так как уровень соли не позволить расти в месте поливки никаким растениям.
• Готовим насыщенный водный раствор соли и проливаем им землю между электродами.
• Подключаем к выводам вольтметр спустя минут 15 и видим, что прибор показывает напряжение в 3В.

Итого, к полученному источнику питания можно подключить маломощную светодиодную лампу. Показания вольтметра будет разниться в зависимости от плотности грунта, его влажности и прочих показателей, так что на разных участках результаты будут отличными.

Способ с заземлением

Если ваш частный дом оборудован нормальным контуром заземления, то знайте, что часть потребляемого вами тока уходит через него в грунт, особенно если включено сразу много электроприборов.

В результате этого процесса, между нулевым проводом вашей сети и заземляющим возникает разница потенциалов, составляя от 15 до 20 Вольт. Подключив к ним низковольтную лампочку, вы заставите ее светиться

Интересно знать! Данный ток не будет регистрироваться электрическим счетчиком, так как фактически он через него уже прошел.

Схему можно усовершенствовать, установив трансформатор и выровняв тем напряжение. А включив в схему аккумулятор, можно запасать энергию, что позволит использовать схему, когда остальные приборы в доме «молчат».

Вариант рабочий, но подходит он только для частных домовладений, так как в квартирах нет нормального заземления, а использование водопроводных труб для этого законодательно запрещено. Тем более нельзя использовать для подключения землю и фазу, так как заземление окажется под напряжением в 220В – цена такого опыта, возможно, чья-то жизнь.

Вывод

Итак, поле электрическое нашей планеты, безусловно, может послужить практически неисчерпаемым источником энергии, но официально извлекать ее пока не научились и в этом направлении ведутся многие разработки. Не стоит забывать, что многие законы физики человек так и не объяснил, и ориентируется по теориям, которые периодически нарушаются.  А что озвученные нами схемы, то они малоэффективны, но при желании вы можете поэкспериментировать. На этом все! Надеемся, материал был Вам полезен!

Электричество из земли — зеленая энергрия и Plant-e

Для многих компаний, чья деятельность основана на разработке новых технологий по производству электрической энергии, является целью получение альтернативных источников ее образования. Одной из таких фирм является голландское предприятие Plant-e. Его разработчики добились определенных успехов в использовании процесса фотосинтеза некоторых растений.

Процесс получения «зеленой» энергии имеет схожие моменты с общеизвестным школьным экспериментом. Тогда в клубень картофеля вставлялись электроды, с помощью которых можно было получить некоторое количество электрического тока. Но, технология разработанная компанией несколько сложнее школьного опыта.

Она была представлена осенью 2014 года в одном из гамбургских парков. Разработанный проект получил название «Звездное небо». Его смысл заключался в том, что живые растения служат источниками питания для 300 обычных светодиодных светильников. Данный эксперимент был продемонстрирован собравшимся на презентацию в тот осенний день.

Помимо проекта «Звездное небо», фирма-разработчик предлагает ряд систем питания точек доступа к сети Wi-Fi, электрических модулей для установки на крыши домов. Также, она занимается разработкой и производством зарядных устройств для различных мобильных устройств, источников питания, дорожных знаков, и т.д. Все разработки получали электрическую энергию от живых растений. Немаловажным фактором является то, что растениям не причинялся даже малейший вред.

Специалисты фирмы Plant-e настаивают на революционности технологии, в связи с тем, что используемый метод абсолютно безопасен с точки зрения экологии. Тем более имеется возможность использования обширных площадей болот и рисовых полей для производства электрической энергии в промышленных масштабах там. Этот метод актуален для территорий, где имеется ее недостаток.

Как получают электричество из почвы земли и болот с растениями

Технология получения электричества из земли и растений построена на использовании своеобразного аккумулятора, который представляет собой квадратный пластиковый контейнер. Его внутреннее пространство разделено на две части ионоселективной мембраной, которая служит проводником ионов водорода к катоду.

Как это работает:

Одна часть контейнера содержит в себе аэробную катодную камеру. Вторая же часть – анаэробную анодную камеру. К аноду направляются свободные электроны, подаваемые по внешней цепи на катод. Результатом соединения водорода с кислородом в катодной камере является образование воды, и в последствии электрический ток.

Успех этой технологии стал возможен, благодаря тому, что в ходе фотосинтеза солнечная энергия проходит путь преобразования посредством листьев в органические вещества. После этого они выводятся через корни в увлажненную почву земли.

Пример использования:

Некоторая часть органики уходит на обеспечение растением процессов жизнедеятельности Другая часть, которая осталась в воде, перерабатывается микроорганизмами. Результатом является образование большого количества свободных электронов, которые участвуют в производстве электрической энергии. Другими словами, электроды, находящиеся в увлажненной почве, притягивают свободные электроны, и вырабатывают электрический ток.

Исполнительный директор компании М. Элдер, считает, что один квадратный метр площади сада, оснащенный соответствующим оборудованием, способен вырабатывать порядка 28 кВт/ч в год. Подобная технология может быть эффективной при использовании на площадях размером 100 кв. м., с учетом того, что они засажены плодовыми деревьями или на них расположится тепличное хозяйство.

В планах компании есть проект по использованию в аналогичных целях территории занимаемой болотами. Специалисты Plant-e планируют использование в водно-болотных угодьях специальных труб, в которых будет происходить процессы аналогичные происходящим в пластиковом контейнере. Опытный образец уже создан и после проведения испытаний и доработки поступит в свободную продажу.

Электричество из земли своими руками

Затраты на электроэнергию растут с каждым повышением тарифов. И если городские жители для уменьшения финансовых трат сокращают лишнее потребление электроэнергии, то владельцы частных домов имеют возможность дополнительно получать электричество из земли.

Получаем бесплатное электричество из земли

Вопрос эффективности

Получение электричества из земли окутано мифами – в Интернет регулярно выкладываются материалы на тему получения бесплатной электроэнергии за счет использования неисчерпаемого потенциала электромагнитного поля планеты. Однако многочисленные видео, на которых самодельные установки добывают ток из земли и заставляют сиять многоваттные лампочки или крутиться электромоторы, являются мошенническими. Если бы получение электричества из земли было настолько эффективно, атомная и гидроэнергетика давно ушли бы в прошлое.

Однако бесплатное электричество добыть из земной оболочки вполне реально и сделать это можно своими руками. Правда, полученного тока хватит только на светодиодную подсветку или на то, чтобы не торопясь подзарядить мобильное устройство.

Напряжение из магнитного поля Земли — возможно ли!?

Для получения тока из природной среды на постоянной основе (то есть, исключаем разряды молний), нам необходим проводник и разность потенциалов. Найти разность потенциалов проще всего в земле, которая объединяет все три среды – твердую, жидкую и газообразную. По своей структуре грунт представляет собой твердые частички, между которыми присутствуют молекулы воды и пузырьки воздуха.

Важно знать, что элементарной единицей почвы является глинисто-гумусовый комплекс (мицелла), который обладает определенной разностью потенциалов. Внешняя оболочка мицеллы накапливает отрицательный заряд, внутри нее формируется положительный. За счет того, что электроотрицательная оболочка мицеллы притягивает из окружающей среды ионы с положительным зарядом, в почве беспрерывно протекают электрохимические и электрические процессы. Этим почва выгодно отличается от водной и воздушной среды и дает возможность своими руками создать устройство для добычи электроэнергии.

Способ с двумя электродами

Простейший способ получить в домашних условиях электроэнергию – использовать принцип, по которому устроены классические солевые батарейки, где использована гальваническая пара и электролит. При погружении стержней, выполненных из разных металлов, в раствор соли, на их концах образуется разность потенциалов.

Мощность такого гальванического элемента зависит от целого ряда факторов, включая:

• сечение и длину электродов;
• глубину погружения электродов в электролит;
• концентрацию солей в электролите и его температуру и т.д.

