Задание
На основании многочисленных экспериментов было установлено, что вокруг Земли существует электрическое поле, и источником его является сама планета Земля. Но для измерения электрического напряжения между какой-либо точкой в атмосфере и Землёй довольствоваться только электрометром недостаточно. Необходимо соединить электрометр со специальным приспособлением, создающим свободные заряды в данной точке пространства. Этого можно достигнуть различными способами, например при помощи пламени, которое способно разделить молекулы воздуха на положительные и отрицательные ионы. Такое устройство называют зондом (или пламенным зондом, если используется пламя).
Опыты показывают, что электрометр, соединённый с зондом, даёт заметное отклонение даже и в том случае, когда поблизости нет специально заряженных тел. Это значит, что около земной поверхности существует электрическое поле. При этом отклонение электрометра тем больше, чем выше точка над поверхностью Земли. Вблизи земной поверхности напряжение, измеряемое между двумя точками на расстоянии 1 м по вертикали, имеет в среднем значение около 130 В. По мере подъёма над Землёй поле это быстро ослабевает, и уже на высоте 1 км электрическое поле ослабевает более чем в 3 раза, а на высоте 10 км оно становится ничтожно слабым. Таким образом, только у поверхности Земли мы всё время живём и работаем в заметном электрическом поле.
Экспериментальные исследования этого поля и соответствующие расчёты показывают, что Земля в целом обладает отрицательным зарядом, среднее значение которого оценивается в полмиллиона кулонов. Этот заряд поддерживается приблизительно неизменным благодаря ряду процессов в атмосфере Земли и вне её (в мировом пространстве), которые ещё далеко не полностью выяснены.
Естественно возникает вопрос: если на поверхности Земли постоянно находится отрицательный заряд, то где расположены соответствующие положительные заряды? Положительные заряды не могут находиться где-нибудь очень далеко от Земли, например на Луне, звёздах или планетах. Если бы это было так, то электрическое поле Земли не могло бы так быстро падать по мере удаления от её поверхности. Это указывает на то, что положительный заряд, соответствующий отрицательному заряду Земли, находится где-то на не очень большой высоте над поверхностью Земли. Действительно, был обнаружен на высоте нескольких десятков километров над Землёй слой положительно заряженных (ионизованных) молекул. Объёмный положительный заряд этого «облака» зарядов компенсирует отрицательней заряд Земли. Где находится положительный заряд, частично компенсирующий заряд Земли?
на высоте нескольких десятков километров над Землей
на поверхности Земли
в центре Земли
на Луне