पौधे ग्रह के विद्युत क्षेत्र से ऊर्जावान होते हैं। पौधे बिजली पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं. पौधों की वृद्धि को प्रोत्साहित करने के लिए उपकरण

मृदा विद्युतीकरण और कटाई

कृषि पौधों की उत्पादकता बढ़ाने के लिए मानवता लंबे समय से मिट्टी की ओर रुख कर रही है। तथ्य यह है कि बिजली पृथ्वी की ऊपरी कृषि योग्य परत की उर्वरता बढ़ा सकती है, यानी उसकी निर्माण क्षमता को बढ़ा सकती है बड़ी फसल, वैज्ञानिकों और चिकित्सकों के प्रयोग लंबे समय से सिद्ध हो चुके हैं। लेकिन इसे बेहतर कैसे किया जाए, इसकी खेती के लिए मिट्टी के विद्युतीकरण को मौजूदा प्रौद्योगिकियों से कैसे जोड़ा जाए? ये वो समस्याएं हैं जिनका अब भी पूरी तरह समाधान नहीं हो पाया है. साथ ही, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि मिट्टी एक जैविक वस्तु है। और इस स्थापित जीव में अयोग्य हस्तक्षेप से, विशेष रूप से बिजली जैसे शक्तिशाली साधन से, आप इसे अपूरणीय क्षति पहुंचा सकते हैं।

मिट्टी का विद्युतीकरण करते समय, वे सबसे पहले, पौधों की जड़ प्रणाली को प्रभावित करने का एक तरीका देखते हैं। आज तक, बहुत सारे डेटा जमा किए गए हैं जो दिखाते हैं कि मिट्टी से गुजरने वाला एक कमजोर विद्युत प्रवाह पौधों में विकास प्रक्रियाओं को उत्तेजित करता है। लेकिन क्या यह जड़ प्रणाली और उसके माध्यम से पूरे पौधे पर बिजली की सीधी कार्रवाई का परिणाम है, या मिट्टी में भौतिक रासायनिक परिवर्तनों का परिणाम है? लेनिनग्राद वैज्ञानिकों ने समस्या को समझने की दिशा में एक निश्चित कदम उठाया।

उनके द्वारा किये गये प्रयोग बहुत ही परिष्कृत थे, क्योंकि उन्हें एक गहरे छुपे हुए सत्य का पता लगाना था। उन्होंने छेद वाली छोटी पॉलीथीन ट्यूबें लीं जिनमें मकई के पौधे लगाए गए। ट्यूबों को पोषक तत्व के घोल से भरा गया था जिसमें अंकुरों के लिए आवश्यक पदार्थों का एक पूरा सेट था। रासायनिक तत्व. और इसके माध्यम से, रासायनिक रूप से निष्क्रिय प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करके, 5-7 μA/sq का प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह पारित किया गया था। सेमी. आसुत जल मिलाकर कक्षों में घोल की मात्रा समान स्तर पर बनाए रखी गई। हवा, जिसकी जड़ों को सख्त ज़रूरत थी, एक विशेष गैस कक्ष से व्यवस्थित रूप से (बुलबुले के रूप में) आपूर्ति की गई थी। पोषक तत्व समाधान की संरचना की लगातार एक या दूसरे तत्व - आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड के सेंसर द्वारा निगरानी की गई थी। और दर्ज किए गए परिवर्तनों के आधार पर, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि जड़ों द्वारा क्या और कितनी मात्रा में अवशोषित किया गया था। रासायनिक तत्वों के रिसाव के अन्य सभी रास्ते अवरुद्ध कर दिए गए। समानांतर में, एक नियंत्रण संस्करण काम करता था, जिसमें सब कुछ बिल्कुल समान था, एक चीज के अपवाद के साथ - समाधान के माध्यम से कोई विद्युत प्रवाह पारित नहीं किया गया था। और क्या?

प्रयोग शुरू हुए 3 घंटे से भी कम समय बीत चुका था, और नियंत्रण और इलेक्ट्रिक वेरिएंट के बीच अंतर पहले ही सामने आ चुका था। उत्तरार्द्ध में, जड़ों द्वारा पोषक तत्वों को अधिक सक्रिय रूप से अवशोषित किया गया था। लेकिन शायद समस्या जड़ों में नहीं है, बल्कि आयनों में है, जो बाहरी धारा के प्रभाव में समाधान में तेजी से आगे बढ़ने लगे? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, एक प्रयोग में अंकुरों की जैवक्षमता को मापना शामिल था और निश्चित समय पर विकास हार्मोन को "कार्य" में शामिल किया गया था। क्यों? हां, क्योंकि बिना किसी अतिरिक्त विद्युत उत्तेजना के वे जड़ों द्वारा आयन अवशोषण की गतिविधि और पौधों की जैव-विद्युत विशेषताओं को बदल देते हैं।

प्रयोग के अंत में, लेखकों ने निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले: "पोषक तत्व के घोल के माध्यम से एक कमजोर विद्युत प्रवाह पारित करने से जिसमें मकई के पौधों की जड़ प्रणाली डूबी हुई है, पौधों द्वारा पोटेशियम आयनों और नाइट्रेट नाइट्रोजन के अवशोषण पर एक उत्तेजक प्रभाव पड़ता है।" पोषक तत्व समाधान।" तो, क्या बिजली अभी भी जड़ प्रणाली की गतिविधि को उत्तेजित करती है? लेकिन कैसे, किन तंत्रों के माध्यम से? बिजली के मूल प्रभाव के बारे में पूरी तरह से आश्वस्त होने के लिए, उन्होंने एक और प्रयोग किया, जिसमें एक पोषक तत्व का घोल भी था, जड़ें भी थीं, अब खीरे की, और जैव क्षमता भी मापी गई। और इस प्रयोग में, विद्युत उत्तेजना से जड़ प्रणाली की कार्यप्रणाली में सुधार हुआ। हालाँकि, यह अभी भी इसकी कार्रवाई के तरीकों को उजागर करने से बहुत दूर है, हालांकि यह पहले से ही ज्ञात है कि विद्युत प्रवाह का पौधे पर प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष दोनों प्रभाव पड़ता है, जिसके प्रभाव की डिग्री कई कारकों द्वारा निर्धारित होती है।

इस बीच, मृदा विद्युतीकरण की प्रभावशीलता पर शोध का विस्तार और गहनता हुई। आज, इन्हें आम तौर पर ग्रीनहाउस या बढ़ते प्रयोगों में किया जाता है। यह समझ में आने योग्य है, क्योंकि प्रयोगों के दौरान अनजाने में होने वाली गलतियों से बचने का यही एकमात्र तरीका है क्षेत्र की स्थितियाँ, जिसमें प्रत्येक व्यक्तिगत कारक पर नियंत्रण स्थापित करना असंभव है।

मिट्टी के विद्युतीकरण के साथ बहुत विस्तृत प्रयोग एक बार लेनिनग्राद में शोधकर्ता वी. ए. शुस्तोव द्वारा किए गए थे। उन्होंने थोड़ी पॉडज़ोलिक दोमट मिट्टी में 30% ह्यूमस और 10% रेत मिलाया और इस द्रव्यमान के माध्यम से, जड़ प्रणाली के लंबवत, दो स्टील या कार्बन इलेक्ट्रोड (बाद वाले ने बेहतर प्रदर्शन किया) के बीच 0.5 mA/sq के घनत्व के साथ एक औद्योगिक आवृत्ति धारा प्रवाहित की। . देखिए मूली की फसल 40-50% बढ़ गई है। लेकिन समान घनत्व के प्रत्यक्ष प्रवाह ने नियंत्रण की तुलना में इन जड़ फसलों के संग्रह को कम कर दिया। और इसके घनत्व में केवल 0.01-0.13 एमए/वर्ग की कमी आई है। सेमी ने प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते समय प्राप्त स्तर तक उपज में वृद्धि का कारण बना। कारण क्या है?

लेबल किए गए फॉस्फोरस का उपयोग करते हुए, यह पाया गया कि निर्दिष्ट मापदंडों के ऊपर प्रत्यावर्ती धारा पौधों द्वारा इस महत्वपूर्ण के अवशोषण पर लाभकारी प्रभाव डालती है विद्युत तत्व. प्रत्यक्ष धारा का सकारात्मक प्रभाव भी दिखाई दिया। इसका घनत्व 0.01 mA/वर्ग है। सेमी, 0.5 एमए/वर्ग के घनत्व के साथ प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग करते समय प्राप्त उपज के लगभग बराबर प्राप्त हुई थी। देखें, वैसे, परीक्षण की गई चार एसी आवृत्तियों (25, 50, 100 और 200 हर्ट्ज) में से, सबसे अच्छी आवृत्ति 50 हर्ट्ज थी। यदि पौधों को ग्राउंडेड स्क्रीनिंग नेट से ढक दिया गया, तो फसल सब्जी की फसलेंउल्लेखनीय रूप से कमी आई।

कृषि के मशीनीकरण और विद्युतीकरण के अर्मेनियाई अनुसंधान संस्थान ने तंबाकू के पौधों को उत्तेजित करने के लिए बिजली का उपयोग किया। हमने प्रवाहित वर्तमान घनत्वों की एक विस्तृत श्रृंखला का अध्ययन किया क्रॉस सेक्शनजड़ परत. प्रत्यावर्ती धारा के लिए यह 0.1 था; 0.5; 1.0; 1.6; 2.0; 2.5; 3.2 और 4.0 ए/वर्ग। मी, स्थिरांक के लिए - 0.005; 0.01; 0.03; 0.05; 0.075; 0.1; 0.125 और 0.15 ए/वर्ग। मी. 50% चेरनोज़म, 25% ह्यूमस और 25% रेत से युक्त मिश्रण का उपयोग पोषक तत्व सब्सट्रेट के रूप में किया गया था। सबसे इष्टतम वर्तमान घनत्व 2.5 ए/वर्ग है। चर के लिए मी और 0.1 ए/वर्ग। डेढ़ माह तक लगातार बिजली आपूर्ति के साथ एम. इसके अलावा, पहले मामले में तंबाकू के सूखे द्रव्यमान की उपज नियंत्रण से 20% अधिक थी, और दूसरे में - 36% से अधिक।

