به نقل از «خبرگزاری برنا»

چگونه می‌‌توان از رطوبت هوا در آسمان شب انرژی استخراج کرد؟

تاریخ انتشار: ۱۹ مرداد ۱۳۹۸ | کد خبر: ۲۴۷۱۰۲۶۶

به گزارش گروه اجتماعی برنا؛ با اینکه انرژی خورشیدی منبع بسیار ایده‌‌آلی محسوب می‌‌شود، ضعف بزرگی دارد و آن اینکه تنها در ساعات روز دردسترس است. چه خوب بود اگر می‌‌توانستیم به منبعی تجدیدپذیر و سبز مانند خورشید در ساعات شب نیز دسترسی داشته باشیم. کولین پرایس، دانشمند جوّی، در این اندیشه است که شاید واقعا توانسته باشد چنین منبعی را کشف کند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

در نشست انجمن بین‌‌المللی زمین‌‌سنجی و ژئوفیزیک که در ژوئیه‌‌ی گذشته در مونترال برگزار شد، پرایس این ایده را مطرح کرد که شاید بتوان به‌‌طور مستقیم از رطوبت هوا الکتریسیته استخراج کرد؛ مخصوصا اگر رطوبت نسبی هوا بیش از ۶۰ درصد باشد. در ساعات اولیه‌‌ی پس از غروب آفتاب، میزان رطوبت هوا معمولا بیشتر از حد معمول است و با سردتر شدن هوای جوّ، توانایی نگه‌داری رطوبت در هوا نیز رو به افول می‌‌گذارد.

دستگاه پیشنهادی پرایس متشکل از یک جفت استوانه‌‌ی فلزی متحدالمرکز است که در آن، استوانه‌‌ی خارجی به‌‌صورت الکتریکی به زمین متصل شده است؛ درحالی‌که استوانه‌‌ی داخلی هیچ‌‌گونه اتصالی ندارد. این ساختار عملکردی شبیه به خازن دارد. چنانچه هوایی با رطوبتی مناسب از میان استوانه‌‌ی داخلی عبور کند، مقداری بار الکتریکی روی استوانه ایجاد خواهد شد. این بار الکتریکی اضافی باعث ایجاد اختلاف پتانسیل بین دو استوانه می‌شود که درصورت وجود مدار خارجی، می‌‌توان آن را به‌‌صورت جریان الکتریکی استخراج کرد.

پرایس تصور می‌‌کند در مقیاسی بسیار کوچک با حداکثر ولتاژی برابر با یک ولت توانسته انرژی حاصل از صاعقه را مهار کند. این ادعا از برخی جنبه‌ها مهم است؛ چراکه هنوز هیچ‌‌کس به‌‌درستی نمی‌‌داند سازوکار واقعی پدیده‌‌ای مانند آذرخش چگونه است. پرایس در این باره می‌‌گوید:

اگر نظریه‌‌پردازان از این موضوع اطلاع نداشتند که طوفان‌‌ها می‌‌توانند الکتریسیته تولید کنند، شاید هرگز نمی‌‌توانستند وجود آذرخش را روی زمین پیش‌‌بینی کنند. شاید آن‌‌ها می‌‌توانستند تشکیل ابرها را پیش‌‌بینی کنند؛ ولی ایجاد آذرخش در ارتفاع ۱۰ کیلومتری، آن‌هم تنها در عرض نیم‌‌ساعت چندان پیش‌‌بینی‌شدنی نبود.

یکی از حقایقی که درباره‌ی آذرخش می‌‌دانیم، این است که برای ایجاد آن، به وجود آب در هر سه حالت طبیعی‌اش، یعنی جامد و مایع و گاز، نیاز خواهیم داشت. پرایس درباره‌ی آزمایش خود این فرض را مطرح می‌کند که سطح استوانه‌‌ی داخلی نقش یخ (حالت جامد آب) را در فرایند رعدوبرق بازی می‌‌کند. او با مقایسه‌‌ی انواع مختلفی از فلزات دریافت که فلز روی بهترین بازدهی را دارد؛ درحالی‌که مس تقریبا هیچ‌‌گونه کارایی از خود نشان نمی‌‌دهد. این نتایج نه‌‌تنها می‌‌توانند جزئیاتی از سازوکار ژنراتور پرایس را آشکار کند؛ بلکه حتی توضیحاتی درباره‌ی سازوکار رعدوبرق طبیعی نیز ارائه می‌دهند.

