מבוא
המעגל החשמלי הגלובלי של כדור הארץ הוא תוצאה של הפעילות החשמלית של סופות רעמים ועננים טעונים המשמשים כמקורות המתח ומחוללי הזרם. הזרם זורם מעלה ליונוספרה באזורי של מזג אוויר סוער וחוזר לאדמה באזורים של מזג אוויר נאה. צפיפות זרם ההולכה (Jz) הוא מסדר גודל של 1-2 פיקואמפר למ"ר. השדה החשמלי האנכי קרוב לקרקע הוא מסדר גודל של 100-300 וולט למטר ובהתאמה גבוהה לשינויים היומיים של פעילות סופות הרעמים – ידוע גם בשם עקומת קארניגי (Carnegie curve).
ציוד
בנינו 2 תחנות מדידה. אחת במצפה רמון והשניה על החרמון. כל תחנת מדידה מודדת את שני הפרמטרים שצוינו במבוא. מכשיר מדידה אחד מורכב משני לוחות מוליכים המודדים את צפיפות זרם ההולכה - הזרם החשמלי הנוצר מהפרשי הפוטנציאל בין היונוספרה לאדמה) ואת זרם ההתקה (displacement current) – הזרם החשמלי הנוצר משינויים חדים בשדה החשמלי (מעבר מטענים מהיר, רוחות, מעבר עננים ואירוסולים). מכשיר מדידה שני מורכב מתחנה למדידת השדה החשמלי קרוב לקרקע.
תוצאות
השינויים היומיים בשדה החשמלי בימים של מזג אוויר נאה במצפה רמון נמצאו בהתאמה לעקומת הקארניגי. אך בעוד עקומת הקארניגי נמדדה מעל פני הים באוקיינוס השקט, עקומת מצפה רמון נמדדה באזור מדברי. מצאנו כי בהשוואה לעקומת הקארניגי, השינויים במצפה רמון מושפעים מחימום בוקר של הקרקע על ידי השמש הגורמת לעלייה של אוויר ואירוסולים. אירוסולים אלו מעלים את התנגדות האוויר ולכן לפי חוק אוהם, גורמות לעלייה בשדה החשמלי. התוצאות בחרמון מצאו השפעה גדולה יותר בשעות הבוקר וזאת כתוצאה מאפקט הנקרא “Austausch” – עלייה של שכבת אירוסולים טעונה אשר הצטברה בשעות הלילה בעמקים ובשעות בוקר, כתוצאה מחימום הקרקע, עלתה לפסגת ההר וגרמה לעלייה חדה בערכים של השדה החשמלי.
מחקר עתידי
ניתוח הנתונים והתוצאות של מזג אוויר נאה ישמשו בעתיד לניתוח תופעות המתארות את ההשפעה על המעגל החשמלי של סופות המגיעות מהשמש לכדור הארץ.
Mean diurnal fair weather behavior of the vertical electric field in Israel