या टमाटर. प्रयोगकर्ताओं ने अपने मूल क्षेत्र में एक निरंतर विद्युत क्षेत्र बनाया। पौधे नियंत्रित पौधों की तुलना में बहुत तेजी से विकसित हुए, विशेषकर नवोदित चरण में। वे थे बड़ा क्षेत्रपत्ती की सतह, पेरोक्सीडेज एंजाइम की गतिविधि बढ़ गई, और श्वसन बढ़ गया। परिणामस्वरूप, उपज में 52% की वृद्धि हुई, और यह मुख्य रूप से फलों के आकार और एक पौधे पर उनकी संख्या में वृद्धि के कारण था।

मिट्टी से होकर गुजरने वाली सीधी धारा का लाभकारी प्रभाव पड़ता है फलों के पेड़. इसे आई.वी. मिचुरिन ने भी देखा और उनके निकटतम सहायक आई.एस. गोर्शकोव ने इसे सफलतापूर्वक लागू किया, जिन्होंने अपनी पुस्तक "आर्टिकल्स ऑन फ्रूट ग्रोइंग" (मॉस्को, सेल्स्क। लिटरेचर पब्लिशिंग हाउस, 1958) में इस मुद्दे पर एक पूरा अध्याय समर्पित किया। इस मामले में, फलों के पेड़ तेजी से विकास के बचपन (वैज्ञानिक कहते हैं "किशोर") चरण से गुजरते हैं, उनकी ठंड प्रतिरोध और अन्य प्रतिकूल पर्यावरणीय कारकों के प्रति प्रतिरोध बढ़ जाता है, और परिणामस्वरूप, उत्पादकता बढ़ जाती है। निराधार न होने के लिए, मैं दूंगा विशिष्ट उदाहरण. जब दिन के उजाले के दौरान उस मिट्टी से, जिस पर युवा शंकुधारी और पर्णपाती पेड़ उगते थे, एक सीधी धारा लगातार प्रवाहित की गई, तो उनके जीवन में कई उल्लेखनीय घटनाएं घटीं। जून-जुलाई में अनुभवी पेड़अधिक तीव्र प्रकाश संश्लेषण द्वारा प्रतिष्ठित थे, जो मिट्टी की जैविक गतिविधि के विकास को उत्तेजित करने वाली बिजली, मिट्टी के आयनों की गति की गति को बढ़ाने और पौधों की जड़ प्रणालियों द्वारा उनके बेहतर अवशोषण का परिणाम था। इसके अलावा, मिट्टी में प्रवाहित धारा ने पौधों और वातावरण के बीच एक बड़ा संभावित अंतर पैदा कर दिया। और जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह अपने आप में पेड़ों के लिए, विशेषकर युवा पेड़ों के लिए एक अनुकूल कारक है। अगले प्रयोग में, एक फिल्म आवरण के तहत, प्रत्यक्ष धारा के निरंतर संचरण के साथ, वार्षिक पाइन और लार्च अंकुरों के फाइटोमास में 40-42% की वृद्धि हुई। यदि यह विकास दर कई वर्षों तक कायम रही तो इसका कितना बड़ा लाभ होगा, इसकी कल्पना करना कठिन नहीं है।

पौधों और वायुमंडल के बीच विद्युत क्षेत्र के प्रभाव पर एक दिलचस्प प्रयोग यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के प्लांट फिजियोलॉजी संस्थान के वैज्ञानिकों द्वारा किया गया था। उन्होंने पाया कि प्रकाश संश्लेषण जितनी तेजी से होता है, पौधों और वायुमंडल के बीच संभावित अंतर उतना ही अधिक होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि आप किसी संयंत्र के पास एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड रखते हैं और धीरे-धीरे वोल्टेज (500, 1000, 1500, 2500 V) बढ़ाते हैं, तो प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता बढ़ जाएगी। यदि पौधे और वातावरण की क्षमताएं करीब हैं, तो पौधा कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करना बंद कर देता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मिट्टी के विद्युतीकरण पर देश और विदेश में बहुत सारे प्रयोग किए गए हैं। यह पाया गया है कि यह एक्सपोज़र गति को बदल देता है विभिन्न प्रकार केमिट्टी की नमी, कई पदार्थों के प्रसार को बढ़ावा देती है जिन्हें पौधों के लिए पचाना मुश्किल होता है, और विभिन्न प्रकार की बीमारियों को भड़काता है रासायनिक प्रतिक्रिएं, बदले में मिट्टी के घोल की प्रतिक्रिया को बदल देता है। जब मिट्टी में कमजोर धाराओं के साथ विद्युत प्रवाहित किया जाता है, तो उसमें सूक्ष्मजीव बेहतर विकसित होते हैं। विभिन्न प्रकार की मिट्टी के लिए इष्टतम विद्युत प्रवाह पैरामीटर भी निर्धारित किए गए हैं: 0.02 से 0.6 एमए/वर्ग तक। प्रत्यक्ष धारा के लिए सेमी और 0.25 से 0.5 mA/वर्ग तक। प्रत्यावर्ती धारा के लिए देखें. हालाँकि, व्यवहार में, मौजूदा मापदंडों के कारण, समान मिट्टी पर भी, उपज में वृद्धि नहीं हो सकती है। इसे विभिन्न प्रकार के कारकों द्वारा समझाया गया है जो तब उत्पन्न होते हैं जब बिजली मिट्टी और उस पर उगाए गए पौधों के साथ संपर्क करती है। एक ही वर्गीकरण श्रेणी से संबंधित मिट्टी में, प्रत्येक विशिष्ट मामले में हाइड्रोजन, कैल्शियम, पोटेशियम, फास्फोरस और अन्य तत्वों की पूरी तरह से अलग सांद्रता हो सकती है, असमान वातन स्थितियां हो सकती हैं, और, परिणामस्वरूप, इसकी अपनी रेडॉक्स प्रक्रियाएं हो सकती हैं; और आदि। अंत में, हमें वायुमंडलीय बिजली और स्थलीय चुंबकत्व के लगातार बदलते मापदंडों के बारे में नहीं भूलना चाहिए। बहुत कुछ उपयोग किए गए इलेक्ट्रोड और विद्युत प्रभाव की विधि (स्थायी, अल्पकालिक, आदि) पर भी निर्भर करता है। संक्षेप में, प्रत्येक विशिष्ट मामले में आपको प्रयास करने और चयन करने, प्रयास करने और चयन करने की आवश्यकता है...

इन और कई अन्य कारणों से, मृदा विद्युतीकरण, हालांकि यह कृषि संयंत्रों की उत्पादकता बढ़ाने में मदद करता है, और अक्सर काफी महत्वपूर्ण होता है, लेकिन मोटे तौर पर व्यावहारिक अनुप्रयोगमैंने इसे अभी तक नहीं खरीदा है. इसे समझते हुए, वैज्ञानिक इस समस्या के लिए नए दृष्टिकोण तलाश रहे हैं। इस प्रकार, इसमें नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए मिट्टी को विद्युत निर्वहन के साथ इलाज करने का प्रस्ताव दिया गया है - पौधों के लिए मुख्य "व्यंजन" में से एक। ऐसा करने के लिए, मिट्टी और वायुमंडल में प्रत्यावर्ती धारा का एक उच्च-वोल्टेज, कम-शक्ति निरंतर आर्क डिस्चार्ज बनाया जाता है। और जहां यह "काम" करता है, वायुमंडलीय नाइट्रोजन का हिस्सा पौधों द्वारा आत्मसात किए गए नाइट्रेट रूपों में बदल जाता है। हालाँकि, ऐसा निश्चित रूप से होता रहता है छोटा क्षेत्रखेत और काफी महंगे।

मिट्टी में नाइट्रोजन के आत्मसात करने योग्य रूपों की मात्रा बढ़ाने की एक और विधि अधिक प्रभावी है। इसमें सीधे कृषि योग्य परत में बनाए गए ब्रश इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज का उपयोग शामिल है। ब्रश डिस्चार्ज गैस डिस्चार्ज का एक रूप है जो तब होता है वायु - दाबएक धातु की नोक पर जिस पर एक उच्च क्षमता लागू की जाती है। क्षमता का परिमाण अन्य इलेक्ट्रोड की स्थिति और टिप की वक्रता की त्रिज्या पर निर्भर करता है। लेकिन किसी भी स्थिति में, इसे दसियों किलोवोल्ट में मापा जाना चाहिए। फिर रुक-रुक कर और तेजी से मिश्रित होने वाली बिजली की चिंगारियों की एक ब्रश के आकार की किरण टिप की नोक पर दिखाई देती है। यह निर्वहन मिट्टी में निर्माण का कारण बनता है बड़ी मात्राजिन चैनलों में यह गुजरता है सार्थक राशिऊर्जा और, जैसा कि प्रयोगशाला और क्षेत्र प्रयोगों से पता चला है, मिट्टी में पौधों द्वारा अवशोषित नाइट्रोजन के रूपों में वृद्धि में योगदान देता है और, परिणामस्वरूप, उपज में वृद्धि होती है।