فرضیه‌‌ی پرایس می‌‌گوید فرایند از زمانی آغاز می‌‌شود که قطرات آب ناشی‌‌ از رطوبت هوا روی سطح فلزی استوانه تشکیل می‌‌شود. ازآنجاکه آب از مولکول‌‌های هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است، برخی از این مولکول‌‌ها حین این فرایند به یون‌‌های هیدروژن (H+) با بار مثبت و هیدروکسید (OH-) شکسته می‌‌شوند. بسته‌‌ به جنس سطحی که قطرات آب به آن چسبیده‌‌اند، یون‌‌ها نیز با الگوی مشخصی درون قطرات آب جهت‌گیری و بارهای الکتریکی مثبت و منفی درون قطرات را از یکدیگر تفکیک می‌‌کند. این تفکیک بار درون قطرات آب ایجاد بار الکتریکی روی سطح استوانه و درنتیجه، اختلاف پتانسیل الکتریکی در خازن را موجب خواهد شد.

پرایس اکنون با این پرسش مواجه است که چطور می‌‌توان با افزایش ابعاد این سیستم به‌‌شکل توجیه‌‌پذیری الکتریسیته تولید کرد. این روند می‌‌تواند شامل تغییر جنس استوانه‌‌ها به ترکیبات مختلفی از فلزات و آلیاژهای متنوع و حتی تغییر پیکربندی و چینش استوانه‌‌ها دربرابر یکدیگر باشد. از دیدگاه نظری، می‌‌توان ترکیبات مختلفی از مواد و هندسه‌‌های گوناگون را برای افزایش بازدهی تولید الکتریسیته در چنین سیستم‌‌هایی متصور شد. اگر تنها نیم‌‌نگاهی به قدرت پدیده‌‌ای مانند آذرخش و انرژی نهفته در آن بیندازید، می‌‌توانید دریابید چنین پژوهشی واقعا ارزش دنبال‌‌کردن را خواهد داشت.

منبع: خبرگزاری برنا

کلیدواژه: الکتریسیته انرژی انرژی خورشیدی زمین گاز

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.borna.news دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری برنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۴۷۱۰۲۶۶ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

کشف جدیدی در مورد صاعقه برای اولین در جهان

گروهی از محققان از سوئیس و سوئد به کشفی پیشگامانه دست یافته‌اند که نور جدیدی را بر اسرار پنهان رعد و برق می‌تاباند و این کشف، مشاهده اشعه‌ایکسی است که توسط یک صاعقه مثبت رو به بالا تولید می‌شود.

به گزارش ایسنا، موارد کمی می‌توانند به طور مکرر حیرت انسان‌ها را در سرتاسر جهان برانگیزند اما یکی از آن موارد رعد و برقی است که در آسمان شب ظاهر می‌شود. با این وجود صاعقه فراتر از زیبایی مسحورکننده‌ای که دارد، یک پدیده طبیعی قدرتمند و پیچیده است که دانشمندان هنوز در تلاش برای درک کامل آن هستند.

رعد و برق به صورت اشکال مختلفی در می‌آید، اما یکی از جذاب‌ترین آنها رعد و برق به سمت بالا است. همانطور که از نام آن پیداست، رعد و برق به سمت بالا از بالای سازه‌های بلند مانند آسمان خراش‌ها، توربین‌های بادی یا برج‌های ارتباطی سرچشمه می‌گیرد و به سمت ابرها پرتاب می‌شود. این یک پدیده نسبتا نادر است، اما می‌تواند آسیب قابل توجهی ایجاد کند.

