Biljke napajane električnim poljem planeta. Kako biljke reagiraju na struju? Uređaj za stimulaciju rasta biljaka

Elektrifikacija tla i žetva

Kako bi povećali produktivnost poljoprivrednih biljaka, čovječanstvo se odavno okrenulo tlu. Ta električna energija može povećati plodnost gornjeg obradivog sloja zemlje, odnosno povećati njegovu sposobnost stvaranja velika žetva, eksperimenti znanstvenika i praktičara odavno su dokazani. Ali kako to učiniti bolje, kako povezati elektrifikaciju tla s postojećim tehnologijama za njegovu obradu? To su problemi koji ni sada nisu u potpunosti riješeni. Pritom ne smijemo zaboraviti da je tlo biološki objekt. A nevještim zahvatom u ovaj ustaljeni organizam, pogotovo s tako moćnim alatom kao što je struja, moguće mu je nanijeti nepopravljivu štetu.

Kod elektrifikacije tla prije svega vide način utjecaja na korijenski sustav biljaka. Do danas je prikupljeno mnogo podataka koji pokazuju da slaba električna struja propuštena kroz tlo potiče procese rasta u biljkama. No, je li to rezultat izravnog djelovanja elektriciteta na korijenski sustav, a preko njega i na cijelu biljku, ili je to posljedica fizikalnih i kemijskih promjena u tlu? Određeni korak prema razumijevanju problema učinili su svojevremeno lenjingradski znanstvenici.

Eksperimenti koje su izvodili bili su vrlo sofisticirani, jer su morali otkriti duboko skrivenu istinu. Uzeli su male polietilenske cijevi s rupama u koje su posađene sadnice kukuruza. Epruvete su napunjene hranjivom otopinom s kompletnim hranjivim tvarima potrebnim za sadnice. kemijski elementi. I kroz njega, uz pomoć kemijski inertnih platinskih elektroda, prošla je konstantna električna struja od 5-7 μA / sq. vidi Volumen otopine u komorama održavan je na istoj razini dodavanjem destilirane vode. Zrak, koji je korijenju prijeko potreban, sustavno se dovodio (u obliku mjehurića) iz posebne plinske komore. Sastav hranjive otopine kontinuirano je praćen senzorima jednog ili drugog elementa - ion-selektivnim elektrodama. A prema registriranim promjenama zaključivali su što je i u kojoj količini upilo korijenje. Svi ostali kanali za istjecanje kemijskih elemenata bili su blokirani. Paralelno je radila kontrolna varijanta u kojoj je sve bilo apsolutno isto, s izuzetkom jedne stvari - kroz otopinu nije propuštena električna struja. I što?

Od početka eksperimenta nije prošlo ni 3 sata, a razlika između kontrolne i električne opcije već je izašla na vidjelo. U potonjem, korijenje je aktivnije apsorbiralo hranjive tvari. Ali možda nisu korijeni, već ioni koji su se pod utjecajem vanjske struje počeli brže kretati u otopini? Da bi se odgovorilo na to pitanje, u jednom od pokusa mjereni su biopotencijali sadnica te su u određeno vrijeme u "rad" uključeni hormoni rasta. Zašto? Da, jer bez dodatne električne stimulacije mijenjaju aktivnost apsorpcije iona od strane korijena i bioelektrične karakteristike biljaka.

Na kraju pokusa autori su došli do sljedećih zaključaka: „Prolazak slabe električne struje kroz hranjivu otopinu u koju je uronjen korijenski sustav klijanaca kukuruza stimulativno djeluje na apsorpciju iona kalija i nitrata. dušik iz hranjive otopine biljaka.” Dakle, ipak, struja potiče aktivnost korijenskog sustava? Ali kako, kroz koje mehanizme? Da bi se potpuno uvjerilo u korijenski učinak elektriciteta, postavljen je još jedan eksperiment, u kojem je bila i hranjiva otopina, bilo je korijena, sada krastavaca, a mjeren je i biopotencijal. I u ovom eksperimentu rad korijenskog sustava poboljšan je električnom stimulacijom. No, još je daleko od razotkrivanja načina njezina djelovanja, iako je već poznato da električna struja ima izravne i neizravne učinke na biljku, čiji je stupanj utjecaja određen nizom čimbenika.

U međuvremenu su se istraživanja o učinkovitosti elektrifikacije tla proširila i produbila. Danas se najčešće provode u staklenicima ili u uvjetima vegetacijskih pokusa. To je razumljivo, jer je to jedini način da se izbjegnu greške koje se nenamjerno čine kada su eksperimenti postavljeni u uvjeti na terenu u kojoj je nemoguće uspostaviti kontrolu nad svakim pojedinačnim faktorom.

Vrlo detaljne pokuse s elektrifikacijom tla izveo je u Lenjingradu znanstvenik V. A. Shustov. U blago podzolično ilovasto tlo dodao je 30% humusa i 10% pijeska, a kroz tu masu okomito na korijenski sustav između dvije čelične ili ugljične elektrode (potonje su se pokazale bolje) prošla je struja industrijske frekvencije gustoće 0,5 mA / kvadrat vidi Žetva rotkvica povećana za 40-50%. Ali istosmjerna struja iste gustoće smanjila je sakupljanje ovih korijenskih usjeva u usporedbi s kontrolom. I samo smanjenje njegove gustoće na 0,01-0,13 mA / sq. cm uzrokovao je povećanje prinosa do razine dobivene korištenjem izmjenične struje. Koji je razlog?

Korištenjem obilježenog fosfora utvrđeno je da izmjenična struja iznad navedenih parametara povoljno utječe na apsorpciju ove važne biljke u biljkama. električni element. Također je postojao pozitivan učinak istosmjerne struje. Sa svojom gustoćom od 0,01 mA / sq. cm, dobiven je usjev približno jednak onom dobivenom upotrebom izmjenične struje gustoće od 0,5 mA / sq. vidi Usput, od četiri testirane AC frekvencije (25, 50, 100 i 200 Hz), frekvencija od 50 Hz pokazala se najboljom. Ako su biljke bile prekrivene uzemljenim rešetkama za probir, tada je prinos povrtne kulture znatno smanjio.

Armenski istraživački institut za mehanizaciju i elektrifikaciju poljoprivrede koristio je električnu energiju za poticanje biljaka duhana. Proučavali smo širok raspon gustoća struje koja prolazi poprečni presjek sloj korijena. Za izmjeničnu struju iznosio je 0,1; 0,5; 1,0; 1,6; 2.0; 2,5; 3,2 i 4,0 a / sq. m, za trajno - 0,005; 0,01; 0,03; 0,05; 0,075; 0,1; 0,125 i 0,15 a/m². m. Kao hranjivi supstrat korištena je mješavina koja se sastoji od 50% crnog tla, 25% humusa i 25% pijeska. Najoptimalnije su se pokazale gustoće struje od 2,5 a/m2. m za promjenjive i 0,1 a / sq. m za konstantu s kontinuiranom opskrbom električnom energijom za mjesec i pol. Istodobno, prinos suhe mase duhana u prvom slučaju premašio je kontrolu za 20%, au drugom - za 36%.