मिट्टी की खेती करते समय इलेक्ट्रो-हाइड्रोलिक प्रभाव का उपयोग और भी अधिक प्रभावी होता है, जिसमें पानी में विद्युत निर्वहन (विद्युत बिजली) पैदा करना शामिल होता है। यदि आप मिट्टी के एक हिस्से को पानी के एक बर्तन में रखते हैं और इस बर्तन में विद्युत निर्वहन उत्पन्न करते हैं, तो मिट्टी के कण कुचल जाएंगे, जिससे पौधों के लिए आवश्यक तत्वों की एक बड़ी मात्रा निकल जाएगी और वायुमंडलीय नाइट्रोजन बंध जाएगी। मिट्टी और पानी के गुणों पर बिजली का यह प्रभाव पौधों की वृद्धि और उत्पादकता पर बहुत लाभकारी प्रभाव डालता है। मृदा विद्युतीकरण की इस पद्धति की महान संभावनाओं को ध्यान में रखते हुए, मैं एक अलग लेख में इसके बारे में अधिक विस्तार से बात करने का प्रयास करूंगा।

मिट्टी को विद्युतीकृत करने का एक और बहुत दिलचस्प तरीका बाहरी वर्तमान स्रोत के बिना है। यह दिशा किरोवोग्राड शोधकर्ता आई.पी. इवांको द्वारा विकसित की जा रही है। वह पृथ्वी के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रभाव में मिट्टी की नमी को एक प्रकार का इलेक्ट्रोलाइट मानते हैं। धातु-इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस पर, इस मामले में एक धातु-मिट्टी समाधान, एक गैल्वेनिक-इलेक्ट्रिक प्रभाव होता है। विशेष रूप से, जब स्टील का तार मिट्टी में होता है, तो रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप इसकी सतह पर कैथोड और एनोडिक ज़ोन बनते हैं, और धातु धीरे-धीरे घुल जाती है। परिणामस्वरूप, इंटरफ़ेज़ सीमाओं पर एक संभावित अंतर दिखाई देता है, जो 40-50 mV तक पहुँच जाता है। यह मिट्टी में बिछाए गए दो तारों के बीच भी बनता है। यदि तार स्थित हैं, उदाहरण के लिए, 4 मीटर की दूरी पर, तो संभावित अंतर 20-40 एमवी है, लेकिन मिट्टी की आर्द्रता और तापमान, इसकी यांत्रिक संरचना, उर्वरक की मात्रा और अन्य कारकों के आधार पर काफी भिन्न होता है। .

लेखक ने मिट्टी में दो तारों के बीच इलेक्ट्रोमोटिव बल को "कृषि-ईएमएफ" कहा, वह न केवल इसे मापने में कामयाब रहे, बल्कि उन सामान्य पैटर्न को भी समझाने में कामयाब रहे जिनके द्वारा यह बनता है; यह विशेषता है कि निश्चित अवधि में, एक नियम के रूप में, जब चंद्रमा के चरण बदलते हैं और मौसम बदलता है, गैल्वेनोमीटर की सुई, जिसकी सहायता से तारों के बीच उत्पन्न होने वाली धारा को मापा जाता है, तेजी से स्थिति बदलती है - साथ में प्रभाव प्रभावित होते हैं. समान घटनापृथ्वी के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की स्थिति में परिवर्तन, मिट्टी में "इलेक्ट्रोलाइट" संचारित होता है।

इन विचारों के आधार पर, लेखक ने इलेक्ट्रोलाइज्ड कृषि क्षेत्र बनाने का प्रस्ताव रखा। इस प्रयोजन के लिए, एक विशेष ट्रैक्टर इकाई एक स्लॉट-कटर-वायर-लेयर का उपयोग करती है, जो एक ड्रम से 2.5 मिमी व्यास वाले स्टील के तार को स्लॉट के नीचे से 37 सेमी की गहराई तक वितरित करती है। ट्रैक्टर चालक उठाने के लिए हाइड्रोलिक सिस्टम चालू करता है, काम करने वाली बॉडी को मिट्टी से खोदा जाता है, और तार को मिट्टी की सतह से 25 सेमी की ऊंचाई पर काट दिया जाता है। मैदान की चौड़ाई में 12 मीटर के बाद, ऑपरेशन दोहराया जाता है। ध्यान दें कि इस प्रकार लगाए गए तार से सामान्य कृषि कार्य में बाधा नहीं आती है। खैर, यदि आवश्यक हो, तो स्टील के तारों को खोलने और घुमावदार मापने वाले तार के लिए एक इकाई का उपयोग करके मिट्टी से आसानी से हटाया जा सकता है।

प्रयोगों से पता चला है कि इस विधि से, इलेक्ट्रोड पर 23-35 एमवी का "कृषि-ईएमएफ" प्रेरित होता है। चूँकि इलेक्ट्रोडों में अलग-अलग ध्रुवताएँ होती हैं, उनके बीच के माध्यम से गीली मिट्टीएक बंद विद्युत परिपथ उत्पन्न होता है जिसके माध्यम से 4 से 6 μA/वर्ग के घनत्व के साथ प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित होती है। एनोड देखें. इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से मिट्टी के घोल से गुजरते हुए, यह धारा उपजाऊ परत में इलेक्ट्रोफोरेसिस और इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रियाओं का समर्थन करती है, जिसके कारण पौधों के लिए आवश्यकमृदा रसायन मुश्किल से पचने योग्य से आसानी से पचने योग्य रूपों में बदल जाते हैं। इसके अलावा, विद्युत प्रवाह के प्रभाव में, सभी पौधों के अवशेष, खरपतवार के बीज और मृत पशु जीव तेजी से नम हो जाते हैं, जिससे मिट्टी की उर्वरता में वृद्धि होती है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, इस अवतार में, मिट्टी का विद्युतीकरण ऊर्जा के कृत्रिम स्रोत के बिना होता है, केवल हमारे ग्रह की विद्युत चुम्बकीय शक्तियों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप।

इस बीच, इस "मुक्त" ऊर्जा के कारण, प्रयोगों में अनाज की उपज में बहुत अधिक वृद्धि प्राप्त हुई - 7 सी/हेक्टेयर तक। प्रस्तावित विद्युतीकरण तकनीक की सादगी, पहुंच और अच्छी दक्षता को ध्यान में रखते हुए, इस तकनीक में रुचि रखने वाले शौकिया माली इसके बारे में आई. पी. इवांको के लेख "जियोमैग्नेटिक फील्ड की ऊर्जा का उपयोग" में अधिक विस्तार से पढ़ सकते हैं, जो पत्रिका में प्रकाशित हुआ है। 1985 के लिए कृषि का मशीनीकरण और विद्युतीकरण" संख्या 7। इस तकनीक को पेश करते समय, लेखक तारों को उत्तर से दक्षिण की दिशा में रखने की सलाह देते हैं, और कृषि पौधों को उनके ऊपर पश्चिम से पूर्व की ओर लगाने की सलाह देते हैं।

इस लेख के साथ, मैंने प्रसिद्ध मृदा देखभाल प्रौद्योगिकियों के अलावा, विभिन्न पौधों की खेती की प्रक्रिया में इलेक्ट्रोटेक्नोलॉजी का उपयोग करने में शौकिया बागवानों की रुचि बढ़ाने की कोशिश की। मृदा विद्युतीकरण के अधिकांश तरीकों की सापेक्ष सादगी, उन लोगों के लिए सुलभ है जिन्होंने कार्यक्रम के दायरे में भी भौतिकी का ज्ञान प्राप्त किया है हाई स्कूल, लगभग हर चीज़ पर उनका उपयोग और परीक्षण करना संभव बनाता है उद्यान भूखंडसब्जियां, फल और जामुन, फूल और सजावटी, औषधीय और अन्य पौधे उगाते समय। मैंने मृदा विद्युतीकरण का भी प्रयोग किया डीसीपिछली सदी के 60 के दशक में जब फल और बेरी फसलों की पौध और पौध उगाई जा रही थी। अधिकांश प्रयोगों में, विकास उत्तेजना देखी गई, कभी-कभी बहुत महत्वपूर्ण, खासकर चेरी और बेर के पौधे उगाते समय। तो, प्रिय शौकिया बागवानों, आने वाले सीज़न में किसी भी फसल पर मिट्टी को विद्युतीकृत करने की कुछ विधि का परीक्षण करने का प्रयास करें। क्या होगा यदि सब कुछ आपके लिए अच्छा रहा, और यह सब सोने की खदानों में से एक बन सकता है?

वी. एन. शाल्मोव

मार्केविच वी.वी.

इस पेपर में हम अनुसंधान के सबसे दिलचस्प और आशाजनक क्षेत्रों में से एक - के प्रभाव की ओर रुख करते हैं भौतिक स्थितियोंपौधों पर.

इस मुद्दे पर साहित्य का अध्ययन करते हुए, मुझे पता चला कि प्रोफेसर पी. पी. गुल्याव, अत्यधिक संवेदनशील उपकरणों का उपयोग करते हुए, यह स्थापित करने में कामयाब रहे कि एक कमजोर बायोइलेक्ट्रिक क्षेत्र किसी भी जीवित चीज़ को घेर लेता है और यह निश्चित रूप से ज्ञात है: प्रत्येक जीवित कोशिका का अपना बिजली संयंत्र होता है। और सेलुलर क्षमताएं इतनी छोटी नहीं हैं।

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पूर्व दर्शन:

भौतिक विज्ञान

बायोलॉजी

पौधे और उनकी विद्युत क्षमता.

द्वारा पूरा किया गया: मार्केविच वी.वी.

