Опытное исследование этого поля и соответствующие расчеты показывают, что Земля в целом обладает отрицательным зарядом, средняя величина которого оценивается в полмиллиона кулонов. Этот заряд поддерживается приблизительно неизменным благодаря ряду процессов в атмосфере Земли и вне ее (в мировом пространстве), которые еще далеко не полностью выяснены.
Естественно возникает вопрос: если на поверхности Земли постоянно находится отрицательный заряд, то где расположены соответствующие положительные заряды? Где начинаются те силовые линии электрического поля, которые оканчиваются на земной поверхности? Нетрудно видеть, что эти положительные заряды не могут Сходиться где-нибудь очень далеко от Земли, например на Луне, звездах или планетах. Если бы это было так, то поле вблизи Земли имело бы такой же вид, как поле изолированного шара на рис.51. Напряженность этого поля убывала бы обратно пропорционально квадрату расстояния от центра Земли (а не от земной поверхности). Но радиус Земли равен примерно 6400 км, и поэтому изменение расстояния от центра Земли на несколько км или несколько десятков смогло бы лишь ничтожно мало изменить напряженность поля. Опыт же показывает, как мы отмечали выше, что напряженность электрического поля Земли очень быстро падает по мере удаления от нее. Это указывает на то, что положительный заряд, соответствующий отрицательному заряду Земли, находится где-то на не очень большой высоте над поверхностью Земли. Действительно, исследованиями последних лет на высоте нескольких десятков над Землей обнаружен слой положительно заряженных (ионизованных) молекул. Объемный положительный заряд этого «облака» зарядов компенсирует отрицательный заряд Земли. Линии земного электрического поля идут от этого слоя к поверхности Земли.
Так как поле вблизи Земли имеет напряженность около 130 в/л. то между точками, в которых находятся голова и ноги каждого из нас, должно было бы быть напряжение свыше 200 е. Почему же мы не ощущаем этого поля, тогда как прикосновение к полюсам батареи или сети с напряжением в 100—120 в весьма болезненно и даже может быть опасно?
29.2. Измерения с электрическим зондом показывают, что изменение потенциала с высотой у поверхности Земли равно в среднем 100 s на каждый метр. Считая, что все это поле вызвано зарядом Земли, вычислите. какой заряд находится на земном шаре (радиус земного шара
Рис. 51. Эквипотенциальные поверхности (сплошные линии) и силовые линии (пунктир) заряженного шара, удаленного от других предметов. Внутри шара, как н внутри всякого проводника, поля нет.