Ili rajčice. Eksperimentatori su stvorili konstantno električno polje u svojoj zoni korijena. Biljke su se razvijale puno brže od kontrola, osobito u fazi pupanja. Imali su više površine površina lista, pojačana aktivnost enzima peroksidaze, pojačano disanje. Kao rezultat toga, povećanje prinosa iznosilo je 52%, a to se dogodilo uglavnom zbog povećanja veličine plodova i njihovog broja po biljci.

Istosmjerna struja koja prolazi kroz tlo također ima blagotvoran učinak na voćke. To je primijetio I. V. Michurin i uspješno primijenio njegov najbliži pomoćnik I. S. Gorshkov, koji je ovoj problematici posvetio cijelo jedno poglavlje u svojoj knjizi “Članci o voćarstvu” (Moskva, Ed. Sel'sk. lit., 1958.). U ovom slučaju, voćke brže prolaze kroz djetinjstvo (znanstvenici kažu "juvenilni") stadij razvoja, povećava se njihova otpornost na hladnoću i otpornost na druge nepovoljne čimbenike okoliša, kao rezultat toga, povećava se produktivnost. Da ne budem neutemeljen, dat ću konkretan primjer. Kada je stalna struja propuštena kroz tlo na kojemu su mlada crnogorična i bjelogorična stabla kontinuirano rasla tijekom dnevnog svjetla, dogodio se niz izvanrednih pojava u njihovim životima. Lipanj Srpanj iskusna stabla razlikovali su se intenzivnijom fotosintezom, koja je bila rezultat poticanja rasta biološke aktivnosti tla pomoću elektriciteta, povećanja brzine kretanja iona tla i bolje apsorpcije korijenskim sustavom biljaka. Štoviše, struja koja teče u tlu stvorila je veliku potencijalnu razliku između biljaka i atmosfere. A to je, kao što je već spomenuto, čimbenik sam po sebi povoljan za stabla, posebno mlada. U sljedećem pokusu, provedenom pod filmskim pokrovom, uz kontinuirani prijenos istosmjerne struje, fitomasa jednogodišnjih sadnica bora i ariša povećala se za 40-42%. Kad bi se ova stopa rasta zadržala nekoliko godina, nije teško zamisliti kakva bi to bila ogromna korist.

Zanimljiv eksperiment o utjecaju električnog polja između biljaka i atmosfere izveli su znanstvenici s Instituta za fiziologiju biljaka Akademije znanosti SSSR-a. Otkrili su da fotosinteza ide brže što je veća potencijalna razlika između biljaka i atmosfere. Tako, na primjer, ako držite negativnu elektrodu u blizini biljke i postupno povećavate napon (500, 1000, 1500, 2500 V), tada će se povećati intenzitet fotosinteze. Ako su potencijali biljke i atmosfere blizu, tada biljka prestaje apsorbirati ugljikov dioksid.

Valja napomenuti da je provedeno dosta eksperimenata na elektrifikaciji tla, kako kod nas tako iu inozemstvu. Utvrđeno je da ovaj učinak mijenja kretanje razne vrste vlažnost tla, potiče reprodukciju niza tvari teško probavljivih za biljke, izaziva široku paletu kemijske reakcije, što zauzvrat mijenja reakciju otopine tla. Kada električni udar na tlo sa slabim strujama, mikroorganizmi se bolje razvijaju u njemu. Određeni su i parametri električne struje koji su optimalni za različita tla: od 0,02 do 0,6 mA/sq. cm za istosmjernu struju i od 0,25 do 0,5 mA / sq. vidi za izmjeničnu struju. Međutim, u praksi, trenutni ovi parametri, čak i na sličnim tlima, možda neće dati povećanje prinosa. To je zbog niza čimbenika koji nastaju kada električna energija stupa u interakciju s tlom i biljkama koje se na njemu uzgajaju. U tlu koje pripada istoj klasifikacijskoj kategoriji, u svakom konkretnom slučaju, mogu postojati potpuno različite koncentracije vodika, kalcija, kalija, fosfora i drugih elemenata, mogu postojati različiti uvjeti prozračivanja, a posljedično i prolazak vlastite redoks procesi itd. Konačno, ne treba zaboraviti na konstantne promjene parametara atmosferskog elektriciteta i zemaljskog magnetizma. Također mnogo ovisi o korištenim elektrodama i načinu električnog izlaganja (konstantno, kratkotrajno itd.). Ukratko, potrebno je u svakom slučaju pokušati i odabrati, pokušati i odabrati ...

Zbog ovih i niza drugih razloga, elektrifikacija tla, iako pridonosi povećanju prinosa poljoprivrednih biljaka, i to često prilično značajnom, ali široka praktična aplikacija još nije kupljeno. Shvaćajući to, znanstvenici traže nove pristupe ovom problemu. Dakle, predlaže se tretirati tlo električnim pražnjenjem kako bi se u njemu fiksirao dušik - jedno od glavnih "jela" za biljke. Da bi se to postiglo, u tlu i atmosferi stvara se visokonaponsko kontinuirano lučno pražnjenje izmjenične struje male snage. A tamo gdje "radi", dio atmosferskog dušika prelazi u nitratne oblike, koje biljke asimiliraju. Međutim, to se događa, naravno, mala površina polja i dosta skupo.

Učinkovitiji je drugi način povećanja količine asimiliranih oblika dušika u tlu. Sastoji se od upotrebe četkastog električnog izboja koji se stvara izravno u obradivom sloju. Četkasto pražnjenje je oblik plinskog pražnjenja koji nastaje kada atmosferski pritisak na metalnom vrhu, na koji je spojen visoki potencijal. Veličina potencijala ovisi o položaju druge elektrode i polumjeru zakrivljenosti vrha. Ali u svakom slučaju, treba ga mjeriti u deset kilovolti. Zatim se na vrhu šiljka pojavljuje četkasta zraka isprekidanih i brzo miješajućih električnih iskri. Takvo pražnjenje uzrokuje stvaranje u tlu veliki broj kanali kroz koje značajna količina energije i, kako su pokazali laboratorijski i terenski pokusi, doprinosi povećanju oblika dušika koje biljke apsorbiraju u tlu i, kao rezultat toga, povećanju prinosa.