जीबीओयू माध्यमिक विद्यालय नंबर 740 मॉस्को

9 वां दर्जा

प्रमुख: कोज़लोवा वायलेट्टा व्लादिमीरोवाना

भौतिकी और गणित के शिक्षक

मॉस्को 2013

1. परिचय

1. प्रासंगिकता
2. कार्य के लक्ष्य और उद्देश्य
3. तलाश पद्दतियाँ
4. कार्य का महत्व

1. "जीवन में बिजली" विषय पर अध्ययन किए गए साहित्य का विश्लेषण

पौधे"

1. इनडोर वायु का आयनीकरण

1. अनुसंधान पद्धति और प्रौद्योगिकी

1. विभिन्न पौधों में क्षति धाराओं का अध्ययन

1. प्रयोग क्रमांक 1 (नींबू के साथ)
2. प्रयोग क्रमांक 2 (सेब के साथ)
3. प्रयोग क्रमांक 3 (पौधे की पत्ती के साथ)

1. बीज अंकुरण पर विद्युत क्षेत्र के प्रभाव का अध्ययन

1. मटर के बीजों के अंकुरण पर आयनित वायु के प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए प्रयोग
2. सेम के बीजों के अंकुरण पर आयनित वायु के प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए प्रयोग

1. निष्कर्ष

1. निष्कर्ष
2. साहित्य

1. परिचय

“विद्युत घटनाएँ चाहे कितनी भी अद्भुत क्यों न हों,

अकार्बनिक पदार्थ में निहित, वे नहीं जाते

से जुड़े लोगों से कोई तुलना नहीं

जीवन का चक्र।"

माइकल फैराडे

इस कार्य में, हम अनुसंधान के सबसे दिलचस्प और आशाजनक क्षेत्रों में से एक को संबोधित करते हैं - पौधों पर भौतिक स्थितियों का प्रभाव।

इस मुद्दे पर साहित्य का अध्ययन करते हुए, मुझे पता चला कि प्रोफेसर पी. पी. गुल्याव, अत्यधिक संवेदनशील उपकरणों का उपयोग करते हुए, यह स्थापित करने में कामयाब रहे कि एक कमजोर बायोइलेक्ट्रिक क्षेत्र किसी भी जीवित चीज़ को घेर लेता है और यह निश्चित रूप से ज्ञात है: प्रत्येक जीवित कोशिका का अपना बिजली संयंत्र होता है। और सेलुलर क्षमताएं इतनी छोटी नहीं हैं। उदाहरण के लिए, कुछ शैवाल में वे 0.15 V तक पहुँच जाते हैं।

“यदि मटर के टुकड़ों के 500 जोड़े एक श्रृंखला में एक निश्चित क्रम में एकत्र किए जाते हैं, तो अंतिम विद्युत वोल्टेज 500 वोल्ट होगा... यह अच्छा है कि रसोइये को उस खतरे के बारे में पता नहीं है जो उसे इस विशेष व्यंजन को तैयार करते समय धमकी देता है, और सौभाग्य से उसके लिए, मटर एक व्यवस्थित श्रृंखला में नहीं जुड़ते हैं।भारतीय शोधकर्ता जे बॉस का यह कथन एक कठोर वैज्ञानिक प्रयोग पर आधारित है। उन्होंने मटर के अंदरूनी और बाहरी हिस्सों को गैल्वेनोमीटर से जोड़ा और इसे 60°C तक गर्म किया। डिवाइस ने 0.5 V का संभावित अंतर दिखाया।

ये कैसे होता है? सजीव जनरेटर एवं बैटरी किस सिद्धांत पर कार्य करते हैं? मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के लिविंग सिस्टम विभाग के उप प्रमुख भौतिकी और प्रौद्योगिकी संस्थानभौतिक और गणितीय विज्ञान के उम्मीदवार एडुआर्ड ट्रूखान का मानना ​​है कि पादप कोशिका में होने वाली सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक सौर ऊर्जा को आत्मसात करने की प्रक्रिया, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया है।

इसलिए, यदि उस क्षण वैज्ञानिक सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित कणों को "अलग करने" में कामयाब हो जाते हैं अलग-अलग पक्ष, तो, सैद्धांतिक रूप से, हमारे पास एक अद्भुत जीवित जनरेटर होगा, जिसके लिए ईंधन पानी होगा और सूरज की रोशनी, और ऊर्जा के अलावा, यह शुद्ध ऑक्सीजन का भी उत्पादन करेगा।

शायद भविष्य में ऐसा जनरेटर बनाया जाएगा। लेकिन इस सपने को साकार करने के लिए वैज्ञानिकों को कड़ी मेहनत करनी होगी: उन्हें सबसे अधिक चयन करने की आवश्यकता है उपयुक्त पौधे, और शायद यह भी सीखें कि क्लोरोफिल अनाज को कृत्रिम रूप से कैसे बनाया जाए, कुछ प्रकार की झिल्लियाँ बनाई जाएँ जो आवेशों को अलग करने की अनुमति दें। यह पता चला है कि एक जीवित कोशिका, भंडारण विद्युतीय ऊर्जाप्राकृतिक कैपेसिटर में - विशेष सेलुलर संरचनाओं, माइटोकॉन्ड्रिया की इंट्रासेल्युलर झिल्ली, फिर इसका उपयोग कई कार्यों को करने के लिए किया जाता है: नए अणुओं का निर्माण, उन्हें कोशिका में खींचना पोषक तत्व, अपने स्वयं के तापमान को नियंत्रित करना... और इतना ही नहीं। बिजली की मदद से, पौधा स्वयं कई कार्य करता है: यह सांस लेता है, चलता है, बढ़ता है।

प्रासंगिकता

आज यह तर्क दिया जा सकता है कि पौधों के विद्युत जीवन का अध्ययन कृषि के लिए फायदेमंद है। आई.वी. मिचुरिन ने संकर पौधों के अंकुरण पर विद्युत प्रवाह के प्रभाव पर भी प्रयोग किए।

बुआई पूर्व बीज उपचार- आवश्यक तत्वकृषि प्रौद्योगिकी, उनके अंकुरण को बढ़ाने की अनुमति देती है, और अंततः पौधों की उत्पादकता और यह हमारी बहुत लंबी और गर्म गर्मी की स्थितियों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

1. कार्य के लक्ष्य और उद्देश्य

कार्य का उद्देश्य पौधों में बायोइलेक्ट्रिक क्षमता की उपस्थिति का अध्ययन करना और बीज अंकुरण पर विद्युत क्षेत्र के प्रभाव का अध्ययन करना है।

अध्ययन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित का समाधान करना आवश्यक हैकार्य :

1. बायोइलेक्ट्रिक क्षमता के सिद्धांत और पौधों के जीवन पर विद्युत क्षेत्र के प्रभाव से संबंधित बुनियादी सिद्धांतों का अध्ययन।
2. विभिन्न पौधों में क्षति धाराओं का पता लगाने और निरीक्षण करने के लिए प्रयोग करना।
3. बीज अंकुरण पर विद्युत क्षेत्र के प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए प्रयोग करना।

1. तलाश पद्दतियाँ

अनुसंधान के उद्देश्यों को पूरा करने के लिए सैद्धांतिक और व्यावहारिक तरीकों का उपयोग किया जाता है। सैद्धांतिक विधि: इस मुद्दे पर वैज्ञानिक और लोकप्रिय विज्ञान साहित्य की खोज, अध्ययन और विश्लेषण। से व्यावहारिक तरीकेअनुसंधान का उपयोग किया जाता है: अवलोकन, माप, प्रयोग करना।

1. कार्य का महत्व

इस कार्य की सामग्री का उपयोग भौतिकी और जीव विज्ञान के पाठों में किया जा सकता है, क्योंकि यह महत्वपूर्ण मुद्दा पाठ्यपुस्तकों में शामिल नहीं है। और प्रयोगों के संचालन की पद्धति सामग्री के समान है व्यावहारिक कक्षाएंवैकल्पिक पाठ्यक्रम।

1. अध्ययन किए गए साहित्य का विश्लेषण

पौधों के विद्युत गुणों में अनुसंधान का इतिहास

में से एक विशेषणिक विशेषताएंजीवित जीव - परेशान करने की क्षमता।

चार्ल्स डार्विन दिया महत्वपूर्णपौधों की चिड़चिड़ापन. उन्होंने विस्तार से अध्ययन किया जैविक विशेषताएंकीटभक्षी प्रतिनिधि फ्लोरा, उच्च संवेदनशीलता द्वारा विशेषता, और 1875 में प्रकाशित अद्भुत पुस्तक "ऑन इंसेक्टिवोरस प्लांट्स" में शोध के परिणाम प्रस्तुत किए। इसके अलावा, पौधों की विभिन्न गतिविधियों ने महान प्रकृतिवादी का ध्यान आकर्षित किया। कुल मिलाकर, सभी अध्ययनों से पता चला कि पौधे का जीव आश्चर्यजनक रूप से जानवर के समान है।

इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल विधियों के व्यापक उपयोग ने पशु शरीर विज्ञानियों को ज्ञान के इस क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति करने की अनुमति दी है। यह पाया गया कि जानवरों में लगातार जीव पैदा होते रहते हैं विद्युत धाराएँ(जैवधाराएँ), जिसके फैलने से मोटर प्रतिक्रियाएँ होती हैं। चार्ल्स डार्विन ने सुझाव दिया कि इसी तरह की विद्युत घटनाएं कीटभक्षी पौधों की पत्तियों में भी होती हैं, जिनमें हिलने-डुलने की काफी स्पष्ट क्षमता होती है। हालाँकि, उन्होंने स्वयं इस परिकल्पना का परीक्षण नहीं किया। उनके अनुरोध पर, 1874 में ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के एक फिजियोलॉजिस्ट द्वारा वीनस फ्लाईट्रैप संयंत्र के साथ प्रयोग किए गए थे।बर्डन सैंडर्सन. इस पौधे की एक पत्ती को गैल्वेनोमीटर से जोड़कर, वैज्ञानिक ने देखा कि सुई तुरंत विचलित हो गई। इसका मतलब यह है कि इस कीटभक्षी पौधे की जीवित पत्ती में विद्युत आवेग उत्पन्न होते हैं। जब शोधकर्ता ने पत्तियों की सतह पर स्थित बालों को छूकर उन्हें परेशान किया, तो गैल्वेनोमीटर की सुई विक्षेपित हो गई विपरीत पक्ष, जैसा कि जानवरों की मांसपेशियों के साथ प्रयोग में होता है।

