Konduktivitas listrik udara ditemukan oleh Coulomb (tahun 1785). Mengamati hilangnya listrik dari konduktor berinsulasi, ia sampai pada kesimpulan bahwa sebagian listrik hilang bukan melalui isolator, tetapi langsung ke udara. Kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik ditentukan oleh adanya muatan bebas di dalamnya dan kemungkinan pergerakannya. Udara terutama terdiri dari molekul - nitrogen N 2 - dengan energi ionisasi 15,5 eV, oksigen - O 2 - 12,5 eV, air - H 2 O - 12,6 eV, karbon dioksida - CO 2 - 14,4 eV.
Energi disosiasi molekul gas penyusun udara terletak pada kisaran 10 - 20 e.v. Pada suhu kamar, energi gerak termal molekul jauh lebih kecil dan sama dengan 0,025 e.v. Oleh karena itu, konduktivitas udara dalam kondisi alami ditentukan oleh radiasi kosmik dan radiasi latar alami, di bawah pengaruh elektron bebas, ion atom dan molekul yang terbentuk di udara.
Biasanya sekitar 1.000 keping terbentuk di udara. elektron dan ion dalam 1 cm 3 dalam 1 sekon. Beberapa elektron dan ion dengan cepat bergabung kembali, sementara yang lain menempel pada molekul netral, membentuk ion negatif yang berumur panjang. Pada kesetimbangan, volume gas biasanya mengandung hingga 10 9 ion/m 3 . Mobilitas elektron pada tekanan normal adalah? ? . Oleh karena itu, konduktivitas udara akibat ionisasi alami adalah ~10 - 1 4 S/m. Perlu dicatat bahwa dalam kondisi normal, mobilitas elektron di udara tiga kali lipat lebih besar daripada mobilitas ion; akibatnya, elektron hampir sepenuhnya menentukan sifat konduktif. Oleh karena itu, mengingat hal ini, kita terutama akan berbicara tentang konduktivitas elektronik.
Namun hukum Ohm hanya berlaku pada udara dengan medan listrik rendah. Ketika kekuatan medan meningkat, arus menjadi jenuh, arus cenderung ke nilai konstan tertentu - semua elektron bebas yang terbentuk sampai ke elektroda. Proses ini dijelaskan secara rinci di. Gambar 1 menunjukkan karakteristik arus-tegangan khas suatu gas. Bagian linier berhubungan dengan kekuatan medan rendah yang memenuhi hukum Ohm, bagian horizontal berhubungan dengan arus saturasi, dan peningkatan arus secara eksponensial di bagian ketiga berhubungan dengan munculnya mekanisme longsoran untuk disosiasi molekul udara di bawah pengaruh medan listrik (dijelaskan lebih detail di bawah).
Setiap media gas kesetimbangan, termasuk udara, dijelaskan oleh sejumlah parameter yang digunakan dalam menghitung karakteristik pelepasan listrik dalam gas. Parameter tersebut adalah: konsentrasi molekul gas atau atom N, sama dengan jumlah partikel per satuan volume, tekanan gas R, suhu gas T. Besaran-besaran ini dihubungkan dengan persamaan keadaan.