Još učinkovitije je korištenje elektrohidrauličkog učinka u obradi tla, koji se sastoji u stvaranju električnog pražnjenja (električne munje) u vodi. Ako se dio tla stavi u posudu s vodom i u toj posudi napravi električno pražnjenje, tada će se čestice tla usitniti uz oslobađanje velike količine elemenata potrebnih biljkama i vezivanje atmosferskog dušika. Ovaj učinak električne energije na svojstva tla i na vodu ima vrlo povoljan učinak na rast biljaka i njihovu produktivnost. S obzirom na veliku perspektivu ove metode elektrifikacije tla, pokušat ću o tome detaljnije govoriti u zasebnom članku.

Drugi način elektrifikacije tla je vrlo znatiželjan - bez vanjskog izvora struje. Ovaj smjer razvija Kirovohradski istraživač IP Ivanko. Vlagu u tlu smatra svojevrsnim elektrolitom, koji je pod utjecajem Zemljinog elektromagnetskog polja. Na granici metal-elektrolit, u ovom slučaju otopina metal-tlo, javlja se galvansko-električni učinak. Konkretno, kada je čelična žica u tlu, na njezinoj se površini kao rezultat redoks reakcija formiraju katodne i anodne zone, a metal se postupno otapa. Kao rezultat toga, na međufaznim granicama nastaje potencijalna razlika koja doseže 40-50 mV. Također se formira između dvije žice položene u tlo. Ako su žice npr. na udaljenosti od 4 m, tada je potencijalna razlika 20-40 mV, ali jako varira ovisno o vlažnosti i temperaturi tla, njegovom mehaničkom sastavu, količini gnojiva i drugim čimbenicima. .

Autor je nazvao elektromotornu silu između dvije žice u tlu "agro-EMF", uspio ju je ne samo izmjeriti, već i objasniti opće obrasce po kojima se formira. Karakteristično je da u određenim razdobljima, u pravilu, kada se mijenjaju mjesečeve mijene i mijenja vrijeme, igla galvanometra, kojom se mjeri struja koja nastaje između žica, naglo mijenja položaj - prateći slične pojave promjene u stanju Zemljinog elektromagnetskog polja, koje se prenose na "elektrolit" tla.

Na temelju tih ideja autor je predložio stvaranje elektroliznih agronomskih polja. Zašto posebna traktorska jedinica raspoređuje čeličnu žicu promjera 2,5 mm smotanu iz bubnja duž dna utora do dubine od 37 cm.površine tla. Nakon 12 m po širini polja, operacija se ponavlja. Imajte na umu da ovako postavljena žica ne ometa konvencionalne poljoprivredne radove. Pa, ako je potrebno, čelične žice se mogu lako ukloniti iz tla pomoću jedinice za odmotavanje i namatanje za mjernu žicu.

Pokusima je utvrđeno da se ovom metodom na elektrodama inducira "agro-emf" od 23-35 mV. Budući da elektrode imaju različit polaritet, između njih kroz mokro tlo pojavljuje se zatvoreni električni krug kroz koji teče istosmjerna struja gustoće od 4 do 6 μA / sq. vidi anoda. Prolazeći kroz otopinu tla kao kroz elektrolit, ova struja podržava procese elektroforeze i elektrolize u plodnom sloju, zbog čega neophodni za biljke Kemikalije u tlu mijenjaju se iz teško probavljivih u lako probavljive oblike. Osim toga, pod utjecajem električne struje brže se humificiraju svi biljni ostaci, sjeme korova, mrtvi životinjski organizmi, što dovodi do povećanja plodnosti tla.

Kao što se vidi, u ovoj varijanti, elektrizacija tla se događa bez umjetnog izvora energije, samo kao rezultat djelovanja elektromagnetskih sila našeg planeta.

U međuvremenu, zahvaljujući ovoj "besplatnoj" energiji, u pokusima je dobiven vrlo visok porast prinosa zrna - do 7 centnera po hektaru. S obzirom na jednostavnost, pristupačnost i dobru učinkovitost predložene tehnologije elektrifikacije, vrtlari amateri koji su zainteresirani za ovu tehnologiju mogu detaljnije pročitati o njoj u članku I.P. 7 za 1985. Prilikom uvođenja ove tehnologije, autor savjetuje postavljanje žica u smjeru od sjevera prema jugu, a poljoprivredne biljke koje se uzgajaju iznad njih od zapada prema istoku.

Ovim člankom pokušao sam zainteresirati vrtlare amatere za korištenje različitih biljaka u procesu uzgoja, uz poznate tehnologije za njegu tla, elektrotehniku. Relativna jednostavnost većine metoda elektrifikacije tla, dostupna osobama koje su stekle znanje iz fizike, čak iu okviru programa Srednja škola, omogućuje njihovu upotrebu i testiranje na gotovo svakom vrtna parcela pri uzgoju povrća, voća i bobica, cvjetno-ukrasnog, ljekovitog i drugog bilja. Također sam eksperimentirao s elektriziranjem tla istosmjerna struja 60-ih godina prošlog stoljeća pri uzgoju sadnica i sadnica voća i bobičastog voća. U većini pokusa uočena je stimulacija rasta, ponekad vrlo značajna, osobito kod uzgoja presadnica trešnje i šljive. Dakle, dragi vrtlari amateri, pokušajte isprobati neki način elektrifikacije tla u nadolazećoj sezoni na bilo kojem usjevu. Što ako vam sve bude dobro, a sve ovo može se pokazati kao jedan od rudnika zlata?

V. N. Šalamov

Markevich V.V.

U ovom radu bavimo se jednim od najzanimljivijih i najperspektivnijih područja istraživanja - utjecajem fizički uvjeti na biljkama.

Proučavajući literaturu o ovom pitanju, saznao sam da je profesor P. P. Gulyaev, koristeći visokoosjetljivu opremu, uspio utvrditi da slabo bioelektrično polje okružuje svako živo biće i još uvijek se pouzdano zna: svaka živa stanica ima svoju vlastitu elektranu. A stanični potencijali nisu tako mali.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

FIZIKA

BIOLOGIJA

Biljke i njihov električni potencijal.

Izvršio: Markevich V.V.