जर्मन फिजियोलॉजिस्टहरमन मंच जिन्होंने अपने प्रयोगों को जारी रखा, 1876 में इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वीनस फ्लाईट्रैप की पत्तियां विद्युत रूप से कुछ जानवरों की नसों, मांसपेशियों और विद्युत अंगों के समान हैं।

रूस में, इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल तरीकों का इस्तेमाल किया गया थाएन.के.लेवाकोवस्कीमें चिड़चिड़ापन की घटना का अध्ययन करना शर्मीला छुई मुई. 1867 में, उन्होंने "पौधों के उत्तेजित अंगों की गति पर" शीर्षक से एक पुस्तक प्रकाशित की। एन.के.लेवाकोव्स्की के प्रयोगों में, उन नमूनों में सबसे मजबूत विद्युत संकेत देखे गएमिमोसास जिन्होंने बाहरी उत्तेजनाओं पर सबसे अधिक ऊर्जावान ढंग से प्रतिक्रिया की। यदि छुईमुई गर्मी से जल्दी मर जाता है, तो पौधे के मृत हिस्से विद्युत संकेत उत्पन्न नहीं करते हैं। लेखक ने पुंकेसर में विद्युत आवेगों की उपस्थिति भी देखीथीस्ल और थीस्ल, सनड्यू की पत्तियों के डंठलों में।इसके बाद यह पाया गया कि

पादप कोशिकाओं में बायोइलेक्ट्रिक क्षमताएँ

पौधों का जीवन नमी से संबंधित है। इसलिए, उनमें विद्युत प्रक्रियाएं सामान्य आर्द्रीकरण स्थितियों के तहत पूरी तरह से प्रकट होती हैं और जब वे सूख जाती हैं तो फीकी पड़ जाती हैं। यह पौधों की केशिकाओं के माध्यम से पोषक तत्वों के घोल के प्रवाह के दौरान तरल और केशिका वाहिकाओं की दीवारों के बीच आवेशों के आदान-प्रदान के साथ-साथ कोशिकाओं और कोशिकाओं के बीच आयन विनिमय की प्रक्रियाओं के कारण होता है। पर्यावरण. जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण विद्युत क्षेत्र कोशिकाओं में उत्तेजित होते हैं।

तो, हम जानते हैं कि...

1. हवा में उड़ने वाले परागकण पर ऋणात्मक आवेश होता है।‚ धूल भरी आंधियों के दौरान धूल के कणों का आवेश परिमाण में निकट आ जाता है। पराग खोने वाले पौधों के पास, सकारात्मक और नकारात्मक प्रकाश आयनों के बीच का अनुपात तेजी से बदलता है, जिसका लाभकारी प्रभाव पड़ता है इससे आगे का विकासपौधे।
2. कृषि में कीटनाशकों के छिड़काव के अभ्यास में यह पाया गया हैसकारात्मक चार्ज वाले रसायन चुकंदर और सेब के पेड़ों पर काफी हद तक जमा होते हैं, जबकि नकारात्मक चार्ज वाले रसायन बकाइन पर जमा होते हैं।
3. एक पत्ती की एक तरफा रोशनी उसके प्रबुद्ध और अप्रकाशित क्षेत्रों और डंठल, तने और जड़ के बीच एक विद्युत क्षमता अंतर को उत्तेजित करती है।यह संभावित अंतर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया की शुरुआत या समाप्ति से जुड़े उसके शरीर में होने वाले परिवर्तनों के प्रति पौधे की प्रतिक्रिया को व्यक्त करता है।
4. बीज का अंकुरण मजबूत होता है विद्युत क्षेत्र (उदाहरण के लिए, डिस्चार्ज इलेक्ट्रोड के पास)परिवर्तन की ओर ले जाता हैविकासशील पौधों के तने की ऊंचाई और मोटाई और मुकुट का घनत्व। यह मुख्य रूप से बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में पौधे के शरीर में अंतरिक्ष आवेश के पुनर्वितरण के कारण होता है।
5. पौधे के ऊतकों में क्षतिग्रस्त क्षेत्र हमेशा नकारात्मक रूप से चार्ज होता हैअपेक्षाकृत अप्रभावित क्षेत्र, और पौधों के मरने वाले क्षेत्र सामान्य परिस्थितियों में बढ़ने वाले क्षेत्रों के संबंध में नकारात्मक चार्ज प्राप्त करते हैं।
6. आवेशित बीज खेती किये गये पौधेइनमें अपेक्षाकृत उच्च विद्युत चालकता होती है और इसलिए वे जल्दी ही चार्ज खो देते हैं।खरपतवार के बीज गुणों में डाइलेक्ट्रिक्स के करीब होते हैं और लंबे समय तक चार्ज बनाए रख सकते हैं। इसका उपयोग कन्वेयर बेल्ट पर फसल के बीजों को खरपतवार से अलग करने के लिए किया जाता है।
7. पौधे के शरीर में महत्वपूर्ण संभावित अंतर को उत्तेजित नहीं किया जा सकता है‚ क्योंकि पौधों में कोई विशेष विद्युत अंग नहीं होता। इसलिए, पौधों के बीच कोई "मौत का पेड़" नहीं है जो अपनी विद्युत शक्ति से जीवित प्राणियों को मार सके।

पौधों पर वायुमंडलीय विद्युत का प्रभाव

में से एक विशेषणिक विशेषताएंहमारा ग्रह - वायुमंडल में एक निरंतर विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति। व्यक्ति उस पर ध्यान नहीं देता. लेकिन वायुमंडल की विद्युत स्थिति उसके और पौधों सहित हमारे ग्रह पर रहने वाले अन्य जीवित प्राणियों के प्रति उदासीन नहीं है। पृथ्वी के ऊपर 100-200 किमी की ऊंचाई पर धनावेशित कणों की एक परत होती है - आयनमंडल।
इसका मतलब यह है कि जब आप किसी मैदान, सड़क, चौराहे पर चलते हैं, तो आप एक विद्युत क्षेत्र में चलते हैं, विद्युत आवेशों को ग्रहण करते हैं.

पौधों पर वायुमंडलीय बिजली के प्रभाव का अध्ययन 1748 से कई लेखकों द्वारा किया गया है। इस वर्ष एब्बे नोलेट ने उन प्रयोगों की सूचना दी जिसमें उन्होंने पौधों को चार्ज किए गए इलेक्ट्रोड के नीचे रखकर विद्युतीकरण किया। उन्होंने अंकुरण और वृद्धि में तेजी देखी। ग्रैंडियू (1879) ने देखा कि जिन पौधों को तार की जाली वाले ग्राउंडेड बॉक्स में रखकर वायुमंडलीय बिजली के संपर्क में नहीं रखा गया था, उनमें नियंत्रण पौधों की तुलना में वजन में 30 से 50% की कमी देखी गई।

लेमस्ट्रॉम (1902) ने पौधों को बिंदुओं से सुसज्जित एक तार के नीचे रखकर और उच्च वोल्टेज स्रोत (जमीनी स्तर से 1 मीटर ऊपर, आयन धारा 10) से जोड़कर वायु आयनों के संपर्क में लाया।-11 – 10 -12 ए/सेमी 2 ), और उन्होंने वजन और लंबाई में 45% से अधिक की वृद्धि पाई (जैसे गाजर, मटर, गोभी)।

तथ्य यह है कि सकारात्मक और नकारात्मक छोटे आयनों की कृत्रिम रूप से बढ़ी हुई सांद्रता वाले वातावरण में पौधों की वृद्धि तेज हो गई थी, हाल ही में क्रुएगर और उनके सहकर्मियों द्वारा पुष्टि की गई थी। उन्होंने पाया कि जई के बीज सकारात्मक और नकारात्मक आयनों (लगभग 10 की सांद्रता) पर प्रतिक्रिया करते हैं 4 आयन/सेमी 3 ) कुल लंबाई में 60% की वृद्धि और ताजे और सूखे वजन में 25-73% की वृद्धि। रासायनिक विश्लेषणपौधों के जमीन के ऊपर के हिस्सों में प्रोटीन, नाइट्रोजन और चीनी की मात्रा में वृद्धि पाई गई। जौ के मामले में कुल बढ़ाव में और भी अधिक वृद्धि (लगभग 100%) हुई; ताजा वजन में वृद्धि बहुत अधिक नहीं थी, लेकिन सूखे वजन में उल्लेखनीय वृद्धि हुई थी, जिसके साथ प्रोटीन, नाइट्रोजन और चीनी सामग्री में भी वृद्धि हुई थी।

वार्डन ने पौधों के बीजों के साथ भी प्रयोग किए। उन्होंने पाया कि हरी फलियों और हरी मटर का अंकुरण पहले हो गया क्योंकि किसी भी ध्रुवीयता के आयनों का स्तर बढ़ गया। नियंत्रित समूह की तुलना में नकारात्मक आयनीकरण के साथ अंकुरित बीजों का अंतिम प्रतिशत कम था; सकारात्मक रूप से आयनित समूह और नियंत्रण समूह में अंकुरण समान था। जैसे-जैसे अंकुर बढ़े, नियंत्रण और सकारात्मक आयनीकरण वाले पौधे बढ़ते रहे, जबकि नकारात्मक आयनीकरण के संपर्क में आने वाले पौधे ज्यादातर सूख गए और मर गए।

