1. Características de ionização atmosférica:

De acordo com as características de ionização da atmosfera, ela pode ser dividida em camada neutra, ionosfera e magnetosfera.

UM. Camada neutra : A camada neutra refere-se à atmosfera, desde o solo até cerca de 60 quilômetros. Em circunstâncias normais, há menos plasmídeos carregados nesta camada, que é composta principalmente de gases neutros.

B. Ionosfera : Geralmente se refere à camada de ar de 60 km a cerca de 500 km. Sob a ação da radiação ultravioleta solar, uma grande quantidade de ar é ionizada, produzindo um grande número de elétrons e íons positivos. A reflexão das ondas de rádio possibilita a comunicação por rádio a longa distância. A ionosfera muda com as mudanças do dia e da noite, as estações do ano, a atividade solar, etc. Em geral, o número de íons positivos na ionosfera é maior do que o de elétrons, e os íons positivos são distribuídos principalmente na parte inferior.

C. Magnetosfera : refere-se à atmosfera acima de 500 quilômetros. Há também elétrons e íons positivos nesta camada, mas a distribuição é extremamente irregular e extremamente fina. A essa altitude, o movimento de partículas carregadas é controlado principalmente pelas linhas do campo magnético da Terra, por isso é chamada de magnetosfera.

2. Características de distribuição vertical da temperatura:

De acordo com essa característica, a atmosfera pode ser dividida em cinco camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera.

A. Troposfera : Do solo ao ar, são cerca de 12 quilômetros (latitudes médias), cerca de 8 quilômetros nos polos e 17 a 18 quilômetros no equador. Os principais fenômenos atmosféricos ocorrem nesta camada, como nuvens, chuva, neblina, arco-íris, vento, granizo, tempestades, tempestades de areia, etc.

B. Estratosfera : Do topo da troposfera até 50 quilômetros. A camada de ozônio está entre 10 e 50 quilômetros, com a maior concentração entre 20 e 30 quilômetros. O movimento dessa camada da atmosfera é principalmente de advecção, sendo mais seguro para aeronaves voarem nessa camada, e geralmente não há turbulência.

C. Mesosfera :A camada atmosférica entre o topo da estratosfera e cerca de 85 quilômetros.

D. Termosfera : A camada de ar que se estende do topo da mesosfera até uma distância de 250 quilômetros (quando o Sol está calmo) ou cerca de 500 quilômetros (quando o Sol está ativo). O ar nesta camada é altamente ionizado devido à forte radiação ultravioleta do Sol. A aurora perto dos Polos Norte e Sul aparece nesta camada.

E. Camada externa : geralmente se refere à faixa atmosférica além de 500 quilômetros.

3. (Wilson):Hipótese de Wilson :

Não existe uma teoria completa que seja reconhecida como impecável. A hipótese de Wilson é considerada mais completa e frequentemente recomendada. A seguir, uma visão geral dessa hipótese:

De acordo com um grande número de testes científicos, a própria Terra é um capacitor, geralmente carregando uma carga negativa estável de cerca de 500.000 coulombs. Existe uma ionosfera carregada positivamente acima da Terra, e um capacitor carregado é formado entre as duas. A tensão entre elas é de cerca de 300 kV, e a intensidade do campo é positiva na parte superior e negativa na parte inferior.

Quando o ar contendo vapor de água no solo é aquecido pelo solo quente e sobe, ou quando o ar úmido mais quente encontra o ar frio e é levantado, um fluxo de ar ascendente será gerado. Quando esses vapores de água sobem, a temperatura cai gradualmente para formar gotas de chuva e granizo (chamadas hidróides). Essas hidróides são polarizadas sob a ação do campo eletrostático da Terra, com cargas negativas na parte superior e cargas positivas na parte inferior. Elas caem mais rápido do que gotículas de nuvens e cristais de gelo (essas duas são chamadas partículas de nuvens) sob a ação da gravidade. As hidróides polarizadas colidem com partículas de nuvens durante sua queda. Como resultado da colisão, algumas das partículas de nuvens são capturadas pelas hidróides, aumentando o volume das hidróides, enquanto a outra parte não é capturada e é rebatida de volta. As partículas de nuvens rebatidas retiram parte da carga positiva na frente das hidróides, tornando-as carregadas negativamente.

Objetos formados por água caem rapidamente, enquanto partículas de nuvens caem lentamente, de modo que as partículas com cargas positivas e negativas se separam gradualmente (isso é chamado de separação gravitacional). Se encontrarem uma corrente ascendente, as partículas de nuvens continuam a subir e o efeito de separação se torna mais óbvio. Finalmente, partículas de nuvens com carga positiva são formadas na parte superior da nuvem, enquanto objetos formados por água com carga negativa estão na parte inferior da nuvem, ou objetos formados por água com carga negativa caem no solo na forma de chuva ou granizo. Uma vez formada a camada de nuvens carregadas descrita abaixo, o campo elétrico espacial da nuvem de tempestade é formado. A direção do campo elétrico espacial é consistente com a direção do campo elétrico entre o solo e a ionosfera, ambos são positivos na parte superior e negativos na parte inferior, fortalecendo assim a intensidade do campo elétrico da atmosfera, tornando a polarização de objetos formados por água na atmosfera mais severa. Na presença de correntes ascendentes, o efeito de separação gravitacional é ainda mais intensificado, fazendo com que a nuvem de tempestade se desenvolva mais rapidamente.

A partir da análise acima, parece que as nuvens de tempestade sempre têm cargas positivas na camada superior e cargas negativas na camada inferior. De fato, o fluxo de ar não se move apenas para cima e para baixo, mas há movimentos mais complexos. Portanto, a distribuição das cargas das nuvens de tempestade é muito mais complicada do que o mencionado acima. Os resultados dos testes dos cientistas mostram que, quando a Terra é atingida por um raio, a maioria das cargas negativas é descarregada da nuvem de tempestade para a Terra, e algumas são cargas positivas na nuvem de tempestade. Em múltiplos raios em uma nuvem de tempestade, o último raio é frequentemente a carga positiva na nuvem de tempestade que descarrega para a Terra. Observações mostraram que raios com cargas positivas descarregadas para a Terra parecem ser particularmente violentos.

Hipótese de Indução de Colisão (Hipótese de Workman-Reynolds)

Colisão de cristal de gelo-graupel :Em nuvens de tempestade, correntes ascendentes carregando gotículas de água super-resfriada (temperatura abaixo de 0°C, mas não congeladas) colidem com cristais de gelo e graupel (embriões de granizo com um diâmetro de cerca de 1 a 5 mm).

Efeito da película de água superficial :No momento da colisão, a superfície do granizo gera calor devido ao atrito e forma uma película extremamente fina de água líquida (cerca de nanômetros de espessura).

Transferência de carga : Íons negativos (como Cl⁻, HCO₃⁻) na película de água são adsorvidos pelo graupel, fazendo com que o graupel fique carregado negativamente e os cristais de gelo fiquem carregados positivamente.

Classificação por gravidade : Cristais de gelo mais leves e carregados positivamente são levados para o topo da nuvem (10-15 km de altitude) por correntes de ar ascendentes, enquanto cristais de gelo mais pesados e carregados negativamente se depositam no fundo da nuvem (5-8 km de altitude), formando estratificação de carga.

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