GBOU srednja škola br. 740 Moskva

9. razred

Voditeljica: Kozlova Violetta Vladimirovna

profesorica fizike i matematike

Moskva 2013

1. Uvod

1. Relevantnost
2. Ciljevi i zadaci rada
3. Metode istraživanja
4. Značaj rada

1. Analiza proučavane literature na temu "Električna energija u životu

bilje"

1. Ionizacija zraka u zatvorenom prostoru

1. Metodologija i tehnika istraživanja

1. Proučavanje struja oštećenja u raznim biljkama

1. Eksperiment #1 (s limunom)
2. Eksperiment #2 (s jabukom)
3. Eksperiment #3 (s listom biljke)

1. Proučavanje utjecaja električnog polja na klijavost sjemena

1. Pokusi za promatranje utjecaja ioniziranog zraka na klijavost sjemena graška
2. Pokusi za promatranje utjecaja ioniziranog zraka na klijavost sjemena graha

1. zaključke

1. Zaključak
2. Književnost

1. Uvod

"Koliko god električni fenomeni bili iznenađujući,

svojstveni anorganskoj materiji, ne idu

ni na koji način usporedivi s onima povezanima s

životne procese."

Michael Faraday

U ovom se radu okrećemo jednom od najzanimljivijih i najperspektivnijih područja istraživanja – utjecaju fizičkih uvjeta na biljke.

Proučavajući literaturu o ovom pitanju, saznao sam da je profesor P. P. Gulyaev, koristeći visokoosjetljivu opremu, uspio utvrditi da slabo bioelektrično polje okružuje svako živo biće i još uvijek se pouzdano zna: svaka živa stanica ima svoju vlastitu elektranu. A stanični potencijali nisu tako mali. Na primjer, u nekim algama dostižu 0,15 V.

„Ako se 500 pari polovica graška prikupi određenim redoslijedom u nizu, tada će konačni električni napon bit će 500 volti... Dobro je da kuhar ne zna za opasnost koja mu prijeti kada priprema ovo posebno jelo, a na njegovu sreću grašak se ne spaja u naručeni niz.Ova izjava indijskog istraživača J. Bossa temelji se na rigoroznom znanstvenom eksperimentu. Spojio je unutarnji i vanjski dio zrna graška galvanometrom i zagrijao na 60°C. Uređaj je u isto vrijeme pokazao potencijalnu razliku od 0,5 V.

Kako se to događa? Na kojem principu rade živi generatori i baterije? Zamjenik voditelja Odjela za žive sustave u Moskvi Institut za fiziku i tehnologiju Kandidat fizikalnih i matematičkih znanosti Eduard Trukhan smatra da je jedan od najvažnijih procesa koji se odvijaju u biljnoj stanici proces asimilacije sunčeve energije, proces fotosinteze.

Dakle, ako u tom trenutku znanstvenici uspiju “rastaviti” pozitivno i negativno nabijene čestice u različite strane, onda ćemo, u teoriji, imati na raspolaganju prekrasan živi generator, čije bi gorivo bilo voda i sunčeva svjetlost, a osim energije proizvodio bi i čisti kisik.

Možda će u budućnosti biti stvoren takav generator. No, da bi ostvarili ovaj san, znanstvenici će morati naporno raditi: morate odabrati najviše pogodne biljke, a možda čak i naučiti kako umjetno napraviti zrnca klorofila, stvoriti nekakvu membranu koja bi omogućila odvajanje naboja. Ispada da živa stanica, pohranjivanje električna energija u prirodnim kondenzatorima - unutarstaničnim membranama posebnih staničnih tvorevina, mitohondrija, zatim ih koristi za obavljanje puno posla: izgradnju novih molekula, povlačenje unutar stanice hranjivim tvarima, regulacija vlastite temperature... I to nije sve. Sama biljka uz pomoć električne energije obavlja mnoge operacije: diše, kreće se, raste.

Relevantnost

Već danas se može tvrditi da je proučavanje električnog života biljaka korisno za poljoprivredu. I. V. Michurin također je proveo pokuse o utjecaju električne struje na klijanje hibridnih sadnica.

Predsjetvena obrada sjemena - bitan element poljoprivredna tehnologija, koja omogućuje povećanje njihove klijavosti, au konačnici i prinos biljaka.A to je osobito važno u uvjetima našeg ne baš dugog i toplog ljeta.

1. Ciljevi i zadaci rada

Cilj rada je proučavanje prisutnosti bioelektričnih potencijala u biljkama i proučavanje utjecaja električnog polja na klijavost sjemena.

Za postizanje cilja studije potrebno je riješiti sljedeće zadaci:

1. Proučavanje glavnih odredbi koje se tiču ​​doktrine bioelektričnih potencijala i utjecaja električnog polja na vitalnu aktivnost biljaka.
2. Provođenje pokusa za otkrivanje i promatranje struja oštećenja u raznim biljkama.
3. Provođenje pokusa za promatranje utjecaja električnog polja na klijanje sjemena.

1. Metode istraživanja

Za ispunjenje ciljeva studija koriste se teorijske i praktične metode. Teorijska metoda: pretraživanje, proučavanje i analiza znanstvene i znanstveno-popularne literature o ovoj problematici. Iz praktične metode koriste se istraživanja: promatranje, mjerenje, eksperimentiranje.

1. Značaj rada

Materijal ovog rada može se koristiti u nastavi fizike i biologije, budući da ovo važno pitanje nije obrađeno u udžbenicima. A metodologija za provođenje eksperimenata je kao materijal za praktične vježbe izborni predmet.

1. Analiza proučene literature

Povijest proučavanja električnih svojstava biljaka

Jedan od karakteristične značajkeživih organizama – sposobnost nadraživanja.

Charles Darwin u prilogu važnost razdražljivost biljke. Proučio je detaljno biološke značajke kukcojedi predstavnici Flora, koji su vrlo osjetljivi, a rezultate istraživanja iznio je u izvanrednoj knjizi "O biljkama kukcojedima", objavljenoj 1875. godine. Osim toga, pozornost velikog prirodoslovca privukla su različita kretanja biljaka. Uzevši zajedno, sve studije sugeriraju da je biljni organizam nevjerojatno sličan životinjskom.

Raširena uporaba elektrofizioloških metoda omogućila je fiziolozima životinja da postignu značajan napredak u ovom području znanja. Utvrđeno je da u organizmima životinja stalno nastaju električne struje(biostruje), čija raspodjela dovodi do motoričkih reakcija. C. Darwin je pretpostavio da se slični električni fenomeni odvijaju iu lišću biljaka kukcojeda, koje imaju prilično izraženu sposobnost kretanja. Međutim, on sam nije testirao ovu hipotezu. Na njegov je zahtjev 1874. fiziolog s Oxfordskog sveučilišta izveo pokuse s biljkom venerina muholovka.Burdan Sanderson. Spojivši list ove biljke na galvanometar, znanstvenik je primijetio da je strelica odmah skrenula. To znači da električni impulsi nastaju u živom listu ove kukcojedne biljke. Kada je istraživač iritirao lišće dodirivanjem čekinja koje se nalaze na njihovoj površini, igla galvanometra je skrenula za suprotna strana, kao u eksperimentu sa životinjskim mišićima.

njemački fiziolog Hermann Munch , koji je nastavio pokuse, 1876. došao je do zaključka da su listovi venerine muholovke električki slični živcima, mišićima i električnim organima nekih životinja.