में प्रभाव पिछले साल कावायुमंडल की विद्युतीय स्थिति में तीव्र परिवर्तन हुआ; पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्र हवा की आयनित अवस्था में एक दूसरे से भिन्न होने लगे, जो इसकी धूल, गैस प्रदूषण आदि के कारण है। हवा की विद्युत चालकता उसकी शुद्धता का एक संवेदनशील संकेतक है: हवा में जितने अधिक विदेशी कण होंगे बड़ी संख्याआयन उन पर जम जाते हैं और इसलिए, हवा की विद्युत चालकता कम हो जाती है।
तो, मास्को में 1 सेमी 3 हवा में 4 नकारात्मक चार्ज होते हैं, सेंट पीटर्सबर्ग में - 9 ऐसे चार्ज, किस्लोवोडस्क में, जहां हवा की शुद्धता का मानक 1.5 हजार कण है, और कुजबास के दक्षिण में तलहटी के मिश्रित जंगलों में इन कणों की संख्या 6 हजार तक पहुंच जाती है। . तो फिर और कहाँ है? नकारात्मक कण, वहां सांस लेना आसान होता है, और जहां धूल होती है, वहां व्यक्ति को कम धूल मिलती है, क्योंकि धूल के कण उन पर जम जाते हैं।
यह सर्वविदित है कि तेज़ बहते पानी के पास हवा ताज़ा और स्फूर्तिदायक होती है। इसमें कई नकारात्मक आयन होते हैं। 19वीं शताब्दी में, यह निर्धारित किया गया था कि पानी के छींटों में बड़ी बूंदें सकारात्मक रूप से चार्ज होती हैं, और छोटी बूंदें नकारात्मक रूप से चार्ज होती हैं। क्योंकि बड़ी बूंदें तेजी से स्थिर हो जाती हैं, नकारात्मक चार्ज वाली छोटी बूंदें हवा में रह जाती हैं।
इसके विपरीत, तंग कमरों में हवा की प्रचुरता होती है विभिन्न प्रकारविद्युत चुम्बकीय उपकरण सकारात्मक आयनों से संतृप्त होते हैं। यहां तक ​​कि ऐसे कमरे में अपेक्षाकृत कम समय रहने से भी सुस्ती, उनींदापन, चक्कर आना और सिरदर्द होता है।

1. अनुसंधान क्रियाविधि

विभिन्न पौधों में क्षति धाराओं का अध्ययन।

1. साहित्य

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लोगों और जानवरों के शरीर पर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के जैविक प्रभाव का काफी अध्ययन किया गया है। इस मामले में देखे गए प्रभाव, यदि वे घटित होते हैं, अभी भी अस्पष्ट हैं और निर्धारित करना मुश्किल है, इसलिए यह विषय प्रासंगिक बना हुआ है।

हमारे ग्रह पर चुंबकीय क्षेत्र की दोहरी उत्पत्ति है - प्राकृतिक और मानवजनित। प्राकृतिक चुंबकीय क्षेत्र, तथाकथित चुंबकीय तूफान, पृथ्वी के चुंबकमंडल में उत्पन्न होते हैं। मानवजनित चुंबकीय गड़बड़ी प्राकृतिक की तुलना में एक छोटे क्षेत्र को कवर करती है, लेकिन उनकी अभिव्यक्ति बहुत अधिक तीव्र होती है, और इसलिए अधिक महत्वपूर्ण क्षति होती है। तकनीकी गतिविधियों के परिणामस्वरूप, मनुष्य कृत्रिम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाते हैं जो पृथ्वी के प्राकृतिक चुंबकीय क्षेत्र से सैकड़ों गुना अधिक मजबूत होते हैं। मानवजनित विकिरण के स्रोत हैं: शक्तिशाली रेडियो संचारण उपकरण, विद्युतीकृत वाहन, बिजली लाइनें (चित्र 2.1)।

औद्योगिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज) की विद्युत चुम्बकीय तरंगों-धाराओं के सबसे शक्तिशाली उत्तेजकों में से एक। इस प्रकार, सीधे विद्युत पारेषण लाइन के नीचे विद्युत क्षेत्र की तीव्रता मिट्टी के प्रति मीटर कई हजार वोल्ट तक पहुंच सकती है, हालांकि मिट्टी की तीव्रता को कम करने की संपत्ति के कारण, लाइन से 100 मीटर आगे बढ़ने पर भी तीव्रता तेजी से कई दसियों तक गिर जाती है। वोल्ट प्रति मीटर.

विद्युत क्षेत्र के जैविक प्रभावों के अध्ययन से पता चला है कि 1 केवी/एम के वोल्टेज पर भी इसका मानव तंत्रिका तंत्र पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर में अंतःस्रावी तंत्र और चयापचय में व्यवधान होता है (तांबा, जिंक, आयरन और कोबाल्ट), शारीरिक कार्यों को बाधित करता है: हृदय गति, रक्तचाप, मस्तिष्क गतिविधि, चयापचय प्रक्रियाएं और प्रतिरक्षा गतिविधि।

1972 के बाद से, प्रकाशन सामने आए हैं जो 10 केवी/एम से अधिक तीव्रता वाले विद्युत क्षेत्रों के लोगों और जानवरों पर प्रभाव की जांच करते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र की ताकत धारा के समानुपाती और दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है; विद्युत क्षेत्र की ताकत वोल्टेज (आवेश) के समानुपाती और दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इन क्षेत्रों के पैरामीटर वोल्टेज वर्ग, डिज़ाइन सुविधाओं और उच्च-वोल्टेज विद्युत लाइन के ज्यामितीय आयामों पर निर्भर करते हैं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के एक शक्तिशाली और विस्तारित स्रोत के उद्भव से उन प्राकृतिक कारकों में परिवर्तन होता है जिनके तहत पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण हुआ था। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र मानव शरीर में सतही आवेशों और धाराओं को प्रेरित कर सकते हैं (चित्र 2.2)। अनुसंधान से पता चला है,

विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रेरित मानव शरीर में अधिकतम धारा चुंबकीय क्षेत्र द्वारा प्रेरित धारा से बहुत अधिक है। इसलिए, हानिकारक प्रभावचुंबकीय क्षेत्र तभी प्रकट होता है जब इसकी तीव्रता लगभग 200 A/m होती है। यह लाइन चरण तारों से 1-1.5 मीटर की दूरी पर होता है और केवल वोल्टेज के तहत काम करते समय ऑपरेटिंग कर्मियों के लिए खतरनाक होता है। इस परिस्थिति ने हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि बिजली लाइनों के नीचे स्थित लोगों और जानवरों पर औद्योगिक आवृत्ति चुंबकीय क्षेत्रों का कोई जैविक प्रभाव नहीं है, इस प्रकार, लंबी दूरी की बिजली संचरण में बिजली लाइनों का विद्युत क्षेत्र मुख्य जैविक रूप से प्रभावी कारक है, जो हो सकता है विभिन्न प्रकार के जल और भूमि जीवों के प्रवास में बाधा।

पावर ट्रांसमिशन (वायर सैग) की डिजाइन सुविधाओं के आधार पर, क्षेत्र का सबसे बड़ा प्रभाव स्पैन के बीच में प्रकट होता है, जहां मानव ऊंचाई के स्तर पर अल्ट्रा- और अल्ट्रा-हाई वोल्टेज लाइनों के लिए तनाव 5-20 है वोल्टेज वर्ग और लाइन डिज़ाइन के आधार पर kV/m और उच्चतर, (चित्र 1.2)। समर्थनों पर, जहां तार के निलंबन की ऊंचाई सबसे अधिक होती है और समर्थनों का परिरक्षण प्रभाव महसूस होता है, क्षेत्र की ताकत सबसे कम होती है। चूंकि विद्युत पारेषण लाइन के तारों के नीचे लोग, जानवर और वाहन हो सकते हैं, इसलिए अलग-अलग शक्तियों के विद्युत क्षेत्रों में जीवित प्राणियों के दीर्घकालिक और अल्पकालिक प्रवास के संभावित परिणामों का आकलन करने की आवश्यकता है। विद्युत क्षेत्रों के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील अनगुलेट्स और जूते पहनने वाले मनुष्य हैं जो उन्हें जमीन से बचाते हैं। जानवरों के खुर भी अच्छे इन्सुलेटर होते हैं। इस मामले में प्रेरित क्षमता 10 केवी तक पहुंच सकती है, और किसी जमी हुई वस्तु (झाड़ी शाखा, घास का ब्लेड) को छूने पर शरीर के माध्यम से वर्तमान पल्स 100-200 μA है। ऐसे वर्तमान आवेग शरीर के लिए सुरक्षित हैं, लेकिन अप्रिय संवेदनाएं मार्ग से बचने के लिए अनगुलेट्स को मजबूर करती हैं उच्च वोल्टेज बिजली लाइनेंगर्मी के समय में.