Konduktivitas atmosfer kemampuan atmosfer untuk menghantarkan arus listrik. hal.a. diciptakan oleh ion-ion atmosfer dan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi dan mobilitas ion-ion tersebut. Oleh karena itu P.a. meningkat seiring dengan meningkatnya ionisasi dan kemurnian atmosfer serta penurunan kepadatannya, yang menyebabkan ketergantungan P. a. dari karakteristik meteorologi. Dengan meningkatnya kelembapan, meningkatnya konsentrasi partikel debu, kabut dan awan hampir semua jenis P. a. berkurang; hanya pada awan petir yang ionisasinya tinggi, P. a. dapat meningkat secara nyata. Di bawah pengaruh polusi industri, P. a. secara umum angka tersebut menurun, terutama di perkotaan, namun bahkan di tengah Atlantik angka tersebut telah turun hampir 2 kali lipat selama 50 tahun. Ledakan nuklir secara nyata meningkatkan P. a. Nilai rata-rata P. a. di permukaan bumi 2.2․10 -18 ohm -1 ․M-1. Hal ini berbeda di berbagai belahan bumi dan berubah seiring waktu. Amplitudo osilasi harian P. a. di seluruh benua adalah sekitar 20% dari rata-rata, tahunan hingga 30%; di lautan, fluktuasi ini lebih kecil. Dalam suasana bersih P. a. bertambah dengan tinggi menurut hukum eksponensial, spesifik P. a. mencapai 13․10 -18 ohm -1 ․M-1 di ketinggian 6 km dan hingga 300․10 -18 ohm -1 ․M-1 di ketinggian 30 km. Di ionosfer (Lihat Ionosfer) P. a. disebabkan oleh elektron dan berkali-kali lebih besar dari P. a. di troposfer. Jenderal P.a. pada lapisan dari permukaan bumi sampai ionosfer sama dengan 0,5․10 -2 ohm -1 .
Pergerakan muatan volume di atmosfer (lihat Listrik atmosfer) akibat pergerakan udara dan difusi turbulen menyebabkan efek yang mendekati efek yang ditimbulkan oleh listrik atmosfer. dalam medan listrik. Untuk mengkarakterisasi efek ini, masing-masing konsep konduktivitas konvektif dan turbulen diperkenalkan. menyala.: Chalmers J.A., Listrik Atmosfer, trans. dari bahasa Inggris, L., 1974; Imyanitov I.M., Instrumen dan metode untuk mempelajari listrik atmosfer, M., 1957, ch. 7; Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M., Listrik awan, Leningrad, 1971. I.M.Imyanitov.
Ensiklopedia Besar Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .
Lihat apa itu “Konduktivitas atmosfer” di kamus lain:
Kemampuan atmosfer untuk menghantarkan arus listrik. Ini diciptakan oleh ion-ion atmosfer dan meningkat seiring dengan meningkatnya ionisasi dan kemurnian atmosfer serta penurunan kepadatannya... Kamus Ensiklopedis Besar
Kemampuan atmosfer untuk menghantarkan arus listrik. Ini diciptakan oleh ion-ion atmosfer dan meningkat seiring dengan meningkatnya ionisasi dan kemurnian atmosfer serta penurunan kepadatannya. * * * KONDUKTIVITAS SUASANA KONDUKTIVITAS SUASANA, kemampuan atmosfer... ... Kamus Ensiklopedis
Kemampuan atmosfer untuk menghantarkan listrik. saat ini. Atm tercipta. ion dan meningkat seiring dengan meningkatnya ionisasi dan kemurnian atmosfer serta penurunan kepadatannya... Ilmu pengetahuan alam. Kamus Ensiklopedis
DAN; Dan. 1. Istimewa Kemampuan suatu zat atau media untuk melewati dirinya sendiri dan mengirimkan panas, suara, arus listrik, dll. P.logam. P.solusi. P.suasana. Listrik hal.p. 2. Biografi. Kemampuan jaringan saraf dan otot hewan...... Kamus Ensiklopedis
daya konduksi- Dan; Dan. 1) istimewa Kemampuan suatu zat atau media untuk melewati dirinya sendiri dan mengirimkan panas, suara, arus listrik, dll. Konduktivitas/jembatan logam. Konduktivitas/kemampuan menjembatani solusi. Konduktivitas/kapasitas atmosfer. Konduktivitas listrik/jembatan. Menghantarkan/menjembatani panas. 2) ... Kamus banyak ekspresi
Medan listrik stasioner yang diciptakan oleh muatan listrik ruang (Lihat Muatan listrik ruang angkasa) di atmosfer, muatan bumi sendiri, dan muatan yang diinduksi di atmosfer. Karakteristik E.p.a. kekuatan lapangan dan...
