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大気電場の観測方法 

naoyukiさま

掲示板への書き込みありがとうございます。やや遅れてしまいました。

電場観測の方法と参考リンクなどを私が知る限りですが列挙いたします。

私は大気電場の勉強をしたわけではありませんので、記載した内容が正しいとはいいきれませんことをご了解ください。あくまで個人的に調べたものをお知らせする次第であり、その真偽や具体的な内容についてはご自身でご確認いただきたくお願いするものです。また“大気”電場の観測方法を記載したもので、帯電(静電気)の測定の方法ではありません。

大気電場(空中電気、空中電位、大気電位ともいう)の観測方法は私の知る限り下記の通りです。

1)水滴集電器
 気象庁の柿岡地磁気観測所での大気電場(空中電気)観測の方法。
 原理的にはケルビン静電発電機と同じではないかと考えています。
 観測方法としては、絶縁した水槽から管を建物外の等電位線が建物の影響のないところまで伸ばして水を滴下し、水槽の電位と大気の電位が等しくなるのを観測します。基本的に連続観測に向きますが、ひろい土地が必要になります。どこかの高校で実験していた記録がネットにありましたが、すみませんみつけられませんでした。
 コロナ社の「大気電気学概論」P4に簡単な図と説明があります。

2)フィールドミル
 雷の観測などでよく使われる大気電場観測の方法。
 原理は“空中電位の測定と地球の電気的環境”(県立三条高等学校笹川教諭)をご覧ください。

 書籍としては前述の「大気電気学概論」P5やコロナ社の「雷の科学」P116あたりをご覧ください。
 アメリカあたりでは雷マニアが多いのでフィールドミルを自作されている方が結構いらっしゃいます。

 構造上、連続観測には向きません。回転翼内に雨水やゴミなどが混入することもあり、ふたをつけると電位が変わったり、フタをつけた状態では雨つぶ自体が帯電していて観測に支障がある場合があるようです。

 フィールドミルの変形版として回転翼を使わず、リレーでパタパタ動かす方式を考案された方もいらっしゃいます。

3)水平導線
 長いピアノ線などの導線を水平に張って導線が大気電場で帯電するのを電位計で計測する方法。
 前述の「大気電気学概論」P2では放射性物質のポロニウムを使ってますが、これは帯電速度を早くするためです。もっとも一般では入手できないでしょうから、「雷の科学」P117のように高さを変えた2本の水平導線の電位差(概ね1mにつき100Vの電位差)を測る方法がよいでしょう。導線の端は碍子で絶縁が必要です。落雷に備え避雷器も必要です。また水平導線を張るためのひろい土地も必要です。

4)針端電極
 避雷針と同じコロナ電流を使った原理ですが、絶縁体の棒の先端に銅製(他の金属でも可と思われます)の針を設け、その針と地面との電位差を測る方法。落雷に備え避雷器は必要です。
 日本大気電気学会「大気電気研究」第66号48の“針端コロナ電流の観測結果について”の論文が参考になります。
 また「雷の科学」P117にも図があります。但しこの方法は電流値を見ているため、電圧に変換する必要があります。

以上、私が調べた範囲の知識でご回答します。実際に観測は行っておりませんので体験に基づいた観測方法や知識はありませんのでご了解願います。

また実際に観測する場合は電気的知識も必要になります。

最後にこの文面はブログと掲示板にアップいたします。

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コメント

ライデン管

はじめまして。
かなり昔にNHKでやってたんですが、新潟だったかの漁師が出漁するかどうか決めるのに使っているという「ライデン管」なるものが紹介されていました。サイズは試験管くらいのものに液体が入っていて、昔オランダ人(だったと思う)からもらったとのことでした。
天気が悪化するときは必ず白濁するそうで、持ち帰って温度、湿度、気圧など色々変化させても白濁せず、やっと成功したのが、「静電気」だったそうです。
雲の水滴を集めているのも静電気の力だとすればあり得ますかね....?
ネットでいくら調べても出てきませんがそんな話聞いたことあります?

Re: ライデン管

こんにちは(^^)
ライデン瓶なら知っていますが、液体の入ったライデン管というのは初めて聞きます。
白濁するのが液体なのかなんなのか興味ありますが、皆目見当がつきません。

天気が悪くなるで雷雲が発生するなどした場合、風や湿度、大気の気圧などによって水滴に電気が帯び、その影響で地上付近の電場に影響を与えていると思われますので、その影響がどのようにライデン管というものに作用するのか、ちょっと興味があります。

---追記

もしかしてストームグラス?日本語でいうと天気管かも?


ストームグラス

早速ありがとうございます。
ストームグラスですか、、
wikiで調べたら記憶のものと似てます。
「ライデン管」の呼び名から言っても静電気の影響なんでしょうね。
では。

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