किसी व्यक्ति पर विद्युत क्षेत्र की क्रिया में उसके शरीर से बहने वाली धाराएँ प्रमुख भूमिका निभाती हैं। यह मानव शरीर की उच्च चालकता से निर्धारित होता है, जहां रक्त और लसीका प्रवाहित करने वाले अंगों की प्रधानता होती है। वर्तमान में, जानवरों और मानव स्वयंसेवकों पर प्रयोगों ने स्थापित किया है कि 0.1 μA/cm 2 और उससे नीचे की चालकता वाला वर्तमान घनत्व मस्तिष्क के कामकाज को प्रभावित नहीं करता है, क्योंकि आमतौर पर मस्तिष्क में प्रवाहित होने वाले स्पंदित बायोक्यूरेंट्स ऐसे घनत्व से काफी अधिक होते हैं। एक चालन धारा. />1 μA/cm2 पर, किसी व्यक्ति की आंखों में प्रकाश के टिमटिमाते वृत्त देखे जाते हैं; उच्च वर्तमान घनत्व पहले से ही संवेदी रिसेप्टर्स, साथ ही तंत्रिका और मांसपेशियों की कोशिकाओं की उत्तेजना के थ्रेशोल्ड मूल्यों को पकड़ लेते हैं, जिससे भय की उपस्थिति होती है। और अनैच्छिक मोटर प्रतिक्रियाएं। यदि कोई व्यक्ति महत्वपूर्ण तीव्रता के विद्युत क्षेत्र के क्षेत्र में जमीन से अलग वस्तुओं को छूता है, तो हृदय क्षेत्र में वर्तमान घनत्व दृढ़ता से "अंतर्निहित" स्थितियों (जूते के प्रकार, मिट्टी की स्थिति, आदि) की स्थिति पर निर्भर करता है। लेकिन पहले से ही इन मूल्यों तक पहुंच सकता है। अधिकतम धारा के अनुरूप एटा==l5 केवी/एम (6.225 एमए); हेड क्षेत्र से बहने वाली इस धारा का ज्ञात अंश (लगभग 1/3), और हेड क्षेत्र (लगभग 100 सेमी 2) वर्तमान घनत्व जे<0,1 мкА/см 2 , что и под­тверждает допустимость принятой в СССР напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

मानव स्वास्थ्य के लिए, समस्या ऊतकों में प्रेरित वर्तमान घनत्व और बाहरी क्षेत्र के चुंबकीय प्रेरण के बीच संबंध निर्धारित करना है, में।वर्तमान घनत्व गणना

यह इस तथ्य से जटिल है कि इसका सटीक मार्ग शरीर के ऊतकों में चालकता के वितरण पर निर्भर करता है।

इस प्रकार, मस्तिष्क की विशिष्ट चालकता =0.2 सेमी/मीटर और हृदय की मांसपेशी की विशिष्ट चालकता ==0.25 सेमी/मीटर द्वारा निर्धारित होती है। यदि हम सिर की त्रिज्या 7.5 सेमी और हृदय की त्रिज्या 6 सेमी मानें, तो गुणनफल  आरदोनों ही मामलों में एक ही परिणाम निकलता है। इसलिए, हृदय और मस्तिष्क की परिधि पर वर्तमान घनत्व के लिए एक प्रतिनिधित्व दिया जा सकता है।

यह निर्धारित किया गया है कि स्वास्थ्य के लिए सुरक्षित चुंबकीय प्रेरण, 50 या 60 हर्ट्ज की आवृत्ति पर लगभग 0.4 एमटी है। चुंबकीय क्षेत्र में (3 से 10 एमटी तक; एफ=10-60 हर्ट्ज) प्रकाश झिलमिलाहट की उपस्थिति देखी गई, जो नेत्रगोलक पर दबाव डालने पर होती है।

तीव्रता के साथ विद्युत क्षेत्र द्वारा मानव शरीर में प्रेरित वर्तमान घनत्व इ,इस प्रकार गणना की जाती है:

विभिन्न गुणांकों के साथ कमस्तिष्क और हृदय क्षेत्र के लिए. अर्थ क=3  10 -3 सेमी/हर्ट्जm. जर्मन वैज्ञानिकों के अनुसार, जिस क्षेत्र की ताकत पर परीक्षण किए गए 5% पुरुषों द्वारा बालों का कंपन महसूस किया जाता है वह 3 kV/m है और परीक्षण किए गए 50% पुरुषों के लिए यह 20 kV/m है। फिलहाल इस बात का कोई सबूत नहीं है कि क्षेत्र के कारण होने वाली संवेदनाएं कोई प्रतिकूल प्रभाव डालती हैं। वर्तमान घनत्व और जैविक प्रभाव के बीच संबंध के लिए, चार क्षेत्रों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जिन्हें तालिका में प्रस्तुत किया गया है। 2.1

वर्तमान घनत्व मूल्यों की अंतिम सीमा एक हृदय चक्र के क्रम के एक्सपोज़र समय से संबंधित है, यानी एक व्यक्ति के लिए लगभग 1 एस। छोटे एक्सपोज़र के लिए, थ्रेशोल्ड मान अधिक होते हैं। थ्रेशोल्ड क्षेत्र की ताकत निर्धारित करने के लिए, 10 से 32 केवी/एम तक की क्षेत्र की ताकत पर प्रयोगशाला स्थितियों में मनुष्यों पर शारीरिक अध्ययन किए गए। यह स्थापित किया गया है कि 5 केवी/एम के वोल्टेज पर 80%

तालिका 2.1

डिस्चार्ज के दौरान ज़मीन पर जमी हुई वस्तुओं को छूने पर लोगों को दर्द का अनुभव नहीं होता है। यह वह मूल्य है जिसे सुरक्षात्मक उपकरणों के उपयोग के बिना विद्युत प्रतिष्ठानों में काम करते समय मानक मूल्य के रूप में अपनाया गया था। तीव्रता के साथ किसी व्यक्ति के विद्युत क्षेत्र में रहने के अनुमेय समय की निर्भरता इसमीकरण द्वारा सीमा से अधिक का अनुमान लगाया जाता है

इस स्थिति की पूर्ति दिन के दौरान बिना किसी अवशिष्ट प्रतिक्रियाओं और कार्यात्मक या रोग संबंधी परिवर्तनों के शरीर की शारीरिक स्थिति का स्व-उपचार सुनिश्चित करती है।

आइए सोवियत और विदेशी वैज्ञानिकों द्वारा किए गए विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के जैविक प्रभावों के अध्ययन के मुख्य परिणामों से परिचित हों।

पृथ्वी नामक खगोलीय पिंड में एक विद्युत आवेश होता है जो पृथ्वी के प्राकृतिक विद्युत क्षेत्र का निर्माण करता है। विद्युत क्षेत्र की विशेषताओं में से एक क्षमता है, और पृथ्वी के विद्युत क्षेत्र की विशेषता भी क्षमता है। हम यह भी कह सकते हैं कि प्राकृतिक विद्युत क्षेत्र के अलावा, पृथ्वी ग्रह का एक प्राकृतिक प्रत्यक्ष विद्युत प्रवाह (डीसी) भी है। पृथ्वी की संभावित प्रवणता उसकी सतह से आयनमंडल तक वितरित है। स्थैतिक बिजली के लिए अच्छे मौसम में, वायुमंडलीय विद्युत क्षेत्र पृथ्वी की सतह के पास लगभग 150 वोल्ट प्रति मीटर (वी/एम) है, लेकिन ऊंचाई बढ़ने के साथ-साथ यह मान 1 वी/एम या उससे कम (30 किमी की ऊंचाई पर) तेजी से गिरता है। ढाल में कमी का कारण, अन्य बातों के अलावा, वायुमंडलीय चालकता में वृद्धि है।

यदि आप अच्छे इंसुलेटर से बने कपड़े पहनते हैं, जो एक उत्कृष्ट ढांकता हुआ है, उदाहरण के लिए नायलॉन से बने कपड़े, और विशेष रूप से रबर के जूते का उपयोग करते हैं, और कपड़ों की सतह पर कोई धातु की वस्तु नहीं है, तो संभावित अंतर को मापा जा सकता है पृथ्वी की सतह और सिर के शीर्ष के बीच। चूंकि प्रत्येक मीटर 150 वोल्ट है, तो 170 सेमी की ऊंचाई के साथ, सिर के शीर्ष पर सतह के सापेक्ष 1.7 x 150 = 255 वोल्ट का संभावित अंतर होगा। यदि आप अपने सिर पर धातु का पैन रखते हैं, तो उस पर एक सतही आवेश एकत्रित हो जाएगा। इस शुल्क संग्रह का कारण यह है कि नायलॉन के कपड़े एक अच्छे इन्सुलेटर हैं और जूते रबर के हैं। ग्राउंडिंग, यानी पृथ्वी की सतह के साथ कोई प्रवाहकीय संपर्क नहीं है। अपने ऊपर विद्युत आवेश जमा न करने के लिए, आपको "खुद को ग्राउंड" करने की आवश्यकता है। उसी तरह, वस्तुएं, चीजें, इमारतें और संरचनाएं, विशेष रूप से ऊंची इमारतें, वायुमंडलीय बिजली जमा करने में सक्षम हैं। इससे अप्रिय परिणाम हो सकते हैं, क्योंकि कोई भी संचित चार्ज गैसों में विद्युत प्रवाह और चिंगारी के टूटने का कारण बन सकता है। ऐसे इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज इलेक्ट्रॉनिक्स को नष्ट कर सकते हैं और आग का कारण बन सकते हैं, खासकर ज्वलनशील पदार्थों के लिए।

वायुमंडलीय बिजली के आरोपों को जमा न करने के लिए, ऊपरी बिंदु को निचले (जमीन) से विद्युत कंडक्टर से जोड़ना पर्याप्त है, और यदि क्षेत्र बड़ा है, तो ग्राउंडिंग एक पिंजरे, एक सर्किट के रूप में की जाती है , लेकिन, वास्तव में, वे "फैराडे पिंजरा" कहलाने वाली चीज़ का उपयोग करते हैं।

वायुमंडलीय विद्युत के लक्षण

पृथ्वी ऋणात्मक रूप से आवेशित है और इसका आवेश 500,000 कूलम्ब (C) विद्युत आवेश के बराबर है। यदि हम धनात्मक रूप से आवेशित आयनमंडल और पृथ्वी की सतह के बीच वोल्टेज पर विचार करें तो संभावित अंतर 300,000 वोल्ट (300 केवी) तक होता है। इसमें लगभग 1350 एम्पीयर (ए) की विद्युत धारा भी है, और पृथ्वी के वायुमंडल का प्रतिरोध लगभग 220 ओम है। यह लगभग 400 मेगावाट (मेगावाट) का बिजली उत्पादन देता है, जो सौर गतिविधि द्वारा पुनर्जीवित होता है। यह शक्ति पृथ्वी के आयनमंडल के साथ-साथ निचली परतों को भी प्रभावित करती है, जिससे तूफान आते हैं। पृथ्वी के वायुमंडल में संचित एवं संग्रहित विद्युत ऊर्जा लगभग 150 गीगाजूल (GJ) है।