Cabang ilmu meteorologi (Lihat Meteorologi), yang mempelajari hukum fisika dari proses dan fenomena yang terjadi di atmosfer, termasuk yang menentukan struktur atmosfer itu sendiri: sifat-sifat gas penyusun atmosfer, serapan dan radiasi. . Ensiklopedia Besar Soviet
Listrik atmosfer adalah sekumpulan fenomena kelistrikan di atmosfer, sekaligus merupakan cabang fisika atmosfer yang mempelajari fenomena tersebut. Saat mempelajari listrik atmosfer, mereka mempelajari medan listrik di atmosfer, ionisasi dan konduktivitasnya,... ... Wikipedia
1) kumpulan fenomena dan proses kelistrikan di atmosfer (Lihat Suasana), 2) bagian fisika atmosfer yang mempelajari fenomena kelistrikan di atmosfer dan sifat kelistrikannya. Saat mempelajari A. e. mempelajari medan listrik... Ensiklopedia Besar Soviet
Selubung gas yang mengelilingi benda angkasa. Ciri-cirinya bergantung pada ukuran, massa, suhu, kecepatan rotasi dan komposisi kimia suatu benda langit tertentu, dan juga ditentukan oleh sejarah pembentukannya sejak awal mulanya.... ... Ensiklopedia Collier
Ionisasi udara
Udara atmosfer merupakan campuran dari banyak zat gas. Selain oksigen dan nitrogen, yang membentuk sebagian besar udara, ia juga mengandung sejumlah kecil gas inert, karbon dioksida, dan uap air. Selain gas-gas tersebut, udara mengandung lebih banyak atau lebih sedikit debu dan beberapa kotoran acak. Oksigen, nitrogen, dan gas inert dianggap sebagai komponen permanen udara, karena kandungannya di udara hampir sama di semua tempat. Sebaliknya, kandungan 2 CO, uap air, dan debu dapat bervariasi tergantung kondisi. Seperti diketahui, pada kondisi tekanan dan suhu normal, berbagai gas yang menyusun udara bersifat dielektrik.
Jika beberapa molekul terionisasi, gas akan menghantarkan arus.
Ketika kita mengatakan bahwa udara terionisasi, ini berarti bahwa sebagian besar molekul gas di udara membawa muatan listrik yang bertanda negatif atau positif. Perhatikan bahwa 1 cm 3 udara dalam kondisi normal mengandung 2.710 19 molekul; jumlah rata-rata ion udara ringan dalam kondisi alami dalam volume yang sama adalah sekitar 500-700 pasang.
Konsentrasi ion udara di atmosfer dinyatakan dengan jumlah ion positif dan negatif per 1 cm3. Oleh karena itu, konduktivitas atmosfer terdiri dari konduktivitas kutub - positif dan negatif, yaitu. 
- konduktivitas atmosfer,
n – jumlah ion udara positif dan negatif,
k – mobilitas ion udara positif dan negatif,
Konduktivitas total atmosfer:
= 
+ 
= nk e + nke e
Di mana:
Konduktivitas total atmosfer
Konduktivitas atmosfer positif
Konduktivitas atmosfer negatif
n - jumlah ion udara positif
n - jumlah ion udara negatif
k - mobilitas ion udara positif
k - mobilitas ion udara negatif
e – muatan ion udara sama dengan 4,810 -10 satuan elektrostatis absolut.
Kerapatan arus atmosfer vertikal dapat dinyatakan sebagai berikut:
saya = 
Di mana:
Konduktivitas total atmosfer,
Saya adalah kepadatan arus atmosfer vertikal,
Gradien potensial vertikal.
Perbandingan ion udara positif dan negatif di dekat permukaan bumi kira-kira 1,2, yaitu:
K= 
= 1,2
Di mana:
K – koefisien unipolaritas,
n adalah jumlah ion udara negatif.