U Rusiji su korištene elektrofiziološke metodeN. K. Levakovskiproučavati fenomene razdražljivosti u stidljiva mimoza. Godine 1867. objavio je knjigu pod nazivom "O kretanju razdražljivih organa biljaka". U pokusima N. K. Levakovskog najjači električni signali uočeni su u tim uzorcima mimoza , koji je najenergičnije reagirao na vanjske podražaje. Ako se mimoza brzo ubije zagrijavanjem, mrtvi dijelovi biljke ne proizvode električne signale. Autor je također promatrao pojavu električnih impulsa u prašnicimačičak i čičak, u peteljkama listova rosike.Naknadno je utvrđeno da

Bioelektrični potencijali u biljnim stanicama

Život biljke ovisi o vlazi. Stoga se električni procesi u njima najpotpunije očituju u normalnom načinu vlaženja i blijede kada se suše. To je zbog izmjene naboja između tekućine i stijenki kapilarnih žila tijekom protoka hranjivih otopina kroz kapilare biljaka, kao i procesa izmjene iona između stanica i okoliš. U stanicama se pobuđuju najvažnija za život električna polja.

Dakle, znamo da...

1. Polen nošen vjetrom ima negativan naboj.‚ približavajući se po veličini naboju čestica prašine tijekom oluja s prašinom. U blizini biljaka koje gube pelud, omjer između pozitivnih i negativnih svjetlosnih iona dramatično se mijenja, što povoljno utječe na daljnji razvoj bilje.
2. U praksi prskanja pesticidima u poljoprivredi utvrđeno je dakemikalije s pozitivnim nabojem talože se u većoj mjeri na stablu repe i jabuke, na jorgovanu - s negativnim nabojem.
3. Jednostrano osvjetljavanje lista pobuđuje razliku električnog potencijala između njegova osvijetljenog i neosvijetljenog područja te peteljke, stabljike i korijena.Ova razlika potencijala izražava odgovor biljke na promjene u njezinu tijelu povezane s početkom ili zaustavljanjem procesa fotosinteze.
4. Klijavost sjemena u jakim električno polje (npr. blizu koronske elektrode)dovodi do promjenevisinu i debljinu stabljike i gustoću krošnje biljaka u razvoju. to se događa uglavnom zbog preraspodjele prostornog naboja u tijelu biljke pod utjecajem vanjskog električnog polja.
5. Oštećeno mjesto u biljnom tkivu uvijek je negativno nabijeno.relativno neoštećena područja, a područja odumiranja biljaka dobivaju negativan naboj u odnosu na područja koja rastu u normalnim uvjetima.
6. nabijene sjemenke kultivirane biljke imaju relativno visoku električnu vodljivost i stoga brzo gube naboj.Sjemenke korova su po svojim svojstvima bliže dielektricima i mogu dugo zadržati naboj. Ovo se koristi za odvajanje sjemena usjeva od korova na pokretnoj traci.
7. Značajne potencijalne razlike u biljnom organizmu ne mogu se pobuditiBudući da biljke nemaju specijalizirani električni organ. Dakle, među biljkama ne postoji "drvo smrti" koje bi svojom električnom snagom ubijalo živa bića.

Djelovanje atmosferskog elektriciteta na biljke

Jedan od karakteristične značajke naš planet – prisutnost stalnog električnog polja u atmosferi. Osoba to ne primjećuje. Ali električno stanje atmosfere nije ravnodušno prema njemu i drugim živim bićima koja nastanjuju naš planet, uključujući biljke. Iznad Zemlje na visini od 100-200 km nalazi se sloj pozitivno nabijenih čestica – ionosfera.
Dakle, kada hodate poljem, ulicom, trgom, krećete se u električnom polju, udišete električne naboje..

Utjecaj atmosferskog elektriciteta na biljke od 1748. proučavaju mnogi autori. Ove je godine Abbe Nolet izvijestio o eksperimentima u kojima je elektrificirao biljke stavljajući ih ispod nabijenih elektroda. Promatrao je ubrzanje klijanja i rasta. Grandieu (1879.) primijetio je da su biljke koje nisu bile pod utjecajem atmosferskog elektriciteta, jer su bile smještene u uzemljenu kutiju od žičane mreže, pokazale smanjenje težine od 30 do 50% u usporedbi s kontrolnim biljkama.

Lemström (1902.) izložio je biljke djelovanju zračnih iona, stavljajući ih pod žicu opremljenu šiljcima i spojenu na izvor visokog napona (1 m iznad razine tla, ionska struja 10-11 - 10 -12 A / cm 2 ), te je utvrdio povećanje težine i duljine više od 45% (na primjer, mrkva, grašak, kupus).

Činjenicu da je rast biljaka ubrzan u atmosferi s umjetno povećanom koncentracijom pozitivnih i negativnih malih iona nedavno su potvrdili Krueger i njegovi suradnici. Otkrili su da sjeme zobi reagira na pozitivne i negativne ione (koncentracija od oko 10 4 iona/cm3 ) povećanje ukupne duljine za 60 % i povećanje svježe i suhe mase za 25-73 %. Kemijska analiza nadzemni dijelovi biljaka utvrdili povećanje sadržaja proteina, dušika i šećera. U slučaju ječma, došlo je do još većeg povećanja (oko 100%) ukupne elongacije; povećanje svježe mase nije bilo veliko, ali je zamjetno povećanje suhe mase, što je bilo popraćeno odgovarajućim povećanjem udjela bjelančevina, dušika i šećera.

Pokuse sa sjemenkama biljaka također je proveo Vorden. Otkrio je da je klijanje zelenog graha i zelenog graška postalo ranije s povećanjem razine iona oba polariteta. Konačni postotak proklijalog sjemena bio je niži s negativnom ionizacijom u usporedbi s kontrolnom skupinom; klijavost u pozitivno ioniziranoj skupini i kontroli bila je ista. Kako su presadnice rasle, kontrolne i pozitivno ionizirane biljke su nastavile rasti, dok su negativno ionizirane biljke većinom uvenule i uginule.