Чтобы получить электричество, требуется взять два электрода для гальванической пары – один из меди, второй из оцинкованного железа. Электроды погружают в грунт приблизительно на глубину в полметра, установив их на расстоянии около 25 см, относительно друг друга. Грунт между электродами следует хорошо пролить раствором соли. Замеряя вольтметром напряжение на концах электродов спустя 10-15 минут, можно обнаружить, что система дает бесплатно ток около 3 В.

Добыча электричества с помощью 2-х стержней

Если провести ряд экспериментов на разных участках, выяснится, что показания вольтметра варьируются в зависимости от характеристик грунта и его влажности, размеров и глубины установки электродов. Для повышения эффективности рекомендуется ограничить при помощи куска трубы подходящего диаметра контур, куда будет заливаться солевой раствор.

Внимание! Требуется использовать насыщенный электролит, а такая концентрация соли делает почву непригодной для роста растений.

Способ с нулевым проводом

Напряжение в жилой дом подается с использованием двух проводников: один из них фаза, второй – нуль. Если дом оборудован качественным заземляющим контуром, в период интенсивного потребления электроэнергии часть тока уходит через заземление в грунт. Подключив к нулевому проводу и заземлению лампочку на 12 В, вы заставите ее светиться, поскольку между контактами нуля и «земли» напряжение может достигать 15 В. И этот ток электросчетчиком не фиксируется.

Добыча электричества с помощью нулевого провода

Схема, собранная по принципу ноль – потребитель энергии – земля, вполне рабочая. При желании для выравнивания колебаний напряжения можно использовать трансформатор. Недостатком является нестабильность появления электричества между нулем и заземлением – для этого требуется, чтобы дом потреблял много электроэнергии.

Обратите внимание! Данный способ добывать даровое электричество пригоден только в условиях частного домовладения. В квартирах нет надежного заземления, а использовать в этом качестве трубопроводы систем отопления или водоснабжения нельзя. Тем более запрещено соединять контур заземления с фазой для получения электричества, так как заземляющая шина оказывается под напряжением 220 В, что смертельно опасно.

Несмотря на то, что такая система задействует для работы землю, ее нельзя отнести к источнику земной электроэнергии. Как добыть энергию, используя электромагнитный потенциал планеты, остается открытым.

Энергия магнитного поля планеты

Земля представляет собой своего рода конденсатор сферической формы, на внутренней поверхности которой накапливается отрицательный заряд, а снаружи – положительный. Изолятором служит атмосфера – через нее проходит электрический ток, при этом разность потенциалов сохраняется. Утерянные заряды восполняются за счет магнитного поля, которое служит природным электрогенератором.

Как получить на практике электричество из земли? По сути, необходимо подсоединиться к полюсу генератора и организовать надежное заземление.

Устройство, получающее электричество из природных источников, должно состоять из следующих элементов:

• проводник;
• заземляющий контур, к которому подсоединен проводник;
• эмиттер (катушка Тесла, высоковольтный генератор, позволяющий электронам покидать проводник).

Схема получения электроэнергии

Верхняя точка конструкции, на которой расположен эмиттер, должна располагаться на такой высоте, чтобы за счет разницы потенциалов электрического поля планеты электроны поднимались по проводнику вверх. Эмиттер их будет освобождать из металла и в виде ионов выпускать в атмосферу. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока потенциал в верхних слоях атмосферы не станет вровень с электрическим полем планеты.

К цепи подключается потребитель энергии, причем чем эффективнее работает катушка Тесла, тем выше сила тока в цепи, тем больше (или мощнее) потребителей тока можно подключить к системе.

Так как электрическое поле окружает заземленные проводники, к которым относятся деревья, здания, различные высотные конструкции, то в городской черте верхняя часть системы должна располагаться выше всех имеющихся объектов. Своими руками создать подобную конструкцию не реально.

Видео по теме:

Из этого следует

Электроэнергия из земли потенциально может быть добыта, но сегодня нет технологий, которые позволяют сделать это эффективно. Если есть свой дом с участком, то можно поэкспериментировать с созданием земляной батареи из листов меди и алюминиевой фольги – чертежи и фотографии легко найти в Интернете. Но практика показывает, что мощность сделанного конденсатора заметно ниже заявленной и конструкция быстро выходит из строя. При этом финансовые затраты на материалы вряд ли когда-либо окупятся.

Получение электроэнергии от земли — Альтернативная энергетика в мире и Украине.

Коммунальные платежи с каждым годом растут в геометрической прогрессии. Поиск альтернативных решений для получения электричества вполне оправдан и затребован, особенно для простого обывателя. Некоторые проблемы, естественно, решает банальная экономия. Но и уровень комфорта при этом падает. Именно поэтому человечество открывает все новые способы получения энергии из альтернативных источников.

Глобальная сеть пестрит информацией о том, как люди в полевых условиях добиваются загорания лампы в 150 Вт или заводят двигатель от земли. Порой такие ролики и статьи приводят к появлению ложных представлений. Не стоит отрицать, что запас электричества в недрах земли и на ее поверхности огромен. Только вот получить ее не так просто. Выделим несколько основных способов получения электричества от земли, которые представляют практическую ценность и могут быть легко воплощены в жизнь.

Получение электроэнергии посредством использования двух стержней

Эта технология получения энергии не имеет никакого отношения к электромагнитному полю Земли. Основа данного способа – процесс взаимодействия гальванических пар, помещенных в солевой раствор. Для проведения эксперимента необходимо взять два металлических стержня (они должны быть сделаны из разных металлов) и погрузить их в солевой раствор. В научных кругах его называют «электролит». В результате такого взаимодействия на концах стержней будет наблюдаться разница потенциалов.

Показатели величины этой разницы будут зависеть от состава раствора, его концентрации и температуры, габаритов стержней и т.д.

Получить энергию при помощи данного метода можно не только из солевого раствора, но и из земли. Здесь тоже понадобится гальваническая пара, то есть два электрода, сделанных из разных металлов. Их следует погрузить в землю. Глубина при этом должна быть не менее полуметра. Расстояние между стержнями – 0,2-0,3 м. Землю между электродами следует полить электролитом. Через 10 минут появление электричества можно определить при помощи вольтметра. Прибор может показывать разные значения – количество тока зависит от многих факторов. Стоит отметить, что этот способ не позволяет получить напряжение более 3 В.

Получение электроэнергии при помощи нулевого провода

Магнитное поле Земли к данному методу тоже не имеет прямого отношения. Суть способа заключается в сборе энергии, которая во время максимального потребления электричества попадает в землю через заземление.

В жилой дом электричество несут два проводника. В случае, когда подсоединен еще один дополнительный проводник, можно наблюдать появление напряжения между ним и нулевым проводником. В данном варианте напряжение колеблется в пределах 15 В. Условие – третий проводник должен быть подключен к мощному заземлению.

 

Интересным в данном случае является тот факт, что напряжение, исходящее от земли и поступающее на нулевой проводник, фиксирующими устройствами не определяется. Но при подключении лампочки на 12 В между этими контактами будет очевидно, что ток есть.

Применить этот метод в условиях многоквартирных домов будет практически невозможно из-за отсутствия мощного заземляющего контура. В условиях частного дома этот способ можно использовать. Подключение производится по схеме: нулевой проводник – нагрузка – поверхность земли.

Обратите внимание на то, что подключать по такой схеме фазный проводник вместо нулевого очень опасно. В этом варианте у вас есть шанс получить от фазы и земли 220 В. Только в этом случае заземляющая шина будет нести смертельную опасность, а прикосновение к ней может стать фатальным.

На практике получить электричество от земли вполне реально, только в очень малых количествах.

Энергетика — Что такое Энергетика?

Энергетика — это область хозяйственно-экономической деятельности, науки и техники, охватывающая энергетические ресурсы, производство, передачу, преобразование, аккумулирование и распределение различных видов энергии.

Целью энергетики является обеспечение производства энергии путем преобразования первичной, природной энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую, энергию.
При этом производство энергии чаще всего происходит в несколько стадий:

• получение и концентрация энергетических ресурсов;
• передача ресурсов к энергетическим установкам;
• преобразование с помощью электростанций первичной энергии во вторичную;
• передача вторичной энергии потребителям.

