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大气电学主要由晴天电学和扰动天气电学两部分构成。晴天电学主要研究全球范围晴空地区发生的电学现象及其活动过程。晴天电学主要通过观测晴天大气电场、大气离子、地空电流、大气电导率等,弄清它们变化的规律和原因,研究全球大气电平衡。因此地空电流电流也是大气电学的一个重要参数和术语。
晴空地空电流
在大气电场作用下,大气中的正离子向下移动,负离子向上移动而形成的一股较稳定的电流。晴天地空电流密度几乎不随高度变化,约为(2~4)×10安/厘米,据此求得全球的总地空电流约为1800安。
根据欧姆定律,气体中的传导电流密度为J=σE, 这里E是大气电场强度,σ 是大气电导率。由于大气中电流密度J基本恒定,所以E和σ 几乎成反比。
晴天地空电流具有日变化和年变化,不过前者因地而异,没有普遍一致的特征。陆地上的晴天地空电流,冬季出现极小值,夏季出现极大值,但海洋上这种年变化却很微弱。对地空电流的这些变化,尚无满意解释。
晴天地空电流也有不规则的变化,如美国夏威夷州冒纳罗亚高山观象台在28次太阳耀斑爆发前后所测晴天地空电流的分析结果表明,太阳耀斑爆发之后地空电流比正常值增大11.7%,并且80%的这种情况都发生在耀斑爆发后24小时内。这类观测事实,促进了人们关于太阳活动与大气电学关系的研究。
相关分类全球大气电平衡地球平均拥有5×1dC的负电,这是地球和大气之间的各种电流输送过程达到平衡所致。这些输送过程主要是晴空地空电流、闪电放电、降水电流和尖端放电。2
地空电流地空电流指晴天地区的大气由空中向地面输送正电荷的电流。
闪电放电闪电放电绝大多数向地球输送负电荷。
降水电流降水电流指各种降水向地面输送的电量,有时为正,有时为负,偶尔才出现完全带正电(或负电)的降水情况。
尖端放电尖端放电在全球大气的电平衡中占有重要地位,向地面输送的负电量大于正电量,二者之比各地不同,约为1.5-2.9。