पृथ्वी-आयनमंडल प्रणाली 1.8 फैराड की क्षमता वाले एक विशाल संधारित्र की तरह कार्य करती है। पृथ्वी के सतह क्षेत्र के विशाल आकार को ध्यान में रखते हुए, प्रति वर्ग मीटर सतह पर केवल 1 nC विद्युत आवेश होता है।

पृथ्वी का विद्युतमंडल समुद्र तल से लगभग 60 किमी की ऊँचाई तक फैला हुआ है। ऊपरी परतों में, जहां कई मुक्त आयन होते हैं और गोले के इस हिस्से को आयनमंडल कहा जाता है, चालकता अधिकतम होती है, क्योंकि वहां मुक्त आवेश वाहक होते हैं। आयनमंडल में क्षमता को समतल कहा जा सकता है, क्योंकि यह क्षेत्र अनिवार्य रूप से विद्युत प्रवाह का संवाहक माना जाता है, इसमें गैसों में धाराएं और एक स्थानांतरण धारा होती है; मुक्त आयनों का स्रोत सूर्य की रेडियोधर्मिता है। सूर्य और अंतरिक्ष से आने वाले आवेशित कणों का प्रवाह गैस अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को "खटखटाता" है, जिससे आयनीकरण होता है। आप समुद्र की सतह से जितना ऊपर होंगे, वायुमंडल की चालकता उतनी ही कम होगी। समुद्र की सतह पर, हवा की विद्युत चालकता लगभग 10 -14 सीमेंस/मीटर (एस/मीटर) है, लेकिन बढ़ती ऊंचाई के साथ यह तेजी से बढ़ती है, और 35 किमी की ऊंचाई पर यह पहले से ही 10 -11 एस/मीटर है। इस ऊंचाई पर हवा का घनत्व समुद्र की सतह के घनत्व का केवल 1% है। इसके अलावा, बढ़ती ऊंचाई के साथ, चालकता असमान रूप से बदलती है, क्योंकि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र और फोटॉन सूर्य के प्रभाव से प्रवाहित होते हैं। इसका मतलब यह है कि समुद्र तल से 35 किमी ऊपर इलेक्ट्रोस्फीयर की चालकता गैर-समान है और दिन के समय (फोटॉन प्रवाह) और भौगोलिक स्थिति (पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र) पर निर्भर करती है।

शुष्क हवा में समुद्र की सतह के स्तर पर स्थित दो फ्लैट समानांतर इलेक्ट्रोड (जिनके बीच की दूरी 1 मीटर है) के बीच विद्युत ब्रेकडाउन होने के लिए 3000 केवी/एम की क्षेत्र शक्ति की आवश्यकता होती है। यदि इन इलेक्ट्रोडों को समुद्र तल से 10 किमी की ऊंचाई तक उठाया जाए, तो इस वोल्टेज के केवल 3% की आवश्यकता होगी, अर्थात 90 kV/m पर्याप्त है। यदि इलेक्ट्रोडों को एक साथ लाया जाता है ताकि उनके बीच की दूरी 1 मिमी हो, तो ब्रेकडाउन वोल्टेज की आवश्यकता 1000 गुना कम होगी, यानी 3 केवी (समुद्र तल) और 9 वी (10 किमी की ऊंचाई पर)।

पृथ्वी की सतह (समुद्र तल) पर विद्युत क्षेत्र की ताकत का प्राकृतिक मूल्य लगभग 150 V/m है, जो 1 मिमी (3 kV/) के अंतराल में भी इलेक्ट्रोड के बीच टूटने के लिए आवश्यक मूल्यों से बहुत कम है। मी आवश्यक)।

पृथ्वी की विद्युत क्षेत्र क्षमता कहाँ से आती है?

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पृथ्वी एक संधारित्र है, जिसकी एक प्लेट पृथ्वी की सतह है, और सुपरकैपेसिटर की दूसरी प्लेट आयनमंडल का क्षेत्र है। पृथ्वी की सतह पर आवेश ऋणात्मक है, और आयनमंडल के पीछे यह धनात्मक है। पृथ्वी की सतह की तरह, आयनमंडल भी एक संवाहक है, और उनके बीच वायुमंडल की परत एक अमानवीय गैस ढांकता हुआ है। आयनमंडल का धनात्मक आवेश ब्रह्मांडीय विकिरण के कारण बनता है, लेकिन पृथ्वी की सतह पर ऋणात्मक आवेश किससे आवेशित होता है?

स्पष्टता के लिए, यह याद रखना आवश्यक है कि पारंपरिक विद्युत संधारित्र को कैसे चार्ज किया जाता है। इसे विद्युत सर्किट में वर्तमान स्रोत में शामिल किया जाता है, और इसे प्लेटों पर अधिकतम वोल्टेज मान पर चार्ज किया जाता है। पृथ्वी जैसे संधारित्र के लिए भी कुछ ऐसा ही होता है। उसी तरह, एक निश्चित स्रोत चालू होना चाहिए, करंट प्रवाहित होना चाहिए, और प्लेटों पर विपरीत चार्ज बनते हैं। बिजली के बारे में सोचें, जो आमतौर पर गरज के साथ आती है। ये बिजली के बोल्ट वही विद्युत परिपथ हैं जो पृथ्वी को चार्ज करते हैं।

यह पृथ्वी की सतह से टकराने वाली बिजली है जो वह स्रोत है जो पृथ्वी की सतह को नकारात्मक चार्ज से चार्ज करती है। बिजली में लगभग 1800 एम्पीयर की धारा होती है, और प्रति दिन गरज और बिजली की संख्या 300 से अधिक होती है। एक गरज वाले बादल में ध्रुवीयता होती है। लगभग -20°C के वायु तापमान पर लगभग 6-7 किमी की ऊंचाई पर इसका ऊपरी भाग सकारात्मक रूप से चार्ज होता है, और 0° से -10°C के वायु तापमान पर 3-4 किमी की ऊंचाई पर इसका निचला भाग सकारात्मक रूप से चार्ज होता है। नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया है। गरज वाले बादल के तल पर चार्ज पृथ्वी की सतह के साथ 20-100 मिलियन वोल्ट का संभावित अंतर पैदा करने के लिए पर्याप्त है। बिजली का आवेश आमतौर पर 20-30 कूलम्ब (C) बिजली के क्रम पर होता है। बिजली बादलों के बीच और बादलों तथा पृथ्वी की सतह के बीच निर्वहन में गिरती है। प्रत्येक रिचार्ज के लिए लगभग 5 सेकंड की आवश्यकता होती है, इसलिए इस क्रम में बिजली का डिस्चार्ज हो सकता है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि डिस्चार्ज आवश्यक रूप से 5 सेकंड के बाद होगा।

बिजली चमकना

बिजली के रूप में वायुमंडलीय निर्वहन की संरचना काफी जटिल होती है। किसी भी मामले में, यह गैसों में विद्युत प्रवाह की एक घटना है, जो तब घटित होती है जब गैस के टूटने के लिए आवश्यक स्थितियाँ प्राप्त हो जाती हैं, अर्थात वायु के अणुओं का आयनीकरण हो जाता है। सबसे दिलचस्प बात यह है कि पृथ्वी का वायुमंडल एक सतत डायनेमो की तरह कार्य करता है जो पृथ्वी की सतह को नकारात्मक रूप से चार्ज करता है। प्रत्येक बिजली डिस्चार्ज इस शर्त के तहत गिरती है कि पृथ्वी की सतह नकारात्मक चार्ज से रहित है, जो डिस्चार्ज (गैस आयनीकरण) के लिए आवश्यक संभावित अंतर प्रदान करती है।

जैसे ही बिजली जमीन से टकराती है, नकारात्मक चार्ज सतह पर प्रवाहित हो जाता है, लेकिन उसके बाद गरज वाले बादल का निचला हिस्सा डिस्चार्ज हो जाता है और इसकी क्षमता बदल जाती है, यह सकारात्मक हो जाता है। इसके बाद, एक विपरीत धारा उत्पन्न होती है और पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाला अतिरिक्त चार्ज ऊपर की ओर बढ़ता है, जिससे गरज वाले बादल फिर से चार्ज हो जाते हैं। इसके बाद, प्रक्रिया को दोबारा दोहराया जा सकता है, लेकिन विद्युत वोल्टेज और करंट के कम मूल्यों के साथ। ऐसा तब तक होता है जब तक गैसों के आयनीकरण, आवश्यक संभावित अंतर और नकारात्मक विद्युत आवेश की अधिकता की स्थितियाँ मौजूद रहती हैं।

संक्षेप में, हम कह सकते हैं कि बिजली चरणों में गिरती है, जिससे एक विद्युत सर्किट बनता है जिसके माध्यम से गैसों में धारा बारी-बारी से प्रवाहित होती है। प्रत्येक बिजली का रिचार्ज लगभग 5 सेकंड तक चलता है और तभी चमकता है जब इसके लिए आवश्यक स्थितियाँ मौजूद होती हैं (ब्रेकडाउन वोल्टेज और गैस आयनीकरण)। बिजली की शुरुआत और अंत के बीच वोल्टेज 100 मिलियन वोल्ट के क्रम पर हो सकता है, और औसत वर्तमान मूल्य लगभग 1800 एम्पीयर है। चरम धारा 10,000 एम्पीयर से अधिक तक पहुँचती है, और स्थानांतरित चार्ज 20-30 कूलम्ब बिजली के बराबर होता है।