Суммарное потребление первичной энергии в мире составляет (по состоянию на 1.1.2017):

• нефть — 31,5%,
• уголь — 28%,
• природный горючий газ — 22%,
• биотопливо — 10%,
• АЭС — 5,5%,
• гидроэнергия — 2%,
• прочие источники энергии — 1%.

Топливно-энергетические ресурсы – важнейший фактор мировой политики и успешного развития мировой экономики.
Мировое потребление первичных энергоресурсов оценивается примерно в 10 млрд т нефтяного эквивалента в год.

Энергетика каждого государства функционирует в рамках созданной энергетической системы (энергосистемы), которая представляет собой совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования всех видов энергии, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии, т. е. источников энергоресурсов, электростанций, котлов, турбин, генераторов, бойлеров, линий электропередачи, трансформаторов и потребителей электрической энергии.
Ключевыми показателями деятельности энергосистемы являются установленная мощность электростанций (сумма паспортных мощностей всех генераторов электростанции, которая может меняться в процессе реконструкции действующих генераторов или установки нового оборудования), выработка электроэнергии (как правило, их единичная электрическая мощность бывает от 500 до 1000 и более МВт) и потребление электроэнергии.

Типы энергетики

Энергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную энергетику.

Традиционная энергетика

Традиционная энергетика в начале 21 в. – основной поставщик электроэнергии в мире.
Ее получают на электростанциях (ТЭС, АЭС, ГЭС).

Нетрадиционная энергетика

А к нетрадиционной энергетике относятся возобновляемые источники энергии, включающие преобразование энергии солнечной радиации, внутренней теплоты Земли, энергии ветра, приливов; мини-ГЭС и микроГЭС; технологии получения биотоплива; магнитогидродинамические генераторы (МГД-генераторы), а также нетрадиционные технологии использования традиционных невозобновляемых источников энергии (топлив) – производство синтетического жидкого топлива, водоугольного топлива, технологии по переработке вторичных твердых бытовых отходов, новые энергетические установки или преобразователи (в т. ч. с прямым преобразованием) разных видов энергии в электрическую и тепловую, управляемый термоядерный синтез и др.

Магнитное поле земли и здоровье человека

Сейфулла Р.Д. 
М.: ООО «Самполиграфист», 2013. 120 с.

Магнитное поле Земли в первом приближении представляет собой диполь, полюса которого располагаются рядом с полюсами планеты. Магнитное поле – разновидность электромагнитного поля, создаваемого движущимися электрическими зарядами или токами и оказывающая силовое воздействие на движущиеся заряды или токи. Поле определяет магнитосферу, которая отклоняет частицы солнечного ветра. Они накапливаются в радиационных поясах – двух концентрических областях в форме экватора вокруг Земли. Около магнитных поясов эти частицы могут «высыпаться» в атмосферу и приводить к появлению полярных сияний. Нашу планету окружает магнитное поле, которое существует с момента её формирования. Всё, что находится на Земле подвержено действию невидимых силовых линий этого поля. Именно это обстоятельство заинтересовало нас в большей степени, так как структура и функция Земли, а также и человеческого организма тесным образом связана с наличием электрических зарядов, которые определяют все процессы, связанные с жизнедеятельностью всех организмов, находящихся на её поверхности, в воде, в почве, в воздухе. Земля обладает электрическим и магнитным полем. Вся планета имеет отрицательный заряд, а ионосфера положительный. Линии напряженности электрического поля направлены сверху (от ионосферы) вниз (к Земле). Напряженность поля порядка Е = 120 – 130 в/м. Проведя несложные вычисления был сделан вывод, что в электромагнитном поле Земли заключена колоссальная энергия. Проблема получения энергии из магнитного поля Земли весьма актуальна для человечества. Такой приёмник — генератор был сделан ещё в 1889 году Николой Тесла, но правительство США запретило разглашать эту тайну по коммерческим соображениям. В теле человека имеется своё силовое поле, вследствие протекания крови по сосудам. В здоровом теле человека и в нормальных атмосферных условиях имеется полное соответствие и взаимодействие внешнего и внутреннего магнитных полей. Кроме того, существует магнитное поле Солнца, космических галактик и Земли, которые оказывают своё действие на поведение человека и животных (перелётных птиц, рыб, членистоногих, насекомых), которые безошибочно определяют направления движения на тысячи километров.

Оказалось, что изменение магнитного поля Земли является причиной многих заболеваний, которые лечатся другими способами, что требует особого внимания специалистов и лечащих врачей. Так называемые магнитные бури, в которых принимают участие Солнце, солнечный ветер, а также магнитное поле Земли создают много проблем и являются причиной ненормального поведения человека, в том числе и криминального, а также тяжелейших заболеваний: инсультов мозга, инфарктов миокарда, психических расстройств, ДТП и другого криминального и суицидального поведения, о чем пойдёт речь ниже. Японский врач – исследователь Киочи Накагава обратил внимание в середине ХХ века на то, что дефицит магнитного поля Земли является причиной многочисленных заболеваний, которые он объединил общим названием синдром дефицита магнитного поля Земли . Накагава, а также другие ученые поддержали это открытие и предложили проводить коррекцию магнитного поля при его дефиците, при помощи магнитотерапии, что позволило проводить профилактику и лечение многих заболеваний при помощи компенсации недостающего магнитного поля. Это касается, прежде всего, сердечно-сосудистой системы, которая занимает в настоящее время первое место среди других заболеваний. Дело в том, что каждая молекула в магнитном поле вытягивается и поляризуется. Один её конец становится северным магнитным полюсом, а другой — южным. В таком виде каждая молекула легче вступает в электрохимические реакции и в организме идёт правильный обмен веществ. Резкое усиление магнитного поля при магнитной буре или геомагнитной зоне всегда отрицательно сказывается на самочувствии человека. Однако, отсутствие или ослабление магнитного поля является для организма критической ситуацией. Дополнительным фактором риска является электромагнитный смог (создаваемый компьютерными дисплеями, электробытовыми приборами, TV и другими) уменьшают воздействие на наш организм геомагнитного поля Земли. У вернувшихся из космического полёта космонавтов обнаруживали остеопороз, тяжелую депрессию и другие патологические состояния. Важной составляющей для нормализации физиологических функций является восстановление полярности клеток и активизация работы ферментных систем, а также улучшения кровообращения. Автор в течение 33 лет занимается проблемами спортивной фармакологии со спортсменами высшей квалификации, что требует нестандартных, недопинговых подходов (к подготовке спортсменов экстра — класса) особенно восстановления. Поэтому нас заинтересовала, в своё время, проблема дефицита магнитного поля Земли и соответствующие меры её коррекции для того, чтобы повысить работоспособность физически одарённых спортсменов без применения искусственных стимуляторов. Автор не ставил перед собой задачи процитировать всех авторов, которые занимались проблемами магнитного поля Земли, так как их существует многие тысячи как в нашей стране, так и за рубежом, а попытался продемонстрировать основные тенденции этой проблемы, касающихся здоровья человека.

Издание носит научно-популярный характер. В космосе постоянно работают и накапливают необходимый опыт для межпланетных полётов коллективы отечественных и зарубежных ученых исследователей для перспективы создания постоянно действующих обитаемых станций с человеком и разработки полезных ископаемых.
 

