大氣漏電電流

全球大氣的實際電阻要比160歐姆略大，所以一般取天地之間的總電流為1800安培。 1 6

我們已經知道，大氣是帶電，全球各處都有大氣電場，由於這個大氣電場的存在，使高空大氣相對於地面具有3×105伏特的正電壓。這就是說，在上層大氣和下層大氣之間，強加了一個高達3×105伏特的電壓，而空氣並非良好的絕緣體，大氣中必然有電流流過。
Kraakevik(1958)在污染較小的格陵蘭上空進行觀測，得到了晴天大氣的傳導電流為3.7×10-16安培/厘米2的結果，它幾乎不隨高度而變。Gobb(1968)研究了1961年夏威夷某一區域上空3.4公里的高度上和信風逆溫層上面的晴空中所作的觀測，得到了電流的平均傳導值為5.4×10-16安培/厘米2。通過測量不同高度電導率，再根據它們的變化情況就可以計算出單位氣柱的電阻。Gish和Sherman(1936)利用他們的氣球測量結果，推導出大氣氣柱的電阻為1021歐姆/厘米2，而地球的總面積約為5×1018平方厘米，這意味著整個大氣的電阻為200歐姆。Kraakevik在格陵蘭測得的氣柱電阻為8×1020歐姆/厘米2，由此推出整個大氣的電阻為160歐姆。
如果大氣的電阻為160歐姆，那么，根據歐姆定律，就可以算出天與地之間的總電流，約為
I=V/R=（3×105）/160）=1875（安培）
全球大氣的實際電阻要比160歐姆略大，所以一般取天地之間的總電流為1800安培。
晴天時大氣電場幾個參量的平均值
序號 參量 平均值
1 地面電場強度 120伏特/米
2 地表面電荷密度 -3×10-4靜電單位/厘米2
3 地面總電量 -5×105庫侖
4 空間電荷密度 —3×10-2靜電單位/米3
5 天-地電流密度 2—4×10-16安培/厘米2
6 天-地總電流強度 1800安培
7 大氣總電阻 160歐姆
8 地面與高空之間的電位差 3×105伏特
如果地球表面所帶電荷Q=-5×105庫侖，而這些電荷以I=1800安培的電流強度流走且得不到任何補充的話，那么這些電荷可以在地面保持的時間為
t=∣Q∣/I=5×105庫侖/1800安培≈278秒≈4.6分
這就是說，在晴天時，我們可以把地球表面與高空導電的大氣層（即電離層）看成是一個攜帶有電荷量為-5×105庫侖的球形電容器，在這個球形電容器（即高層大氣與地面）之間存在一個強度為1800安培的漏電電流。由於有這個漏電電流，如果地球表面的電荷不增加，那么大約4分半鐘之後，地球表面的電荷將會消失殆盡。然而，觀測表明，地球表面的電荷從來就沒有消失過，且保持著相對穩定。這說明地球存在著補充電子的再生機制。