Kehadiran ion udara positif berlebih di udara dijelaskan oleh fakta bahwa udara tanah, yang keluar melalui kapiler tanah, sebagian besar meninggalkan ion udara negatif. Seperti diketahui, daya hantar udara tanah 30 kali lebih besar dibandingkan daya hantar udara atmosfer.
Konduktivitas listrik atmosfer rata-rata 110 4 satuan listrik. 
Kepadatan arus konduksi vertikal atmosfer 
Gradien potensial medan listrik bumi mengalami distorsi yang tajam akibat berbagai ketidakteraturan permukaan bumi. Permukaan ekuipotensial membelok di sekitar rintangan dan mengembun di atas benda yang ditinggikan. Di dalam gedung, gradien potensial medan listrik adalah nol; tidak ada medan listrik di dalam gedung bahkan selama fenomena listrik atmosferik yang kuat. Keadaan ini diperhitungkan dalam metode aeroionifikasi elektroeffluvial.
Karena udara atmosfer, selain molekul gas, juga mengandung mikropartikel padat atau cair yang tersuspensi di dalamnya yang menyerap ion udara ringan, kesetimbangan ionisasi dapat dinyatakan sebagai berikut:
q = 
n + n - + 
n + N - + 
n+N0
Di mana:
n adalah jumlah ion udara positif,
N 0 - jumlah partikel netral.
Namun karena jumlah mikropartikel tersuspensi biasanya jauh lebih besar daripada jumlah ion udara ringan, kesetimbangan ionisasi dapat direpresentasikan dengan persamaan:
q = n + ( n - + N - + N 0) = / n t
Di mana:
q adalah jumlah ion udara yang terbentuk per 1 cm 3 /s,
n adalah jumlah ion udara positif,
n - jumlah ion udara negatif,
Koefisien rekombinasi ion udara ringan,
Koefisien kombinasi ion udara ringan dengan partikel bermuatan,
N - - jumlah partikel bermuatan,
N 0 - jumlah partikel netral,
t – jangka waktu,
n – jumlah total ion,
/ adalah konstanta hilangnya ion udara.
Perubahan jumlah ion udara di udara atmosfer seiring dengan perubahan pembentukan ion dinyatakan: 
t – jangka waktu,
q adalah jumlah ion udara yang terbentuk per 1 cm 3 /s,
/ - hilangnya ion udara secara konstan,
n adalah jumlah total ion.
Dengan tidak adanya pembentukan ion, jumlah ion berkurang seiring waktu t menurut hukum:
n = n 0 e 
Umur rata-rata ion udara ringan dapat dinyatakan sebagai berikut: 
Berbagai pengukuran jumlah ion udara ringan yang dilakukan di banyak negara oleh ratusan fisikawan, ahli geofisika, ahli meteorologi, dan dokter tidak dapat dianggap benar-benar dapat diandalkan. Penghitung ion udara Ebert, yang digunakan untuk melakukan pengukuran ini, tidak memenuhi persyaratannya.
Teknik untuk mengukur jumlah ion udara per satuan volume belum mendapatkan solusi akhir dan akurat karena serangkaian faktor kompleks yang menyertai proses ionik di udara atmosfer.
Ionisasi terdiri dari pemisahan molekul menjadi elektron dan ion (muatan +). Karena molekul dan atom gas cukup stabil, untuk ionisasi perlu dilakukan usaha melawan gaya interaksi antara elektron dan ion. Pekerjaan ini disebut pekerjaan ionisasi 
. Kerja ionisasi bergantung pada sifat gas dan keadaan energi elektron.
Kerja ionisasi dapat ditentukan oleh potensial ionisasi 
.
Potensi ionisasi adalah beda potensial yang harus dialami elektron dalam medan listrik yang mengalami percepatan agar peningkatan energinya sama dengan kerja ionisasi. 
, (1)
Potensi ionisasi (eV),
Elektron-volt (eV) adalah energi yang diperoleh partikel yang bermuatan sama dengan muatan elektron setelah melewati beda potensial 1 V. Satuan energi ekstra-sistem ini saat ini disetujui untuk digunakan dalam fisika. 1eV= 1,6021892·10 -19J
Pekerjaan ionisasi,
e– muatan elektron.