---

Часть I.
Природа магнитного поля Земли и влияние его на человека

Глава 1. Вселенная и строение солнечной системы
Глава 2. Солнечная система во вселенной
Глава 3. Напряженность магнитного поля Земли
Глава 4. Позитивные свойства магнитного поля Земли
Глава 5. Роль магнитного поля в жизнедеятельности человека
Глава 6. Атмосфера Земли
Глава 7. Влияние магнитных бурь на организм человека

Часть II.
Электрические и магнитные свойства при передаче нервного импульса

Глава 8. Поляризация мембраны живой клетке
Глава 9. Живые ткани как источник энергетических потенциалов
Глава 10. Синдром дефицита магнитного поля Земли
Глава 11. Коррекция магнитного поля спортсменов при помощи магнитотерапии
Глава 12. Естественный баланс дефицита магнитного поля Земли
Глава 13. Влияние магнитного поля Земли на космонавтов
Глава 14. Биоэлектрические явления (при эпилепсии) в процессах передачи информации в организме
Глава 15. Патофизиологические причины эпилепсии
Глава 16. Межнейронные связи при передаче информации в организме 
Глава 17. Необходимые условия для нормальной работы ЦНС
Глава 18. Профилактическое действие магнитотерапии при дефиците магнитного поля
Глава 19. О пользе магнитов при дефиците магнитного поля Земли
Глава 20. Перспективы развития цивилизаций

Китай планирует добывать гигаватты энергии из космоса

Мегаватты и гигаватты энергии хотят получать из космоса китайские ученые. Для этого они планируют вывести на геостационарную орбиту огромную электростанцию.

Китай намерен стать первой страной, построившей на околоземной орбите солнечную электростанцию, которая будет передавать собранную энергию на Землю. Для строительства гигантской конструкции будет задействована проектируемая в настоящее время сверхтяжёлая ракета-носитель «Чанчжэн-9».

Станцию решено строить на геостационарной орбите, на высоте 35 786 километров, где она сможет постоянно находиться неподвижно над выбранной точкой Земли, рассказал Лун Лэхао, главный конструктор китайских ракет серии «Чанчжэн-9» на презентации, прошедшей в Гонконге, передает SpaceNews.

Проект предусматривает строительство на орбите больших солнечных панелей, преимуществом такой электростанции станет возможность почти постоянного получения солнечной энергии, независимо от погодных условий.

Энергия солнечных лучей будет преобразовываться в электрический ток, а затем при помощи микроволн или лазерного излучения передаваться на Землю.

По словам Луна, проект должен начаться с небольшого эксперимента по передаче энергии в 2022 году, а к 2030 году на орбиту планируется вывести полноценную электростанцию мегаваттного класса. Коммерческую станцию гигаваттного класса китайские ученые хотят построить на орбите к 2050 году. По их расчетам для этого потребуется более ста запусков сверхтяжелой ракеты «Чанчжэн-9», в ходе которых на орбиту будет доставлено около 10 тыс. тонн конструкций для сборки сооружения.

Ожидается, что суммарная площадь солнечной электростанции составит один квадратный километр.

Лун и Ци Фажэнь, еще один высокопоставленный конструктор китайской космической техники, отметили, что постройка станции будет сопряжена с рядом сложностей. Перед учеными будут стоять задачи сделать станцию экономически оправданной, снизить цену постройки, решить вопросы эффективности и безопасности передачи энергии на Землю.

Подобные идеи ранее не раз предлагались разными странами, в том числе Японией и США, однако до практической реализации их пока не доходило. Проект орбитальной электростанции упоминался в числе китайских космических планов, в 2019 году в городе Чунцин было начато строительство экспериментальной базы для испытания способов беспроводной передачи энергии на расстояние.

Сверхтяжелая ракета «Чанчжэн-9», на которой планируется выводить элементы станции в космос, минувшей весной получила одобрение правительства Китая после нескольких лет разработки.

Планируется, что усовершенствованная версия ракеты сможет выводить на околоземную орбиту до 150 тонн, на отлетную к Луне траекторию от 50 до 53 тонн.

Этим летом внимание мира к китайской космонавтике приковано по причине строительства долговременной орбитальной станции. Десять дней назад с космодрома Цзюцюань на границе китайской провинции Ганьсу и автономного района Внутренняя Монголия был осуществлен запуск ракеты-носителя «Чанчжэн-2F» («Великий поход — 2F») с кораблем «Шэньчжоу-12», на борту которого на орбиту Земли впервые за пять лет отправились китайские тайконавты.

Трое членов экипажа, 56-летний Не Хайшэн, 54-летний Лю Бомин и 45-летний Тан Хунбо станут первыми тайконавтами, которым предстоит осваивать создаваемую на орбите Земли китайскую космическую станцию.

Известно, что срок службы модуля модуля «Тяньхэ» составляет минимум десять лет. Запуск первого экипажа национальной космической станции очень важен для Китая, где 1 июля будет отмечаться 100-летний юбилей коммунистической партии.

Китай с периодичностью раз в несколько лет осуществляет пилотируемые космические миссии, первая из них («Шэньчжоу-1») в тестовом режиме (без людей на борту) была осуществлена в ноябре 1999 года. КНР впервые отправила в околоземное пространство астронавта в октябре 2003 года (Ян Ливэй). Нынешний пилотируемый запуск «Шэньчжоу-12» — первый с октября 2016 года, это будет самый долгий срок непрерывного пребывания (три месяца) китайских космонавтов на орбите.

Геотермальная энергия | Пособие для студентов по глобальному изменению климата

Если бы вы вырыли большую яму прямо в Земле, вы бы заметили, что чем глубже вы войдете, тем выше температура. Это потому, что внутри Земли полно тепла. Это тепло называется геотермальной энергией.

Люди могут получать геотермальную энергию с помощью:

• Геотермальные электростанции, , которые используют тепло из глубины Земли для выработки пара для производства электроэнергии.
• Геотермальные тепловые насосы, которые используют тепло вблизи поверхности Земли для нагрева воды или обеспечения теплом зданий.

Геотермальные электростанции

На геотермальной электростанции скважины пробурены на глубину 1 или 2 миль в землю, чтобы перекачивать пар или горячую воду на поверхность. Вы, скорее всего, найдете одну из этих электростанций в районе, где много горячих источников, гейзеров или вулканической активности, потому что это места, где Земля особенно горячая прямо под поверхностью.

Как это работает

1. Горячая вода под высоким давлением закачивается из глубины под землей через скважину.
2. Когда вода достигает поверхности, давление падает, в результате чего вода превращается в пар.
3. Пар вращает турбину, которая связана с генератором, вырабатывающим электричество.
4. Пар охлаждается в градирне и снова конденсируется в воду.
5. Охлажденная вода закачивается обратно в Землю, чтобы снова начать процесс.

Геотермальные тепловые насосы

Не вся геотермальная энергия поступает от электростанций. Геотермальные тепловые насосы могут делать все — от обогрева и охлаждения домов до обогрева бассейнов. Эти системы передают тепло путем перекачивания воды или хладагента (особого типа жидкости) по трубам чуть ниже поверхности Земли, где температура постоянна от 50 до 60 ° F.

Зимой вода или хладагент поглощают тепло Земли, и насос передает это тепло в здание наверху. Летом некоторые тепловые насосы могут работать в обратном направлении и помогать охлаждать здания.

Как это работает

1. Вода или хладагент движется по петле труб.
2. В холодную погоду вода или хладагент нагреваются, проходя через часть петли, которая находится под землей.
3. Когда он снова поднимается над землей, нагретая вода или хладагент передает тепло в здание.
4. Вода или хладагент охлаждается после передачи тепла. Его перекачивают обратно под землю, где он снова нагревается, снова запуская процесс.
5. В жаркий день система может работать в обратном направлении. Вода или хладагент охлаждают здание, а затем перекачиваются под землю, где дополнительное тепло передается земле вокруг труб.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше о том, как геотермальные тепловые насосы могут обогревать и охлаждать ваш дом.

Интересные факты

• Взгляд в прошлое. Люди использовали геотермальную энергию тысячи лет. Древние римляне, китайцы и индейцы использовали горячие минеральные источники для купания, приготовления пищи и еды.
• Горячие штучки! Большинство людей в Исландии используют геотермальную энергию для нагрева воды и зданий.
• Кольцо Огня. Многие из лучших мест для геотермальной энергии находятся в «Огненном кольце», области в форме подковы вокруг Тихого океана, которая переживает множество землетрясений и извержений вулканов. Это потому, что горячая магма там находится очень близко к поверхности Земли.

