Tudor VASILE:
În prezent sunt cunoscute reţelele de curent alternativ alimentate de la generatoare electrice de tip alternatoare, care sunt acţionate de motoare termice şi turbine(hidraulice, cu gaze, cu abur) având puteri mari, dar randament scăzut, cu consecinţe negative asupra preţului de cost pe kWh în condiţiile epuizării rezervelor de combustibili. Nici centralele nuclearo-electrice nu reprezintă o soluţie viabilă pe termen şi lung, având în vedere riscurile de contaminare radioactivă. Sursele energetice neconvenţionale bazate pe conversia energiei radiaţiei solare, a vântului, a valurilor, a mareelor sau cele geotermice sunt puţin răspândite datorită desităţilor mici de energie, distribuţiei neuniforme şi fluctuaţiilor mari în timp, deşi sunt nepoluante, regenerabile şi practic inepuizabile. De aceea, se impun noi direcţii de cercetare aplicativă în domeniul energetic. Un nou mod de abordare a conversiei energiei este generatorul geoelectric, soluţie tehnică alternativă pentru valorificarea câmpului electric terestru. Se ştie că printr-un conductor care face legătura între două incinte cu gaze ionizate aflate la potenţiale electrice diferite, curetul electric trece până când se anulează diferenţa de potenţial, stabilindu-se echilibrul electric. Menţinerea curentului prin conductor este posibilă atunci când se asigură ionizarea diferenţiată a gazelor din incinte, prin fluxuri de radiaţii electromagnetice sau corpusculare. Se ajunge astfel la modelul de circuit electric deschis care poate fi utilizat pentru captarea energiei câmpului electric din atmosfera terestră, care include straturi de mari dimensiuni cu gaze ionizate sub acţiunea radiaţiei cosmice primară şi radiaţiilor secundare.
Pe baza particularităţilor regimului termic, atmosfera terestră este divizată în cinci pături principale separate prin straturi de tranziţie.
1. Troposfera, 0 – 11 km reţine 4/5 din întreaga masă de aer; este sediul celor mai importante fenomene meteorologice; temperatura scade cu altitudinea până la -60 C; este delimitată superior de tropopauză; unii munţi înalţi, ca de exemplu Everest, se apropie mult de limita superiară a troposferei.
2. Sratosfera, 11 – 50 km; strat de aer liniştit, uscat şi transparent în care temperatura creşte până la 0 C; este delimitată superior de stratopauză.
3. Mezosfera, 50 – 80 km; temperatura scade rapid până la -83 C; este delimitată superior de mezopauză;
4. Termosfera, 80 – 1000 km; temperatura creşte progresiv până la 1000 – 1500 C; este delimitată superior de termopauză.
5. Exosfera, peste 1000 km, până la limita superioară la care are loc împrăştierea gazelor în spaţiul cosmic.
Radiaţiile corpusculare solare(vântul solar) sunt captate de câmpul magnetic terestru – magnetosfera- şi formează la înălţimile de 3000 – 4000 km şi 15 000 – 20 000 km centurile de radiaţii van Allen, deosebit de periculoase pentru organismele vii.
Câmpul electric terestru joacă un rol important în dinamica atmosferei şi regimul precipitaţiilor, cu influenţe extinse în biosferă şi chiar la procese geologice. În ansamblu, Pământul este încărcat cu sarcină electrică negativă care este distribuită neuniform la suprafaţa şi în interiorul său. Măsurătorile geofizice au pus în evidenţă, la nivelul scoarţei terestre, existenţa unor curenţi electrici naturali cauzaţi de procese electrochimice, termoelectrice, de inducţie, polarizarea unor roci, vibraţii etc. Intensitatea curenţilor electrici depinde de conductivitatea materialului terestru, având valori destul de mari în anumite regiuni, ca de exemplu, zona litorală şi vecinătatea ţărmului oceanic. La suprafaţa Pământului, intensitatea câmpului electric are valoarea medie de circa -130 V/m şi scade progresiv cu altitudinea în troposferă. Modificări importante ale câmpului electric pot fi cauzate de formaţiunile noroase, care au frecvent o distribuţie de sarcini pozitive la partea superioară şi negative la cea inferioară. Pe lâgă norii polar-pozitivi pot exista şi nori polar-negativi sau chiar tripolari. Diferenţa de potenţial dintre un nor şi sol poate atinge, în timp de furtună, valori de ordinul milioanelor de volţi. Electricitatea din troposferă este produsă de forţele de frecare dintre cureţii de aer, de radiaţiile ionizante solare sau prin emisia de particule electrice de către sursele radioactive terestre, dar rezultă şi în procesul evaporării şi condesării apei sub formă de picături încărcate cu sarcină electrică pozitivă. Moleculele de apă sunt polarizate, deoarece centrul sarcinilor eelectrice pozitive nu coincide cu centrul sarcinilor electrice negative. Această configuraţie se explică pe seama hibridizării orbitalilor atomului de oxigen, care posedă două perechi de electroni neparticipanţi, la formarea legăturilor covalente. În stare condensată, moleculele de apă se asociază prin legături de hidrogen, datorate atracţiei dintre un atom de hidrogen (electropozitiv) şi unul de oxigen (electronegativ) de la o moleculă vecină. Spre deosebire de ploaie, precipitaţiile solide (grindină, ninsoare) transportă sarcină electrică negativă. Trecerea curentului electric printr-un conductor care face legătura între două puncte cu potenţiale diferite din troposferă este posibilă atunci când la capetele sale sunt amplasate surse artificiale de ionizare(termice, radioactive) a atomilor şi moleculelor neutre pentru a exista suficiente sarcini electrice libere. Situaţia este cu totul diferită în cazul păturilor ionizate. Termosfera, cunoscută şi sub numele de ionosferă, este sediul unor procese intense de ionizare provocate de radiaţiile electromagnetice şi corpusculare care provin din spaţiul cosmic.Este bine de menţionat că un corp aflat în termosferă nu poate atinge temperatura mediului înconjurător care este foarte rarefiat. În acest caz, temperatura nu se măsoară cu termometrul, ci se calculează din formula energiei cinetice medii a particulelor constituente. Ionosfera este divizată în mai multe straturi(D, E, F, G) care au un rol deosebit în absorbţia componentelor radiaţiei solare nocive pentru organismele vii, dar este utilă şi în telecomunicaţii, prin reflexia undelor radio. În ionosferă se formează aurorele polare, fenomene produse de particulele elecrice care se înfăşoară în jurul liniilor de câmp magnetic. Particulele electrice care evadează centurile de radiaţii van Allen şi ionosferă pătrund în atmosferă sub altitudinea de 40 km şi ionizează moleculele din compoziţia aerului, dând naştere aşa-numitei centuri ionice inferioare. Centura prezintă un maxim de ionizare între altitudinile de 5 şi 25 km, zonă deosebit de dinamică, în care se manifestă „curenţii jet” cu viteze de 25 – 100 m/s.