(2)
m - massa elektron (kg)
V - kecepatan elektron (m/detik)
e– muatan elektron.
Jika energi kinetik elektron adalah:
, (2.1)
Energi W yang diperoleh elektron ketika melewati beda potensial U sama dengan:
W=eU (2.2)
Dan potensial ionisasi (energi yang dimiliki suatu elektron apabila bertumbukan dengan elektron lain yang dapat mengionisasinya) adalah sama dengan:
T+W, (2.3)
Kemudian, substitusikan (2.1) dan (2.2) ke (2.3) kita peroleh: 
U adalah beda potensial yang harus dilalui oleh 1 elektron,
mempunyai energi yang cukup untuk mengionisasi elektron yang bertabrakan dengannya.
e– muatan elektron,
m - massa elektron (kg),
V - kecepatan elektron (m/detik),
Potensi ionisasi (eV).
Dalam beberapa gas, seperti oksigen, karbon dioksida, uap air,
elektron yang terpisah selama salah satu pertemuan terdekat dengan netral lainnya
molekul bergabung dengannya, mengubahnya menjadi ion elektronegatif.
Selain itu, “penempelan elektron pada molekul netral menyebabkan
Dalam kasus seperti itu, terjadi penataan ulang kulit elektronnya sehingga, sebagai akibatnya, energi molekul yang menangkap elektron ekstra ternyata lebih kecil dari energi molekul netral dengan jumlah tertentu, yang disebut energi. energi afinitas elektron.
Ini berkisar antara 0,75 hingga 4,5 eV untuk sebagian besar gas yang berbeda. Dalam gas inert - argon, neon, helium, kripton, xenon, dan juga dalam nitrogen - ion negatif tidak muncul.
Nilai beberapa molekul dari berbagai komponen udara atmosfer diberikan pada Tabel 1.
Tabel 1.
| Gas | Potensi ionisasi (eV) |
| Ar | 15.8 |
| nomor 2 | 15.6 |
| jam 2 | 15.4 |
| CO2 | 14.4 |
| BERSAMA | 14.1 |
| JADI 2 | 13.1 |
| H2O | 12.6 |
| O2 | 12.5 |
| TIDAK 2 | 11.0 |
| TIDAK | 9.5 |
Kecepatan elektron (kilometer per detik) melintas tanpa tumbukan
beda potensial U (volt) ditentukan oleh persamaan:
Dengan memasukkan potensial ionisasi ke dalam rumus ini, kita melihat bahwa sebuah elektron mengionisasi molekul gas ketika kecepatannya di atas 1000 km/s.
Tergantung pada bagaimana ionisasi dilakukan, jenis ionisasi berikut dibedakan:
1) Fotoionisasi (paparan sinar X dan sinar gamma);
Diketahui bahwa ionisasi udara dan pembentukan pelepasan permukaan parsial (PSD) dapat terjadi, misalnya selama fotoionisasi. Agar paparan radiasi dapat menyebabkan ionisasi udara, kondisi berikut harus dipenuhi: 
Dengan- kecepatan cahaya;
Panjang gelombang radiasi;
H- Konstanta Planck;
Wi- energi ionisasi
Menentukan panjang gelombang radiasi menggunakan rumus di atas, kita peroleh
10–7 m, atau 103 Å.
Gelombang dengan panjang seperti itu terletak pada batas radiasi ultraviolet dan sinar-X (yang disebut ultraviolet vakum), sedangkan cahaya tampak tidak dapat menyebabkan ionisasi udara.
2) Dampak ionisasi (dampak 
Dan 
partikel (elektron, positron);
Ionisasi termal (pemanasan hingga suhu tinggi).