Начало страницы

Геотермальная энергия: получение энергии с Земли

Пар выходит из геотермальной электростанции в Исландии.Фото: Wikipedia Commons Тепло в верхних шести милях земной коры содержит в 50 000 раз больше энергии, чем во всех мировых запасах нефти и газа вместе взятых. Несмотря на это изобилие, во всем мире используется только 10 700 мегаватт геотермальной электроэнергии.

Отчасти из-за доминирования нефтяной, газовой и угольной промышленности, которые обеспечивали дешевое топливо, исключая из цен на топливо затраты, связанные с изменением климата и загрязнением воздуха, в освоение геотермальных источников тепла на Земле было инвестировано относительно мало.За последнее десятилетие геотермальная энергия росла едва ли на 3 процента в год.

Примерно половина существующих генерирующих мощностей в мире находится в Соединенных Штатах и ​​на Филиппинах. На Индонезию, Мексику, Италию и Японию приходится большая часть остатка. Всего около 24 стран сейчас преобразуют геотермальную энергию в электричество. Сальвадор, Исландия и Филиппины соответственно получают 26, 25 и 18 процентов своей электроэнергии от геотермальных электростанций.

Потенциал геотермальной энергии для выработки электричества, отопления домов и обеспечения технологическим теплом для промышленности огромен.Среди стран, богатых геотермальной энергией, находятся страны, граничащие с Тихим океаном в так называемом «огненном кольце», включая Чили, Перу, Колумбию, Мексику, США, Канаду, Россию, Китай, Японию, Филиппины, Индонезию и Австралия. Другие богатые геотермией страны включают страны, расположенные вдоль Великой рифтовой долины Африки, такие как Кения и Эфиопия, а также страны Восточного Средиземноморья.

Помимо геотермальной выработки электроэнергии, около 100 000 тепловых мегаватт геотермальной энергии используются напрямую — без преобразования в электричество — для обогрева домов и теплиц, а также в качестве технологического тепла в промышленности.Сюда входит, например, энергия, используемая в горячих ваннах в Японии, а также для обогрева домов в Исландии и теплиц в России.

Междисциплинарная группа из 13 ученых и инженеров, собранная Массачусетским технологическим институтом (MIT) в 2006 году, оценила потенциал геотермальной выработки электроэнергии в США. Опираясь на новейшие технологии, в том числе используемые нефтегазовыми компаниями при бурении и увеличении нефтеотдачи, команда пришла к выводу, что усовершенствованные геотермальные системы могут быть использованы для массового освоения геотермальной энергии.Эта технология включает бурение до слоя горячей породы, разрушение породы и закачку воды в растрескавшуюся породу, а затем извлечение перегретой воды для привода паровой турбины. Команда Массачусетского технологического института отмечает, что с помощью этой технологии Соединенные Штаты имеют достаточно геотермальной энергии, чтобы удовлетворить свои потребности в энергии в 2000 раз.

Хотя эта технология по-прежнему является дорогостоящей, ее можно использовать практически где угодно для преобразования геотермального тепла в электричество. В настоящее время Австралия является лидером в разработке пилотных установок с использованием этой технологии, за ней следуют Германия и Франция.По оценкам специалистов Массачусетского технологического института, чтобы полностью реализовать этот потенциал для Соединенных Штатов, правительству потребуется инвестировать 1 миллиард долларов в геотермальные исследования и разработки в ближайшие годы, что примерно равно стоимости одной угольной электростанции.

Еще до того, как эта захватывающая новая технология получила широкое распространение, инвесторы продвигаются вперед с существующими технологиями. В течение многих лет геотермальная энергия США была в основном ограничена проектом Гейзеры к северу от Сан-Франциско, крупнейшим в мире геотермальным генерирующим комплексом с производственной мощностью 850 мегаватт.Сейчас Соединенные Штаты, в которых генерируется более 3000 мегаватт геотермальной энергии, переживают геотермальный ренессанс. Ожидается, что около 152 электростанций, разрабатываемых в 13 штатах, почти в три раза увеличат геотермальные генерирующие мощности США. Калифорния, Невада, Орегон, Айдахо и Юта лидируют, а также благодаря появлению множества новых компаний в этой области, все готово для масштабного освоения геотермальной энергии в США.

Индонезия, богатая геотермальной энергией, привлекла к себе внимание в 2008 году, когда объявила о плане разработки 6900 мегаватт геотермальных генерирующих мощностей.Филиппины также планируют ряд новых проектов.

Среди стран Великого разлома в Африке, включая Танзанию, Кению, Уганду, Эритрею, Эфиопию и Джибути, Кения является одним из первых лидеров. Сейчас он имеет более 100 мегаватт геотермальных генерирующих мощностей и планирует к 2015 году увеличить его на 1200 мегаватт. Это почти удвоит его текущую электрическую генерирующую мощность, составляющую 1300 мегаватт из всех источников.

Япония, имеющая в общей сложности 535 мегаватт генерирующих мощностей, была одним из первых лидеров в этой области.Теперь, после почти двух десятилетий бездействия, эта страна с богатыми геотермальными ресурсами, давно известная своими тысячами горячих ванн, снова начинает строить геотермальные электростанции.

В Европе в Германии действуют пять небольших геотермальных электростанций и около 150 станций в стадии разработки. Вернер Буссманн, глава Немецкой геотермальной ассоциации, говорит: «Геотермальные источники могут удовлетворить потребности Германии в электроэнергии в 600 раз».

Помимо геотермальных электростанций, геотермальные (грунтовые) тепловые насосы в настоящее время широко используются как для отопления, так и для охлаждения.Они используют преимущества замечательной стабильности температуры Земли у поверхности, а затем используют ее в качестве источника тепла зимой, когда температура воздуха низкая, и источника охлаждения летом, когда температура высокая. Большая привлекательность этой технологии заключается в том, что она может обеспечивать как обогрев, так и охлаждение, при этом потребляя на 25-50 процентов меньше электроэнергии, чем было бы необходимо для обычных систем. В Германии, например, сейчас 178 000 геотермальных тепловых насосов работают в жилых и коммерческих зданиях.Эта база неуклонно растет, так как ежегодно устанавливается не менее 25 000 новых насосов.

По непосредственному использованию геотермального тепла Исландия и Франция являются одними из лидеров. Использование Исландией геотермальной энергии для обогрева почти 90 процентов своих домов привело к тому, что уголь для этого использования практически не использовался. На геотермальную энергию приходится более одной трети общего энергопотребления Исландии. После двух скачков цен на нефть в 1970-х годах во Франции было построено около 70 геотермальных систем отопления, обеспечивающих теплом и горячей водой примерно 200 000 жилых домов.Другие страны, которые имеют обширные геотермальные системы централизованного теплоснабжения, включают Китай, Японию и Турцию.

Геотермальное тепло идеально подходит для теплиц в северных странах. Россия, Венгрия, Исландия и США входят в число многих стран, которые используют его для производства свежих овощей зимой. Поскольку рост цен на нефть приводит к увеличению транспортных расходов на транспортировку свежих продуктов, такая практика, вероятно, станет гораздо более распространенной в ближайшие годы.

Среди 22 стран, использующих геотермальную энергию для аквакультуры, находятся Китай, Израиль и США.В Калифорнии, например, 15 рыбных хозяйств ежегодно производят около 10 миллионов фунтов тилапии, полосатого окуня и сома, используя теплую воду из-под земли.

Горячие подземные воды широко используются как для купания, так и для купания. В Японии 2 800 спа-салонов, 5 500 общественных бань и 15 600 отелей и гостиниц, в которых используется горячая геотермальная вода. Исландия использует геотермальную энергию для обогрева 135 общественных плавательных бассейнов, большинство из которых являются круглогодичными бассейнами под открытым небом. Венгрия отапливает 1200 бассейнов с помощью геотермальной энергии.