Utjecaj u posljednjih godina došlo je do jake promjene električnog stanja atmosfere; različita područja Zemlje počela su se međusobno razlikovati u ioniziranom stanju zraka, što je posljedica sadržaja prašine, kontaminacije plinom itd. Električna vodljivost zraka osjetljiv je pokazatelj njegove čistoće: što je više stranih čestica u zraku, to je više broja ioni se talože na njima i, posljedično, električna vodljivost zraka postaje manja.
Dakle, u Moskvi za 1 cm 3 zrak sadrži 4 negativna naboja, u St. Petersburgu - 9 takvih naboja, u Kislovodsku, gdje je standard čistoće zraka 1,5 tisuća čestica, a na jugu Kuzbasa u mješovitim šumama podnožja, broj tih čestica doseže 6 tisuću. Pa kud više negativne čestice, tamo se lakše diše, a gdje ima prašine, čovjek je manje dobiva jer se čestice prašine talože na njih.
Poznato je da uz brze vode zrak osvježava i okrepljuje. Sadrži mnogo negativnih iona. Još u 19. stoljeću utvrđeno je da su veće kapljice u prskanju vode pozitivno nabijene, dok su manje kapljice negativno nabijene. Budući da se veće kapljice brže talože, negativno nabijene male kapljice ostaju u zraku.
Naprotiv, zraka u skučenim prostorima ima u izobilju drugačija vrsta elektromagnetski uređaji zasićeni su pozitivnim ionima. Čak i relativno kratak boravak u takvoj prostoriji dovodi do letargije, pospanosti, vrtoglavice i glavobolje.

1. Metodologija istraživanja

Proučavanje struja oštećenja u raznim biljkama.

1. KNJIŽEVNOST

1. Bogdanov K. Yu. Fizičar u posjeti biologu. - M.: Nauka, 1986. 144 str.
2. Vorotnikov A.A. Fizika za mlade. - M: Žetva, 1995-121s.
3. Katz Ts.B. Biofizika na nastavi fizike. - M: Prosvjeta, 1971-158s.
4. Perelman Ya.I. Zabavna fizika. - M: Znanost, 1976-432s.
5. Artamonov V.I. Zanimljiva fiziologija biljaka. – M.: Agropromizdat, 1991.
6. Arabadzhi V.I. Zagonetke obične vode.- M .: "Znanje", 1973.
7. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/163.html
8. http://www.npl-rez.ru/litra/bios.htm
9. http://www.ionization.ru

Biološki utjecaj električnih i magnetskih polja na organizam ljudi i životinja dosta je proučavan. Učinci uočeni u ovom slučaju, ako do njih dođe, još uvijek nisu jasni i teško ih je utvrditi, tako da ova tema ostaje aktualna.

Magnetska polja na našem planetu imaju dvojako podrijetlo – prirodno i antropogeno. Prirodna magnetska polja, takozvane magnetske oluje, nastaju u Zemljinoj magnetosferi. Antropogeni magnetski poremećaji zahvataju manje područje od prirodnih, ali je njihova manifestacija mnogo intenzivnija, pa samim time i donosi osjetnije štete. Kao rezultat tehničke aktivnosti, osoba stvara umjetna elektromagnetska polja, koja su stotinama puta jača od prirodnog magnetskog polja Zemlje. Izvori antropogenog zračenja su: snažni radiopredajnici, elektrificirana vozila, dalekovodi (slika 2.1).

Jedan od najjačih pobudnika elektromagnetskih valova su struje industrijske frekvencije (50 Hz). Dakle, jakost električnog polja neposredno ispod dalekovoda može doseći nekoliko tisuća volti po metru tla, iako zbog svojstva snižavanja jakosti tla, već na udaljenosti od 100 m od vodova intenzitet opada. naglo do nekoliko desetaka volti po metru.

Studije bioloških učinaka električnog polja otkrile su da već pri jačini od 1 kV / m ima nepovoljan učinak na ljudski živčani sustav, što zauzvrat dovodi do endokrinog aparata i poremećaja metabolizma u tijelu (bakar, cink, željezo i kobalt), remeti fiziološke funkcije: otkucaje srca, krvni tlak, aktivnost mozga, metaboličke procese i imunološku aktivnost.

Od 1972. godine pojavljuju se publikacije u kojima se razmatra učinak električnih polja jačine veće od 10 kV / m na ljude i životinje.

Jakost magnetskog polja proporcionalna je struji i obrnuto proporcionalna udaljenosti; jakost električnog polja proporcionalna je naponu (naboju) i obrnuto proporcionalna udaljenosti. Parametri ovih polja ovise o naponskom razredu, konstrukcijskim značajkama i geometrijskim dimenzijama visokonaponskog dalekovoda. Pojava snažnog i proširenog izvora elektromagnetskog polja dovodi do promjene onih prirodnih čimbenika pod kojima je nastao ekosustav. Električna i magnetska polja mogu inducirati površinske naboje i struje u ljudskom tijelu (slika 2.2). Istraživanja pokazuju,

da je maksimalna struja u ljudskom tijelu inducirana električnim poljem puno veća od struje uzrokovane magnetskim poljem. Tako, štetno djelovanje Magnetsko polje se očituje samo kada je njegov intenzitet oko 200 A / m, što se događa na udaljenosti od 1-1,5 m od žica faze linije i opasno je samo za osoblje za održavanje pri radu pod naponom. Ova okolnost omogućila je zaključak da nema biološkog učinka magnetskih polja industrijske frekvencije na ljude i životinje ispod dalekovoda kopnene faune.

Na temelju konstrukcijskih značajki prijenosa električne energije (progib žice), najveći utjecaj polja očituje se u sredini raspona, gdje je intenzitet za vodove super i ultra visokog napona na razini ljudskog rasta 5-20 kV / m i više, ovisno o klasi napona i dizajnu linije (Sl. 1.2). Na osloncima, gdje je visina ovjesa žica najveća i djeluje zaštitni učinak oslonaca, jakost polja je najmanja. Budući da se ispod žica dalekovoda mogu nalaziti ljudi, životinje, vozila, potrebno je procijeniti moguće posljedice dugotrajnog i kratkotrajnog boravka živih bića u električnom polju različite jakosti. Najosjetljiviji na električna polja su kopitari i ljudi u obući koja ih izolira od tla. Životinjsko kopito također je dobar izolator. Inducirani potencijal u ovom slučaju može doseći 10 kV, a strujni impuls kroz tijelo pri dodiru uzemljenog predmeta (grana grma, vlat trave) iznosi 100-200 μA. Takvi strujni impulsi sigurni su za tijelo, ali neugodni osjećaji tjeraju kopitare da izbjegavaju rutu. vodovi visokog napona u ljetnom vremenu.