4) Ionisasi oleh medan listrik. Agar ion negatif dan positif dapat terbentuk akibat emisi elektrostatik, diperlukan medan listrik eksternal lebih dari 1000 kV/cm. Jenis ionisasi ini adalah yang paling umum dan digunakan untuk ionisasi buatan pada udara di lingkungan rumah tangga, menggunakan perangkat yang disebut ionizer udara. Selanjutnya kita akan membahas jenis ionisasi ini.
Sebagai hasil dari semua jenis ionisasi ini, pembawa arus muncul. Dalam hal ini yang mereka bicarakan non-konduktivitas diri gas Jika pembawa arus muncul dalam gas, yang hanya disebabkan oleh medan listrik yang diterapkan pada gas, disebut konduktivitas mandiri.
Mari kita pertimbangkan bergantung pelepasan gas. Pelepasan gas disebut aliran arus melalui gas.
Di bawah pengaruh ionizer eksternal, molekul gas dipecah menjadi elektron dan ion . Sebuah elektron dapat ditangkap oleh molekul netral, yang akan menjadi ion.
Jumlah pasangan molekul terionisasi per satuan volume V dan per satuan waktu T dilambangkan dengan 
. Bagian dari molekul terionisasi menggabungkan kembali, yaitu Netralisasi pasangan yang berlawanan terjadi ketika mereka bertemu.
Kehadiran rekombinasi mencegah peningkatan jumlah ion dalam gas yang tidak terbatas dan menjelaskan pembentukan konsentrasi ion tertentu segera setelah dimulainya aksi ionizer eksternal.
Peluang bertemunya dua ion yang berlawanan tanda sebanding dengan jumlah ion positif dan negatif. Oleh karena itu, jumlah pasangan ion yang bergabung kembali per detik per satuan volume 
sebanding dengan kuadrat jumlah pasangan ion per satuan volume N:
Jumlah pasangan ion yang bergabung kembali (per detik per satuan volume).
R
N
Konsentrasi ion dalam gas:
Di mana:
n adalah jumlah ion yang dihasilkan secara bersamaan dalam gas
v – koefisien rekombinasi.
Dengan tidak adanya medan eksternal, terjadi kesetimbangan: jumlah pasangan molekul terionisasi sama dengan jumlah pasangan molekul yang bergabung kembali, yaitu. 
, (3)
maka jumlah pasangan ion per satuan volume sama dengan: 
.
V dan per satuan waktu T.
R– koefisien proporsionalitas.
N - jumlah pasangan ion yang ada per satuan volume.
Di bawah pengaruh radiasi kosmik dan jejak zat radioaktif yang ada di kerak bumi, 1 cm 3 pada konsentrasi ion kesetimbangan memiliki nilai orde 
. Konsentrasi ini tidak cukup untuk menyebabkan konduktivitas yang signifikan (udara bersih dan kering merupakan isolator yang sangat baik).
Jika, setiap detik pada elektroda ionizer dinetralkan 
pasangan ion, maka kuat arus pada rangkaian adalah: 
, (4)
SAYA
pengion,
S– luas elektroda,
aku
Arus antara elektroda ionizer:
j – kepadatan arus
S adalah luas setiap elektroda dalam ruang di mana efek pembangkitan ion terjadi
Dari persamaan (4) kita memperoleh bahwa konsentrasi pasangan ion yang dinetralkan pada elektroda per satuan waktu adalah sama dengan 
, (5)
Jumlah pasangan ion yang dinetralkan oleh elektrodachionizer,
SAYA - kekuatan arus antara elektroda pemancar ionizer,
– muatan pembawa arus (ion),
S– luas elektroda,
aku– jarak antar elektroda;
J– kepadatan arus.
Dengan adanya arus, kondisi kesetimbangan ion akan ditulis sebagai berikut: E = Hukum Ohm yang diperoleh dari persamaan (8).
J– kepadatan arus,
- konduktivitas listrik spesifik gas,
E– kekuatan lapangan.
Di wilayah kedua pada kurva ketergantungan 
hubungan linier antara rapat arus dan tegangan dilanggar karena konsentrasi ion dalam gas berkurang.