Если бы четыре самые густонаселенные страны, расположенные в Тихоокеанском огненном кольце — США, Япония, Китай и Индонезия — вложили бы серьезные средства в разработку своих геотермальных ресурсов, они могли бы легко превратить его в ведущий мировой источник энергии. С консервативной оценкой потенциала только в
Соединенных Штатах и ​​Японии в 240 000 мегаватт выработки легко представить себе мир с тысячами геотермальных электростанций, вырабатывающих около 200 000 мегаватт электроэнергии к 2020 году.Для прямого использования геотермального тепла цель 2020 Plan B составляет 500 000 тепловых мегаватт. В целом геотермальный потенциал огромен.

Адаптировано из главы 5 «Стабилизация климата: переход на возобновляемые источники энергии» в Лестере Р. Брауне, План B 4.0: мобилизация для спасения цивилизации .

---

Может ли тепло земной коры стать основным источником энергии? — ScienceDaily

В мире, где потребление энергии растет, наша единственная надежда — развитие новых технологий производства энергии.Хотя используемые в настоящее время возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, имеют свои достоинства, у нас буквально под носом есть гигантский, постоянный и неиспользованный источник энергии: геотермальная энергия.

Для производства электричества из геотермальной энергии необходимы устройства, которые каким-то образом могут использовать тепло земной коры. Недавно группа ученых из Tokyo Tech во главе с доктором Сатико Мацусита достигла большого прогресса в понимании и разработке сенсибилизированных тепловых ячеек (STC), типа батарей, которые могут вырабатывать электроэнергию при температуре 100 ° C или ниже.

Существует несколько методов преобразования тепла в электроэнергию, однако их широкомасштабное применение невозможно. Например, горячие и холодные окислительно-восстановительные батареи и устройства, основанные на эффекте Зеебека, невозможно просто закопать внутри источника тепла и эксплуатировать.

Команда доктора Мацуситы ранее сообщала об использовании STC в качестве нового метода преобразования тепла непосредственно в электрическую энергию с использованием сенсибилизированных красителем солнечных элементов. Они также заменили краситель на полупроводник, чтобы система могла работать с использованием тепла вместо света.STC, батарея, состоит из трех слоев, зажатых между электродами: слоя переноса электронов (ETM), слоя полупроводника (германий) и слоя твердого электролита (ионы меди). Короче говоря, электроны переходят из состояния с низкой энергией в состояние с высокой энергией в полупроводнике, становясь термически возбужденными, а затем естественным образом переносятся в ETM. Затем они выходят через электрод, проходят через внешнюю цепь, проходят через противоэлектрод, а затем достигают электролита.Реакции окисления и восстановления с участием ионов меди происходят на обеих границах раздела электролита, в результате чего электроны с низкой энергией переносятся в полупроводниковый слой, так что процесс может начаться заново, замыкая электрическую цепь.

Однако в то время не было ясно, можно ли использовать такую ​​батарею в качестве постоянного двигателя или ток в какой-то момент прекратится. После тестирования команда заметила, что электричество действительно перестало течь через определенное время, и предложила механизм, объясняющий это явление.В основном, ток останавливается, потому что окислительно-восстановительные реакции в слое электролита прекращаются из-за перемещения различных типов ионов меди. Самое главное, и что также удивительно, они обнаружили, что батарея может сама исправить эту ситуацию в присутствии тепла, просто размыкая внешнюю цепь на некоторое время; другими словами, с помощью простого переключателя. «При такой конструкции тепло, обычно считающееся некачественной энергией, стало бы отличным возобновляемым источником энергии», — заявляет Мацусита.

Команда очень взволнована своим открытием из-за его применимости, экологичности и потенциала для решения глобального энергетического кризиса. «Нет страха перед радиацией, нет страха перед дорогой нефтью, нет нестабильности выработки электроэнергии, как если бы мы полагались на солнце или ветер», — отмечает Мацусита. Дальнейшие усовершенствования этого типа батарей будут целью будущих исследований с надеждой однажды решить энергетические потребности человечества, не нанося вреда нашей планете.

История Источник:

Материалы предоставлены Токийским технологическим институтом . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Теперь мы можем получать электроэнергию из тепла Земли с помощью квантового туннелирования

Исследователи придумали способ получения энергии с Земли, превращая избыточное инфракрасное излучение и отработанное тепло в электричество, которое мы можем использовать.

Концепция включает в себя странную физику квантового туннелирования, и ключом к этой идее является специально разработанная антенна, которая может обнаруживать отходы или инфракрасное тепло в виде высокочастотных электромагнитных волн, преобразовывая эти волновые сигналы с квадриллионной долей секунды в прямые плата.

На самом деле здесь, на Земле, тратится много энергии — большая часть солнечного света, попадающего на планету, поглощается поверхностями, океанами и нашей атмосферой.

Это потепление приводит к постоянной утечке инфракрасного излучения, которая, по некоторым оценкам, достигает миллионов гигаватт каждую секунду.

Поскольку инфракрасные волны очень короткие, чтобы использовать их, нам нужны сверхминиатюрные антенны. По мнению международной группы исследователей, стоящих за новым исследованием, именно квантовое туннелирование может обеспечить необходимый прорыв.

«В мире нет коммерческого диода, который мог бы работать на такой высокой частоте», — говорит ведущий исследователь Атиф Шамим из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии. «Вот почему мы обратились к квантовому туннелированию».

Квантовое туннелирование — это хорошо известное явление в квантовой физике, когда частица может пройти через барьер, не имея для этого достаточно энергии.

Один из наиболее часто используемых примеров — мяч, катящийся по холму: в классической физике мячу требуется определенное количество энергии позади него, чтобы подняться на холм и перейти на другую сторону.

Но в квантовой физике мяч может проходить сквозь холм с меньшей энергией благодаря позиционной неопределенности, которая лежит в основе всего квантового.

Как это помогает при создании наноразмерных антенн? Он позволяет электронам проходить через небольшой барьер через туннельное устройство, такое как диод металл-изолятор-металл (MIM), превращая инфракрасные волны в ток по пути.

Ученым удалось создать новую наноантенну в форме галстука-бабочки, расположив тонкую изоляционную пленку между двумя слегка перекрывающимися металлическими плечами, сделанными из золота и титана, что дало им устройство, способное генерировать интенсивные электрические поля, необходимые для работы туннеля.

(KAUST)

«Самой сложной задачей было наноразмерное перекрытие двух антенных плеч, которое требовало очень точного выравнивания», — говорит один из исследователей, Гаурав Джаясвал из KAUST.

«Тем не менее, объединив хитрые приемы с передовыми инструментами на предприятии по нанотехнологиям KAUST, мы достигли этого шага».

Недавно созданный диод MIM смог успешно улавливать инфракрасное излучение при нулевом приложенном напряжении, поэтому он включается только при необходимости.

В то время как обычные солнечные панели могут собирать только небольшую часть спектра видимого света, возможность использовать все это избыточное инфракрасное излучение также будет представлять собой революционный сдвиг в производстве энергии, «переломный момент», по словам исследователей. .

Более того, в отличие от солнечных электростанций, эти энергоуборочные комбайны могут работать круглосуточно в любую погоду. Другие ученые работают над решением той же проблемы с разных точек зрения.

Несмотря на огромные перспективы, на данный момент это всего лишь еще один шаг на пути к пониманию этого, и впереди еще много технических проблем — например, в настоящее время антенна не очень энергоэффективна.

«Это только начало — проверка концепции», — говорит Шамим.

Однако со временем технология может иметь огромное значение. «Мы могли бы подключить миллионы таких устройств для увеличения общего производства электроэнергии», — добавляет он.

Исследование опубликовано в журнале « Materials Today Energy ».

Энергетический баланс Земля-атмосфера

Энергетический баланс Земля-атмосфера — это баланс между поступающей энергией от Солнца и исходящей энергией от Земли. Энергия, выделяемая Солнцем, излучается в виде коротковолнового света и ультрафиолетовой энергии. Когда он достигает Земли, часть отражается обратно в космос облаками, часть поглощается атмосферой, а часть поглощается поверхностью Земли.