به نقل از اس‌اف، یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی توما اورگل-شومونت(Toma Oregel-Chaumont) از موسسه فناوری فدرال سوئیس در لوزان(EPFL) در مرکز تحقیقاتی رعد و برق سنتیس (Säntis) در کوه‌های آلپ آپنزل در شمال شرقی سوئیس به کشف دست یافتند. این مرکز منحصر به فرد در بالای کوه سنتیس، کوهی به ارتفاع ۲۵۰۲ متر قرار دارد که سالانه بیش از ۱۰۰ صاعقه مستقیم به برج ۱۲۴ متری خود را تجربه می‌کند. این برج مجهز به مجموعه‌ای از ابزارهای پیچیده از جمله دوربین‌های پرسرعت، آشکارسازهای اشعه ایکس، حسگرهای میدان الکتریکی و دستگاه‌های اندازه‌گیری جریان است.

با استفاده از این ابزار، محققان چهار رعد و برق مثبت به سمت بالا را ضبط و تجزیه و تحلیل کردند. آنها انتشار پرتو ایکس را در مرحله اولیه هدایتگر منفی رو به بالا که بخشی از رعد و برق است که به صورت پلکانی از برج به سمت بالا منتشر می‌شود، شناسایی کردند. این اولین باری است که چنین انتشاری از اشعه‌ایکس که مستقیما با روند «پلکانی» یک هدایتگر منفی رو به بالا مرتبط است، مشاهده می‌شود.

مکانیسم واقعی که رعد و برق توسط آن شروع و منتشر می‌شود هنوز یک راز باقی مانده است. مشاهده صاعقه به سمت بالا از سازه‌های بلند مانند برج سنتیس این امکان را فراهم می‌کند که ارتباط اندازه‌گیری‌های اشعه ایکس با سایر کمیت‌های اندازه‌گیری شده به طور همزمان، مانند مشاهدات ویدئویی با سرعت بالا و جریان‌های الکتریکی بررسی شود.

تصور می‌شود پرتوهای ایکس مشاهده‌ شده در این مطالعه توسط فرآیندی تولید می‌شوند که زمانی اتفاق می‌افتد که الکترون‌ها به طور ناگهانی کاهش می‌یابند. میدان‌های الکتریکی شدیدی که در جریان تخلیه رعد و برق ایجاد می‌شود، الکترون‌ها را به سرعت‌های بالا شتاب می‌دهند. هنگامی که این الکترون‌ها با مولکول‌های هوا برخورد می‌کنند، به طور ناگهانی کند می‌شوند و انرژی اضافی خود را به شکل اشعه ایکس آزاد می‌کنند.

جالب توجه است که محققان دریافتند که فرکانس و انرژی پالس‌های اشعه ایکس با گذشت زمان کاهش می‌یابد. این نشان می‌دهد که با دور شدن نوک هدایتگر از برج و کاهش قدرت میدان الکتریکی، شرایط برای تولید اشعه ایکس مساعدتر می‌شود.

این مطالعه نه تنها درک اساسی ما از تشکیل رعد و برق را ارتقا می‌دهد، بلکه پیامدهای عملی مهمی نیز دارد. با توجه به اینکه رعد و برق سالانه بیش از ۴۰۰۰ کشته و میلیاردها دلار خسارت در سراسر جهان ایجاد می‌کند و سوئیس به تنهایی ۱۵۰ هزار ضربه سالانه را تحمل می‌کند، درک بهتر نحوه شکل‌گیری صاعقه برای کاهش خطر و طراحی سیستم‌های حفاظتی موثرتر بسیار مهم است.

علاوه بر این، این مطالعه بر اهمیت تحقیقات چند رشته‌ای و مشارکتی در مواجه با سؤالات علمی پیچیده تأکید می‌کند. این گروه از متخصصان، الکتریسیته جوی، فیزیک پرانرژی و ابزار دقیق را برای طراحی و اجرای این آزمایش پیشگامانه گردهم آوردند.

مشاهدات در سنتیس ادامه دارد و دانشمندان قصد دارند یک حسگر مایکروویو را به زرادخانه تجهیزات برج اضافه کنند. این حسگر می‌تواند به تعیین اینکه آیا این فرآیند در رعد و برق رو به پایین نیز رخ می‌دهد یا خیر، کمک کند.

انتهای پیام