U djelovanju električnog polja na čovjeka dominantnu ulogu imaju struje koje teku njegovim tijelom. To je određeno visokom vodljivošću ljudskog tijela, gdje prevladavaju organi u kojima cirkulira krv i limfa. Trenutačno je pokusima na životinjama i ljudskim dobrovoljcima utvrđeno da gustoća struje s vodljivošću od 0,1 μA/cm 2 i niža ne utječe na funkcioniranje mozga, budući da biostruje impulsa koje obično teku u mozgu znatno premašuju gustoću takva vodljiva struja. Pri />1 μA/cm2 svjetleći krugovi trepere u očima osobe, veće gustoće struje već hvataju granične vrijednosti podražaja senzornih receptora, kao i živčanih i mišićnih stanica, što dovodi do pojave straha, nevoljne motoričke reakcije. U slučaju da osoba dodiruje objekte izolirane od tla u zoni električnog polja značajnog intenziteta, gustoća struje u zoni srca jako ovisi o stanju “temeljnih” uvjeta (vrsta obuće, stanje tla itd.). .), ali već može dostići ove vrijednosti. Pri maksimalnoj struji koja odgovara etah==l5 kV/m (6,225 mA); poznati dio ove struje koji teče kroz područje glave (oko 1/3) i područje glave (oko 100 cm 2) gustoća struje j<0,1 мкА/см 2 , что и под­тверждает допустимость принятой в СССР напряженности 15 кВ/м под проводами воздушной линии.

Za ljudsko zdravlje problem je odrediti odnos između gustoće struje inducirane u tkivima i magnetske indukcije vanjskog polja, NA. Izračun gustoće struje

komplicirana je činjenicom da njezin točan put ovisi o raspodjeli vodljivosti y u tjelesnim tkivima.

Dakle, specifična vodljivost mozga određena je =0,2 cm/m, a srčanog mišića ==0,25 cm/m. Ako uzmemo polumjer glave 7,5 cm, a srca 6 cm, tada je proizvod  R ispada da je isti u oba slučaja. Stoga se može dati jedna ideja za gustoću struje na periferiji srca i mozga.

Utvrđeno je da je magnetska indukcija koja je sigurna za zdravlje oko 0,4 mT na frekvenciji od 50 ili 60 Hz. U magnetskim poljima (od 3 do 10 mT; f\u003d 10-60 Hz), primijećeni su titraji svjetla, slični onima koji se javljaju kada se pritisne očna jabučica.

Gustoća struje inducirane u ljudskom tijelu električnim poljem s magnitudom intenziteta E, izračunati ovako:

s različitim koeficijentima k za područje mozga i srca. Značenje k=3  10 -3 cm/Hzm. Prema njemačkim znanstvenicima, jačina polja pri kojoj vibracije kose osjeti 5% testiranih muškaraca je 3 kV/m, a za 50% testiranih muškaraca 20 kV/m. Trenutačno nema dokaza da osjećaji uzrokovani djelovanjem polja stvaraju bilo kakav negativan učinak. S obzirom na odnos gustoće struje s biološkim utjecajem, mogu se razlikovati četiri područja prikazana u tablici. 2.1

Potonji raspon gustoće struje odnosi se na vremena izloženosti reda veličine jednog srčanog ciklusa, tj. približno 1 s za čovjeka. Za kraća izlaganja, pragovi su viši. Kako bi se odredila granična vrijednost jakosti polja, fiziološka istraživanja su provedena na ljudima u laboratoriju pri jakosti polja od 10 do 32 kV/m. Utvrđeno je da pri naponu od 5 kV / m 80%

Tablica 2.1

ljudi ne osjećaju bol tijekom pražnjenja u slučaju dodirivanja uzemljenih predmeta. Upravo je ta vrijednost usvojena kao standard pri radu u električnim instalacijama bez uporabe zaštitne opreme. Ovisnost dopuštenog vremena boravka osobe u električnom polju s intenzitetom E više od praga aproksimira se jednadžbom

Ispunjenje ovog uvjeta osigurava samoizlječenje fiziološkog stanja organizma tijekom dana bez zaostalih reakcija i funkcionalnih ili patoloških promjena.

Upoznajmo se s glavnim rezultatima istraživanja bioloških učinaka električnih i magnetskih polja, koje su proveli sovjetski i strani znanstvenici.

Nebesko tijelo, koje se naziva planet Zemlja, ima električni naboj koji stvara prirodno električno polje Zemlje. Jedna od karakteristika električnog polja je potencijal, a i Zemljino električno polje je karakterizirano potencijalom. Također se može reći da osim prirodnog električnog polja postoji i prirodna istosmjerna električna struja (DC) planeta Zemlje. Gradijent potencijala Zemlje raspoređen je od njezine površine do ionosfere. U dobrom vremenu za statički elektricitet, električno polje atmosfere je približno 150 volti po metru (V/m) blizu Zemljine površine, ali ta vrijednost eksponencijalno pada s visinom do 1 V/m i manje (na 30 km). Razlog smanjenja gradijenta je, između ostalog, povećanje vodljivosti atmosfere.

Ako nosite odjeću od dobrog izolatora koji je izvrstan dielektrik, npr. najlonsku odjeću, i nosite samo gumene cipele, a na površini odjeće nemate nikakvih metalnih predmeta, tada možete izmjeriti potencijalnu razliku između površine zemlje i tjemena glave. Budući da je svaki metar 150 volti, tada će s visinom od 170 cm na kruni biti potencijalna razlika od 1,7x150 = 255 volti u odnosu na površinu. Ako stavite metalnu posudu na glavu, na njoj će se skupiti površinski naboj. Razlog ovakvog skupljanja naboja je taj što je najlonska odjeća dobar izolator, dok su cipele gumene. Uzemljenje, odnosno nema vodljivog kontakta s površinom zemlje. Kako ne bi nakupljali električne naboje na sebi, potrebno je "uzemljiti". Na isti način, predmeti, stvari, zgrade i građevine, osobito one visoke, sposobne su akumulirati atmosferski elektricitet. To može dovesti do neugodnih posljedica, budući da svaki akumulirani naboj može izazvati električnu struju i proboj iskre u plinovima. Takva elektrostatička pražnjenja mogu uništiti elektroniku i uzrokovati požare, posebno za zapaljive tvari.

Kako se ne bi akumulirali naboji atmosferskog elektriciteta, dovoljno je spojiti gornju točku na donji (uzemljeni) električni vodič, a ako je površina velika, tada se uzemljenje izvodi u obliku kaveza, kruga, ali, zapravo, koriste ono što se naziva "Faradayev kavez".

