Was ist das wissenschaftliche Prinzip der Erdung?

- Dec 10, 2019-

In der Umgebung des menschlichen direkten Kontakts ist die Erde die größte negativ geladene Entität. Ausgehend vom Meeresspiegel steigt das Potenzial mit jedem Meter Anstieg um etwa 200 V (200 V / M). Dies ist eine wenig bekannte, aber bestätigte wissenschaftliche Tatsache. Bei mehreren Kilometern begann sich der Anstieg der atmosphärischen vertikalen Spannung zu verlangsamen. Steigen Sie weiter, die potenzielle Erhöhung pro Meter wird auf 150 V und dann auf 100 V reduziert. In einer Höhe von rund 100 Kilometern steigt das Potenzial nicht mehr.

Wenn das Wetter klar und der blaue Himmel wolkenlos ist, kann die Potentialdifferenz von der Oberseite der Luftschicht (Ionosphäre genannt, weil die Luft ionisiert ist, also Leitfähigkeit hat) zum Boden 250000 bis 500000 Volt betragen. Stellen Sie sich das System als zwei Leiter vor, einer mit einem Potential von 0 V (Masse) und der andere mit einer Höhe von etwa 100 km (62,5 Meilen) mit einem Potential von 250000 bis 500000 V.

Bei sonnigem Wetter ist die Luftleitfähigkeit nicht gut (insbesondere in Bodennähe), aber es ist nicht das perfekte Isoliermedium. Ein kleiner Elektronenstrom entweicht zu Boden und erzeugt etwa 1 Mikroampere Strom pro Quadratkilometer

(ca. 1 Mikrowatt pro Quadratmeter Verlustleistung). Dies ist der sogenannte klare Wetterfluss, ein kleiner Teil eines großräumigen Naturphänomens, das als "global atmospheric circuit" bezeichnet wird.

Der globale atmosphärische Stromkreis wird hauptsächlich von Kumulonimbus geladen. Im Falle eines Sturms erzeugen Kumulonimbuswolken einen elektrischen Strom von ungefähr 1 Ampere und erreichen die Oberfläche. Es gibt ungefähr 1000 bis 2000 Gewitter pro Sekunde auf der Welt und insgesamt 5000 Blitzschläge pro Minute. Infolgedessen fließen kontinuierlich etwa 1000 bis 2000 Ampere Strom zu negativ geladenen Oberflächen. Die gleiche Menge positiver Ladung fließt zur oberen Oberfläche der Wolke. Der Strom fließt kontinuierlich in die Ionosphäre von Cumulonimbus, um sicherzustellen, dass er an sonnigen Tagen auf den Boden fließt.

Stellen Sie sich ein Staubteilchen vor, das 2 Meter über der Erdoberfläche in der Luft schwebt. Das Potential in dieser Höhe beträgt 400 Volt. Das Partikel wird eine positive Ladung annehmen (kollidiert mit Partikeln in der Umgebungsluft) und ein Potential von 400 Volt aufrechterhalten. Wenn das Teilchen auf 400 Meter ansteigt, erhält es eine Ladung, die sein Potential bei 800 Volt hält. Unabhängig von der Höhe entspricht die Ladung des Partikels dem Potential der spezifischen Höhe.

Stellen Sie sich einen großen Mann in Laufschuhen vor. Ihre Füße sind nicht mehr als einen Zentimeter über dem Boden und Ihr Kopf hat ein Luftpotential von etwa 400 Volt. Da Sie ein Leiter sind, ist Ihr Potential der Durchschnitt des Oberflächenpotentials und des Potentials bei 2 m, ungefähr 200 V (es gibt einen Strom auf der Oberfläche Ihres Körpers von Ihrem Kopf zu Ihren Füßen). Wenn Sie in der zweiten Etage der Wohnung, etwa 4 Meter über dem Boden, wohnen, selbst wenn Sie ohne Laufschuhe auf dem Brett stehen, beträgt das Potenzial Ihrer Füße 800 Volt und das Potenzial Ihres Kopfes 1200 Volt. Ihr durchschnittliches Potential liegt bei 1000 Volt! Das ist nicht niedrig. Je höher Sie leben, desto höher ist das Potenzial für den Boden.


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