> Техника, страница 85 > Токи теллурические

Токи теллурические

Токи теллурические, токи земные, электрич. эффекты в земной коре, представляющие собою мало пока изученное и вероятно очень сложное явление. Идея возможности существования Т. т. возникла под влиянием применения открытий Эрштедта и Ампера для объяснения явления земного магнетизма (смотрите). Самое явление Т. т. обнаружено было после того, как заменили два провода телеграфной линии на один (1847 г.); при этом оказалось, что в проводе появляются токи при отсутствии галь-ванич. элементов; они обычно меньше 10 тА, но иногда приобретают такую интенсивность (2 500 тА), что искажают или даже временно совсем прекращают телеграфную связь. Прежде всего было обнаружено, что между двумя достаточно удаленными точками в земле существует разность потенциалов, которая проявляется, когда обе эти точки соединены проводником (воздушный, подземный или подводный кабель); при отсутствии провода токов, циркулирующих в земле, не удалось демонстрировать. Т. к. ток из всех возможных направлений должен выбрать направление наименьшего сопротивления, то одним из главных факторов, определяющих это направление, являются строение и физич. свойства соответствующих геологич. пород. В дальнейшем выяснилось, что и интенсивность Т. т. и направление их могут меняться во времени, причем наблюдаются быстрые колебания

/? м?

7 ™

Фигура 1.

с малыми амплитудами, аналогичные магнитным волнам, обнаруженным Эшенгагеном. Раз витие сведений о Т. т. идет вместе с развитием и улучшением аппаратуры для наблюдений. Пусть А и В (фигура 1)—две точки на земной поверхности, соединенные проводником с сопротивлением R, в цепь которого включен гальванометр G. При наблюдаемом токе силою I имеем Е=RI. Включая в цепь* элемент с электродвижущей силой е и наблюдая при спокойном состоянии Т. т. ток г, получаем e=(R + r)i, откуда, пренебрегая г при данной чувствитель ности гальванометра, находим Е -

Т. т. ча сто характеризуют той величиной эдс, которая получится, если указанную выше величину Е, определенную, из наблюдений и выраженную в V, разделить на расстояние по прямой линии между заземлениями, выраженное в км. Порядок величин Т. т., наблюдаемых в обсерваториях, сильно различается в зависимости от положения на земном шаре. Так, наблюдения обсерватории Эбро (Испания), которые отличаются особой надежностью и длительностью, дают значения нормального тока ок. 0,2 Y/км, наблюдения Вильда в Павловске (под Ленинградом) для магнитно-спокойных дней дают значения 0,06 Y /км, тогда как Бахметьев в Софии (Болгария) наблюдал в 10 раз меньшие значения. Крупные магнитные возмущения сопровождаются обычно очень интенсивными Т. т., значение которых доходит до 10 V/км.

На величину Т. т. оказывает влияние ряд физич. агентов: 1) темп-pa почвы или, точнее, разность t° точек, где помещены электроды. Измерения показали, что разность t° в 1° вызывает разность потенциалов в 1 mV. 2) Влажность почвы, благодаря которой проводимость почвы возрастает; поэтому колебания Т. т. весной и осенью увеличиваются и уменьшаются во время сухого сезона. 3) Влияние атмосферного электричества выражается в том, что с отрицательно заряженной поверхности земли происходит рассеяние электричества, различное в различных областях, в результате чего в почве появляется разность потенциалов, вызывающая Т. т. 4) Осадки играют двойную роль, увеличивая влажность почвы, с одной стороны, а, с другой,—перенося заряды атмосферного электричества на почву. Помимо этого возникает явление электрокапиллярности (смотрите Элект-рокапиллярные явления). Остальные физич. факторы играют менее значительную роль. Т. т. распространяются по земной коре, как по проводящей поверхности, и если определить положение изопотенциальных линий, то направление тока в каждой точке определяется нормалью к этим линиям. Обычно наблюдение ведут по двум линиям, образующим между собой прямой угол, например N—S, О—W. Обозначая интенсивности (точнее плотности) токов вдоль каждой из этих линий через г_х, г_у, имеем для ре зультирующего тока 1=Уг%+Ц. Вычисление величины полной силы становится сложнее, если направления линий Т. т. не образуют прямого угла. Многочисленные наблюдения над направлением токов, производимые в различных пунктах в Англии, Франции, Италии, Павловске, дали преобладающее направление от SW к N0, наоборот, в Испании обнаружено максимальное направление от NNW к SSO, а наблюдения в Германии—от NW к SO. В горных странах Т. т. распространяются преимущественно в направлении от подошвы к вершине. В течение довольно продолжительного времени наблюдения над Т. т. носили лишь эпи-зодич. характер или занимали сравнительно непродолжительные периоды. Однако для выяс--нения характера Т. т., закона изменений во времени и особенно влияния работы солнца треба вались многолетние регулярные наблюдения.