Karakteristike atmosferskog elektriciteta

Zemlja je negativno nabijena i ima naboj jednak 500 000 kulona (C) električnog naboja. Razlika potencijala je od 300 000 volti (300 kV) ako uzmemo u obzir napon između pozitivno nabijene ionosfere i površine Zemlje. Postoji i istosmjerna električna struja, reda veličine 1350 Ampera (A), a otpor Zemljine atmosfere je oko 220 ohma. To daje izlaznu snagu od približno 400 megavata (MW), koja se obnavlja djelovanjem Sunca. Ova snaga utječe na Zemljinu ionosferu kao i na niže slojeve, što uzrokuje grmljavinske oluje. Električna energija koja se skladišti i skladišti u zemljinoj atmosferi iznosi oko 150 gigadžula (GJ).

Sustav Zemlja-Ionosfera ponaša se poput divovskog kondenzatora s kapacitetom od 1,8 farada. S obzirom na ogromnu veličinu Zemljine površine, postoji samo 1 nC električnog naboja po 1 kvadratnom metru površine.

Zemljina elektrosfera proteže se od razine mora do visine od oko 60 km. U gornjim slojevima, gdje ima mnogo slobodnih iona i taj se dio sfere naziva ionosfera, vodljivost je maksimalna, jer postoje slobodni nositelji naboja. Može se reći da je potencijal u ionosferi izjednačen, budući da se ova kugla u biti smatra vodičem električne struje, u njoj postoje struje u plinovima i prijenosna struja. Izvor slobodnih iona je radioaktivnost Sunca. Struja nabijenih čestica koja dolazi sa Sunca i iz svemira "izbacuje" elektrone iz molekula plina, što dovodi do ionizacije. Što je više od površine mora, vodljivost atmosfere je manja. Na površini mora električna vodljivost zraka iznosi oko 10 -14 Siemens/m (S/m), ali brzo raste s porastom nadmorske visine, te na visini od 35 km iznosi već 10 -11 S/m. Na ovoj nadmorskoj visini gustoća zraka iznosi samo 1% od one na površini mora. Nadalje, s povećanjem visine, vodljivost se mijenja nejednoliko, jer utječe magnetsko polje Zemlje i tokovi fotona sa Sunca. To znači da je vodljivost elektrosfere iznad 35 km od razine mora neujednačena, ovisno o dobu dana (fluks fotona) i geografskom položaju (zemljino magnetsko polje).

Da bi došlo do električnog sloma između dvije ravne paralelne elektrode (čiji je razmak 1 metar), koje se nalaze na razini mora, na suhom zraku, potrebna je jakost polja od 3000 kV / m. Ako se te elektrode podignu na visinu od 10 km iznad razine mora, tada je potrebno samo 3% ovog intenziteta, odnosno dovoljno je 90 kV / m. Ako se elektrode spoje tako da je razmak između njih 1 mm, tada je potreban 1000 puta manji probojni napon, odnosno 3 kV (na razini mora) i 9 V (na visini od 10 km).

Prirodna vrijednost jakosti električnog polja Zemlje na njezinoj površini (razini mora) je oko 150 V/m, što je puno manje od vrijednosti potrebnih za proboj između elektroda čak i u razmaku od 1 mm (3 kV/m je potrebno).

Odakle potječe potencijal Zemljinog električnog polja?

Kao što je gore spomenuto, Zemlja je kondenzator, čija je jedna ploča površina Zemlje, a druga ploča superkondenzatora je područje ionosfere. Na površini Zemlje naboj je negativan, a iza ionosfere pozitivan. Kao i površina Zemlje, ionosfera je također vodič, a atmosferski sloj između njih je nejednoliki plinski dielektrik. Pozitivni naboj ionosfere nastaje zbog kozmičkog zračenja, no što nabija Zemljinu površinu negativnim nabojem?

Radi jasnoće, potrebno je zapamtiti kako se puni konvencionalni električni kondenzator. Uključen je u električni krug na izvor struje, a napunjen je do najveće vrijednosti napona na pločama. Za kondenzator poput Zemlje događa se nešto slično. Na isti način treba se uključiti određeni izvor, teći struja i na pločama se stvaraju suprotni naboji. Razmislite o munjama, koje su obično popraćene grmljavinom. Ove munje su isti električni krug koji puni Zemlju.

Upravo je munja koja udari u površinu Zemlje izvor koji nabije površinu Zemlje negativnim nabojem. Munje imaju struju od oko 1800 ampera, a broj grmljavina i munja dnevno je više od 300. Grmljavinski oblak ima polaritet. Njegov gornji dio na visini od oko 6-7 km pri temperaturi zraka od oko -20°C je pozitivno nabijen, a donji dio na visini od 3-4 km pri temperaturi zraka od 0° do -10°C je negativno nabijen. Naboj donjeg dijela grmljavinskog oblaka dovoljan je da stvori razliku potencijala sa Zemljinom površinom od 20-100 milijuna volti. Naboj munje obično je reda veličine 20-30 kulona (C) elektriciteta. Munje udaraju između oblaka i između oblaka i površine Zemlje. Svako punjenje traje oko 5 sekundi, tako da ovom sekvencom može doći do pražnjenja munje, ali to ne znači da će nakon 5 sekundi nužno doći do pražnjenja.

Munja

Atmosfersko pražnjenje u obliku munje ima prilično složenu strukturu. U svakom slučaju, riječ je o pojavi električne struje u plinovima, koja nastaje kada se postignu potrebni uvjeti za proboj plina, odnosno ionizaciju molekula zraka. Najzanimljivija stvar je da se Zemljina atmosfera ponaša kao kontinuirani dinamo koji negativno naelektriše Zemljinu površinu. Svako pražnjenje munje udara pod uvjetom da je površina Zemlje lišena negativnih naboja, što osigurava potrebnu razliku potencijala za pražnjenje (ionizacija plina).

Čim munja udari u tlo, negativni naboj teče na površinu, no nakon toga se donji dio grmljavinskog oblaka prazni i njegov potencijal se mijenja, postaje pozitivan. Tada dolazi do obrnute struje i višak naboja koji je pao na površinu Zemlje kreće se prema gore, ponovno puneći grmljavinski oblak. Nakon toga se postupak može ponovno ponoviti, ali s manjim vrijednostima električnog napona i struje. To se događa sve dok postoje uvjeti za ionizaciju plinova, potrebna razlika potencijala i višak negativnog električnog naboja.

Ukratko, možemo reći da munja udara u koracima, stvarajući tako električni krug kroz koji struja teče u plinovima, naizmjenično u smjeru. Svako punjenje munje traje oko 5 sekundi i udara samo kada za to postoje potrebni uvjeti (probojni napon i ionizacija plina). Napon između početka i kraja munje može biti oko 100 milijuna volti, a prosječna struja je oko 1800 ampera. Vršna struja doseže više od 10 000 ampera, a preneseni naboj iznosi 20-30 kuloma električne energije.