Обучающий урок: консервы

Однако, поскольку Земля намного холоднее Солнца, ее энергия излучения намного слабее (длинноволновая) инфракрасной энергии.Мы можем косвенно увидеть, как эта энергия излучается в атмосферу в виде тепла, поднимающегося с горячей дороги, создавая мерцание в жаркие солнечные дни.

Энергетический баланс Земля-атмосфера достигается за счет того, что энергия, полученная от Солнца , уравновешивает энергии, потерянной Землей обратно в космос. Таким образом, Земля поддерживает стабильную среднюю температуру и, следовательно, стабильный климат. Если взять за основу 100 единиц солнечной энергии, то энергетический баланс будет следующим:

В верхней части атмосферы — входящая энергия от солнца уравновешивается исходящей энергией от земли.

Входящая энергия		Исходящая энергия
Шт.	Источник	шт.	Источник
+100	Коротковолновое излучение Солнца.	-23	Коротковолновое излучение, отраженное облаками обратно в космос.
		-7	Коротковолновое излучение, отраженное земной поверхностью в космос.
		-49	Длинноволновое излучение атмосферы в космос.
		-9	Длинноволновое излучение облаков в космос.
		-12	Длинноволновое излучение от поверхности Земли в космос.
+100	Всего входящих	-100	Всего исходящих

Сама атмосфера — Энергия, поступающая в атмосферу, уравновешивается исходящей энергией из атмосферы.

Входящая энергия		Исходящая энергия
Шт.	Источник	шт.	Источник
+19	Поглощенное коротковолновое излучение газами в атмосфере.	-9	Длинноволновое излучение, испускаемое облаками в космос.
+4	Коротковолновое излучение, поглощенное облаками.	-49	Длинноволновое излучение, испускаемое в космос газами в атмосфере.
+104	Поглощенное длинноволновое излучение от поверхности земли.	-98	Длинноволновое излучение, излучаемое на поверхность земли газами в атмосфере.
+5	От конвективных течений (поднимающийся воздух нагревает атмосферу).
+24	Конденсация / осаждение водяного пара (тепло выделяется в атмосферу в результате процесса).
+156	Всего входящих	-156	Всего исходящих

На поверхности земли — поглощенная энергия уравновешивается высвобожденной энергией.

Входящая энергия		Исходящая энергия
Шт.	Источник	шт.	Источник
+47	Поглощенное коротковолновое излучение солнца.	-116	Длинноволновое излучение, испускаемое поверхностью.
+98	Поглощенное длинноволновое излучение газов в атмосфере.	-5	Отвод тепла конвекцией (поднимающийся теплый воздух).
		-24	Тепло, необходимое для процессов испарения и сублимации, и поэтому удаляется с поверхности.
+145	Всего входящих	-145	Всего исходящих

Поглощение инфракрасного излучения, пытающегося уйти с Земли обратно в космос, особенно важно для глобального энергетического баланса. Поглощение энергии атмосферой хранит больше энергии у своей поверхности, чем если бы атмосферы не было.

Средняя температура поверхности Луны, у которой нет атмосферы, составляет 0 ° F (-18 ° C).Напротив, средняя температура поверхности Земли составляет 59 ° F (15 ° C). Этот эффект нагрева называется парниковым эффектом.

Потепление теплицы усиливается ночью, когда небо затянуто облаками. Тепловая энергия Земли может улавливаться облаками, что приводит к более высоким температурам по сравнению с ночами с чистым небом. Воздуху не дают охладиться так сильно при пасмурной погоде. Под частично облачным небом часть тепла может уйти, а часть остается в ловушке. Ясное небо позволяет максимально охладиться.

1. Солнце дает энергию

Учение об энергии Солнца поддерживается пятью ключевыми концепциями:

а. Солнечный свет, достигающий Земли, может нагревать землю, океан и атмосферу. Часть этого солнечного света отражается обратно в космос поверхностью, облаками или льдом. Большая часть солнечного света, который достигает Земли, поглощается и нагревает планету.

г. Когда Земля излучает столько же энергии, сколько поглощает, ее энергетический баланс находится в равновесии, а средняя температура остается стабильной.

г. Наклон оси Земли относительно ее орбиты вокруг Солнца приводит к предсказуемым изменениям продолжительности светового дня и количества солнечного света, получаемого на любой широте в течение года. Эти изменения вызывают годовой цикл времен года и связанные с ним изменения температуры.

г. Постепенные изменения вращения Земли и орбиты вокруг Солнца изменяют интенсивность солнечного света, получаемого в полярных и экваториальных регионах нашей планеты. По крайней мере, за последний 1 миллион лет эти изменения происходили в 100000-летних циклах, которые привели к ледниковым периодам и более коротким теплым периодам между ними.

e. Значительное увеличение или уменьшение выработки солнечной энергии вызовет нагрев или охлаждение Земли. Спутниковые измерения, сделанные за последние 30 лет, показывают, что выход солнечной энергии изменился незначительно и в обоих направлениях. Считается, что эти изменения в солнечной энергии слишком малы, чтобы быть причиной недавнего потепления, наблюдаемого на Земле.

Энергия Солнца управляет климатической системой

Солнце согревает планету, управляет гидрологическим циклом и делает возможной жизнь на Земле.Количество солнечного света, получаемого на поверхности Земли, зависит от отражательной способности поверхности, угла наклона Солнца, солнечного излучения и циклических изменений орбиты Земли вокруг Солнца.

Фундаментальная наука о солнечной энергии и ее роль в климате Земли могут быть поняты учащимися средних школ, но сложность энергетического баланса Земли остается областью активных научных исследований. Таким образом, эта тема одновременно элементарна и сложна.

Этот принцип связан с Принципом энергетической грамотности 2: Физические процессы на Земле являются результатом потока энергии через систему Земли.

Покажите студентам основы механики климатической системы

Понимание роли солнечной радиации в климатической системе Земли может помочь нам понять важные концепции, такие как:

Причины времен года.

На этом рисунке показан наклон земной оси, вызывающий смену времен года. (Примечание: расстояние и диаметр НЕ в масштабе.)

Происхождение: Это изображение было создано Rhcastilhos и размещено на Wikimedia Commons.Автор этого изображения опубликовал его в открытом доступе.
Повторное использование: Этот элемент является общественным достоянием и может использоваться повторно без ограничений.

Времена года вызваны наклоном оси Земли. Наклонная ось означает, что северная и южная части Земли не получают равного количества солнечной радиации (энергии на единицу площади). Когда южное полушарие наклонено к солнцу, в южном полушарии лето, а в северном — зима.(Принцип 1c)

Причины возникновения ледниковых периодов.

Ледниковые периоды были вызваны изменениями в распределении солнечной радиации, полученной по поверхности Земли. Траектория орбиты Земли непостоянна. Вариации орбитальной траектории Земли вызывают изменение солнечного излучения, достигающего любой точки на поверхности Земли. (Принцип 1d)

Как количество энергии, излучаемой солнцем (яркость солнца), изменяется с течением времени.

Выход солнца непостоянен.Его светимость (общая энергия, излучаемая солнцем) увеличивалась с течением геологического времени и незначительно изменяется в более коротких временных масштабах.

Почему недавнее потепление климата не было вызвано увеличением выработки солнечной энергии.

Выделение солнечной энергии не изменилось в достаточной степени за последние десятилетия, чтобы учесть повышение температуры, которое наблюдалось в то же время. (Принцип 1e)

Большинство видов энергии, которые используют люди, получают из солнечной энергии.

Многие формы энергии, которые люди используют, в конечном итоге получают из солнечной радиации, такие как продукты питания, углеводороды (например, нефть и природный газ), энергия ветра, гидроэлектроэнергия и, конечно же, солнечная энергия.

Помогая студентам понять эти идеи

На этом рисунке показан вид изменений орбиты Земли (так называемые циклы Миланковича) за 1 000 000 лет и их влияние на солнечное воздействие. Нижняя кривая показывает циклы недавних ледниковых периодов.