Для регистрации Т. т. служат гальванометры сист. Депре-д ’Арсонваля с сопротивлением ок. 21Ό—220 Ω; запись отклонений их зеркалец осуществляется фотографическим путем. Фигура 2 представляет установку для регистра

ции Т. т. на обсерватории Эбро. Подводки от линий NS и OW замыкаются через шунты S и S на гальванометры G и G 2 пучка света от фонаря F падают на 2 пары зеркал (в гальванометрах)— одно подвижное, другое неподвижное—и, отражаясь от них, попадают на призмы полного внутреннего отражения и благодаря щели дают 4 тонких изображения на фотографии, бумаге высокой чувствительности, навернутой на барабан К, приводимый в движение часовым механизмом R. Сопротивление внешней цепи подобрано так, что каждый миллиметров отклонения на бумаге соответствует 3,6 mV /км.

Изучение явления показало, что подобно элементам земного магнетизма Т. т. по величине и направлению испытывают непрерывные изменения, среди которых необходимо отметить правильные периодич. колебания с периодом сутки и год (суточные и годовые вариации) и непериодические с большими амплитудами колебаний и с резкими изменениями величины и направления—т еллури-ческие бури. Суточные вариаций отличаются следующими особенностями: интенсивность колебаний в направлении N—S много больше, чем в направлении О—W. По линии N—S главный минимум падает на 11ч. 30мин., главный максимум—на 4 ч. веч.; помимо этого наблюдаются еще вторичные максимум и минимум в ранние утренние часы—3 ч. (минимум) и 7 ч. (максимум). По линии О—W моменты наступления максимума и минимума близко совпадают с соответствующими моментами главных максимумов и минимумов линии N—S; что же касается вторичных максимумов и минимумов, то последние выражены "не вполне ясно. Сравнение многолетних наблюдений в различных пунктах, отличающихся по времени работы станций (например Эбро и Берлин), показывает, что характер суточных колебаний остается один и тот же. Амплитуда в суточном ходе составляет ок. 25 mV/км. Годовые вариации также обнаруживают более значительные колебания Т. т. по направлению N—S, чем по О— W. Они представляют собою простую волну с максимумом, падающим на июнь месяц; в сентябре наблюдается минимум. Амплитуды годового хода выражаются для Эбро следующими значениями, определяемыми в тУДш:"для северной составляющей 399, для восточной составляющей 167, для результирующей 421. Около времени равноденствия наблюдаются особенно сильные колебания Т. т. в суточном ходе и, наоборот, во время солнцестояния амплитуды суточного хода невелики. В отношении связи с явлениями земного магнетизма одни авторы рассматривают Т. т. как производную от соответствующего элемента земного магнетизма, например Т. т. направления N—S пропорциональны составляющей W—О магнитного поля; отсюда заключают, что Т. т. является индуктированным током при вариациях элементов земного магнетизма; другие считают, что Т. т. предшествуют вариациям земного магнетизма и являются причиною их. Помимо этого наблюдается определенная зависимость между изменениями потенциала атмосферного электричества и значениями Т. т., что особенно резко проявляется в период активной солнечной деятельности (солнечные пятна).

Кроме Т. т. естественного происхождения в почве циркулируют токи искусственного происхождения". Сюда относятся слабые токи, возникающие при эксплуатации телеграфных линий, и более интенсивные, получающиеся при эксплуатации электротранспорта и от элект-рич. проводников для промышленных целей (смотрите Токи блуждающие).

Лит.: Тверской П., Курс геофизики, 2 изд., Л —М., 1932; Trait6 d’61ectricit6 atmosph6rique et tellurique, public sous la direction de E. Matias, Paris, 4924; Maurain Ch., Physique du Globe, P., 1923; «Terrestrial Magnetism a. Atmospheric Electricity», Baltimore. В. Пришлецов.