diff --git a/v0.1/atmospheric.tex b/v0.1/atmospheric.tex new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..0ff68f2cc9faec25a06df5704822bf3516af0793 --- /dev/null +++ b/v0.1/atmospheric.tex @@ -0,0 +1,54 @@ +\section{Atmosphärische Elektrizität} +Literaturhinweise: Feynman lectures + +\subsection{Elektrisches Feld in der Atmosphäre} +In der Nähe der Erdoberfläche können wir im Mittel ein elektrisches Feld +der Stärke von etwa $\SI{100}{\volt\per\metre}$ messen. \textit{Wie groß ist der +spezifische Widerstand von Luft?}. + +Luft ist ein guter Isolator, bei normalen Bedingungen wird der spezifische +Widerstand von Luft mit Werten im Bereich von $\rho\approx \SI{1e13}{\Ohm\metre}$ angegeben (leider keine verlässliche Referenz gefunden). + +Nehmen wir einen Abstand von $50$~km und eine Fläche von +$4 \pi R^2\approx \SI{5.1e14}{\square\metre}$ an, ergibt sich ein Gesamtwiderstand von $R=\SI{1}{\kilo\ohm}$. + +Die Erde ist negativ gegenüber der Ionosphäre aufgeladen. + + +Main points to mention: + +earth as capacitor, equivalent circuit discharges, needs replenishing + +earth is charged negatively, needs to be recharged. + +fair weather electric field - why don't we get zapped all the time? + + +thunderstorms do the job + +about 25 C per bolt, recharging (measuring the dipole field of the cloud) takes a few seconds only! + + +verdet Konstante als Maß für die optische Aktivität eines Mediums +$$\alpha = d~V~B,$$ wobei $d$ die Dicke, $V$ die Verdet-Konstante und $B$ das +Magnetfeld sind. + +Paschen's law +$$V_B = \frac{Bpd}{\ln(Apd)-\ln\ln(1+1/\gamma)},$$ +with $V_B$ the breakdown voltage, $p$ the pressure, $d$ is the gap distance in meters, $\gamma$ is the secondary electron coefficient (number of electrons produced per incident positive ion). $A$ is the saturation ionization in the gas, and +$B$ is related to the excitation and ionization energies. + +For air, in the range from $E/p$ between 450 to 7500 V/(kPa cm), $A=112 (kPa~cm)^{-1}$. and $B=2737.5 V/(kPa~cm)$. From Wikipedia article. + +estimate the rate of thunder strikes + +estimate the capacitance, charge density from fair weather electric field. + +formation of thunderstorm + +dynamics of air motion, convection, cooling, ice formation, charge separation + +update wilson theory? + +lightning strike dynamics +