Происхождение: Это изображение было создано Робертом А. Роде на основе общедоступных данных и включено в проект «Искусство глобального потепления».
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях, если вы указываете авторство и предлагаете любые производные работы по аналогичной лицензии.

В большинстве программ и стандартов естественнонаучного образования упоминается роль солнца в обеспечении энергией системы Земли, но часто несогласованно.Сезоны и их важность в формировании сезонных погодных условий и миграции животных можно преподавать в начальной школе, а затем не возвращаться к ним в течение многих лет, если вообще.

Более того, студенты всех возрастов, в том числе студенты колледжей и взрослые, испытывают трудности с пониманием того, что вызывает смену времен года. Помимо осевого наклона, факторы, которые играют роль в ментальных моделях людей, включают веру в то, что Земля вращается вокруг Солнца по вытянутой эллиптической траектории; заблуждение относительно относительных размеров, движения и расстояния Земли от Солнца; как распространяется свет; длина обращения Земли вокруг Солнца; и даже период вращения.Одна из стратегий смягчения этого распространенного заблуждения состоит в том, чтобы обеспечить адекватное рассмотрение «причин времен года» в старшей школе, когда учащиеся имеют достаточный опыт в области геометрии и физики, чтобы усвоить концепции (McCaffrey & Buhr, 2008).

Количество солнечной энергии, получаемой Землей, соответствует естественному 11-летнему циклу Солнца, состоящему из небольших подъемов и падений, без чистого увеличения с 1950-х годов. За тот же период глобальная температура заметно повысилась.Поэтому крайне маловероятно, что Солнце вызвало наблюдаемую тенденцию к потеплению глобальной температуры за последние полвека. Изображение из НАСА.

Происхождение: Изображение из НАСА, с https://climate.nasa.gov/faq/14/is-the-sun-causing-global-warming/
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может быть использован повторно свободно без ограничений.

стойкое заблуждение состоит в том, что недавнее потепление климата связано с изменениями поступающей солнечной энергии, а не с увеличением выбросов парниковых газов.Эту проблему можно решить, изучив данные о солнечной энергии и сравнив их с данными о глобальной температуре. Данные ясно показывают, что освещенность Солнца не коррелирует с температурой Земли.

Прекрасные объяснения этому можно найти в Skeptical Science: Sun and Climate: Moving in the Other Directions и с графикой из Bloomberg: Что на самом деле согревает мир? Этот привлекательный график составлен на основе данных НАСА и выходных данных модели.

Реализация этих идей в вашем классе

Солнечное излучение — это основная энергия, управляющая нашей климатической системой, и почти все климатические и биологические процессы на Земле зависят от солнечного излучения.Солнечная энергия необходима для многих процессов на Земле, включая нагревание поверхности, испарение, фотосинтез и атмосферную циркуляцию. Таким образом, изучение того, как Солнце питает различные процессы на Земле, может быть частью многих типов научных курсов. Многие научные концепции, относящиеся к этому принципу, могут быть реализованы путем поощрения сезонных наблюдений, участия в гражданских научных программах со студентами (таких как GLOBE) и периодического пересмотра основ того, как количество и интенсивность солнечной энергии влияет на климат Земли.

Способам, которыми энергия Солнца управляет климатической системой, можно научить с самого базового уровня и выше с помощью самых сложных научных подходов.

Интегрирующие решения — Научные концепции, относящиеся к солнечному излучению, могут быть расширены, чтобы включить солнечную энергетику и технологии, включая солнечные печи, пассивное солнечное проектирование, солнечную тепловую энергию и солнечное электричество. Это может помочь повысить осведомленность об альтернативах использованию ископаемого топлива и создать форум для обсуждения решений по изменению климата, которые наше общество может принять.

Учебные материалы из коллекции CLEAN На этом рисунке показано, как белый лед отражает солнечный свет, в то время как более темная океанская вода поглощает солнечный свет. Это называется альбедо или отражательной способностью.

Происхождение: Кредит изображения: NASA
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может быть повторно использован без ограничений.

Средняя школа

• Глобусы и другие физические модели могут использоваться, чтобы показать наклон земной оси и то, как это влияет на распределение солнечного света в разные сезоны, например, в «Мой угол охлаждения: влияние расстояния и наклона».
• Введение в климат Земли — этот урок представляет собой введение в климат Земли и охватывает ключевые принципы, касающиеся уникального климата Земли, атмосферы, а также региональных и временных климатических различий.
• Чувствуете себя авантюристом? Amazing Albedo — это практическое занятие, которое включает в себя измерение температуры поверхностей разного цвета.

Средняя школа

• Приложение Climate: A Balancing Act позволяет учащимся настраивать параметры, влияющие на энергетический баланс Земли: входящую солнечную радиацию, эффект альбедо, парниковый эффект и исходящую радиацию.
• Студенты могут узнать, как орбитальные циклы и ледниковые периоды хорошо коррелируют с климатическим апплетом Milankovitch Cycles.
• Этот инструмент интерактивной визуализации Seasons может стать основой для открытого исследования того, как солнечная радиация изменяется в зависимости от местоположения и сезона.
Видео
• The Solar Influence: Climate Change, выпущенное Национальными академиями, может помочь подтвердить доказательства того, что солнечная активность составляет , а не , вызывая глобальное потепление.

Родственные педагогические методы:

Колледж

Найдите занятия и наглядные пособия для преподавания этой темы

Поиск по классу: средняя школа старшая школа введение колледж высший колледж поиск все классы

Список литературы

Какова роль Солнца в изменении климата? — НАСА предлагает понятный, но авторитетный взгляд на то, почему солнечная активность, солнечные циклы и солнечные пятна не связаны с сегодняшним потеплением климата.У НАСА есть соответствующая статья, в которой развенчивается миф о надвигающемся ледниковом периоде.

Солнце и климат: движение в противоположных направлениях Эта страница веб-сайта Skeptical Science дает четкие ответы на общие вопросы и неправильное понимание изменения климата.

Что на самом деле согревает мир? — На этом анимированном изображении сравниваются различные воздействия, действующие на климат Земли. Климатические изменения, вызванные изменением орбиты, яркостью Солнца и вулканическими выбросами, сравниваются с эффектом выбросов парниковых газов.Графика очень интересная, а данные взяты из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS).

McCaffrey & Buhr, 2008: Разъяснение климатической путаницы. — Статья в журнале Physical Geography о распространенных заблуждениях в климатологии.

Дополнительные ресурсы

Видео об этом принципе

Инклюзивное руководство для преподавателей климата

ПОЛУЧЕНИЕ ЭНЕРГИИ ОТ МАТЕРИ-ЗЕМЛИ

Современный мир построен на человеческом соперничестве.Мы сравниваем себя с внешностью, успехами, способностями + талантами других людей + мы стремимся быть лучше других, даже когда мы пытаемся сделать сознательное усилие, чтобы не делать этого. В конце концов, это соревнование сводится к одному ~ энергии.

Мы, как и все живые существа, несем энергию, которая полностью влияет на наши отношения + поведение. Когда у нас много энергии, мы сильнее, позитивнее + сияем . Есть две разные силы, с помощью которых мы можем заряжать нашу энергию ~ Земля + другие люди.Только один из этих вариантов в конечном итоге полезен + полезен.

Подумайте об этом так: когда вы черпаете энергию у другого человека, вы забираете ее у него, истощая его энергию. Пока вы чувствуете себя сильным и полным жизни, люди вокруг вас могут чувствовать себя усталыми, несчастными или истощенными. Есть много способов, которыми мы забираем энергию у людей: аргументы, привлечение негативного внимания, запугивание и т. Д. Помните уроки физики? Энергия не может быть создана или уничтожена, она просто преобразует .Его можно передавать + делить между всеми живыми существами. Добровольная отдача энергии оказывает на ваше тело совершенно иное воздействие, чем получение ее от вас. Важно признать ваш способ использования + накопления энергии, чтобы мы могли научиться создавать ее из правильных источников.

Получить энергию от самой Земли очень просто .