Di wilayah ketiga, mulai dari nilai tegangan tertentu, rapat arus tetap konstan seiring bertambahnya E. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa, dengan intensitas ionisasi yang konstan dalam medan listrik kuat, semua ion yang terbentuk per satuan waktu di dalam gas mencapai nilai tersebut. elektroda. Nilai rapat arus disebut rapat arus kejenuhan:
. (10)
J kita– rapat arus saturasi,
– muatan pembawa arus (ion),
Jumlah pasangan molekul terionisasi per satuan volume V dan per satuan waktu T,
aku– jarak antar elektroda.
Nilai sebenarnya dari arus saturasi di udara sangat kecil dan hanya kira-kira J kita =10 -15 Kendaraan 2 .
Di luar wilayah saturasi terdapat wilayah dengan peningkatan tajam dalam kepadatan arus (pada Gambar 2 wilayah ini digambarkan dengan garis putus-putus). Peningkatan ini dijelaskan oleh fakta bahwa dimulai dari nilai tertentu E, elektron yang dihasilkan oleh ionizer eksternal mengatur, selama jalur bebasnya, untuk memperoleh energi yang cukup untuk bertumbukan dengan suatu molekul dan menyebabkan ionisasinya, yaitu. 
, (11)
Di mana 
– energi kinetik elektron; 
– kerja ionisasi suatu molekul. Elektron yang dihasilkan selama ionisasi, mengalami percepatan, pada gilirannya menyebabkan ionisasi. Dengan demikian, terjadi penggandaan ion primer seperti longsoran yang muncul di bawah pengaruh ionizer eksternal. Namun, proses tersebut tidak kehilangan karakter pelepasan yang tidak berkelanjutan.
Atmosfer bumi mengandung molekul dan atom netral, ion positif dan negatif, serta elektron bebas. Karena kandungan partikel bermuatan listrik, atmosfer memiliki daya hantar listrik. Agen penyebab utama partikel bermuatan listrik di atmosfer, atau pengionisasi utama atmosfer, termasuk sinar kosmik, radiasi matahari, dan terestrial. Sinar kosmik terdiri dari 90% proton, sekitar 7% inti helium, dan 3% unsur lainnya. Partikel sinar kosmik memiliki energi yang sangat tinggi (dari 1 hingga 10 12 GeV); ketika berinteraksi dengan atom atmosfer, partikel-partikel ini menghasilkan hujan elektron dan muson berenergi tinggi yang melimpah, yang mencapai permukaan bumi dan menembus jauh ke dalam kerak bumi, dan meson. energi yang lebih rendah, yang pergerakannya di atmosfer terdisintegrasi. Elektron cepat juga kehilangan energinya di atmosfer sebagai akibat dari berbagai mekanisme interaksi dengan materi, dan pada akhirnya terjadilah hujan partikel bermuatan bebas yang memberikan konduktivitas listrik di atmosfer. Jenis ionisasi atmosfer di permukaan laut ini menghasilkan 2–4 juta pasangan ion per 1 m 3 per 1 s. Ketika ketinggian bertambah hingga sekitar 18 km, kekuatan ionisasi kosmik meningkat sebanding dengan peningkatan fluks sinar kosmik.
Bagian yang dominan radiasi matahari Rentang sinar UV dan sinar-X diserap di lapisan atas atmosfer (di atas 40 km). Proses ini disertai dengan ionisasi atom atmosfer. Radiasi matahari korpuskular juga mengionisasi atmosfer hingga tingkat yang sebanding dengan radiasi elektromagnetik dari Matahari.
Radiasi terestrial mengionisasi atmosfer di sekitar permukaan bumi. Ini terjadi bab. karena masuknya produk peluruhan radioaktif unsur batuan berat dari kerak bumi. Ion-ion terbentuk di lapisan permukaan atmosfer, kemudian diangkut melalui pertukaran turbulen dan pergerakan vertikal hingga ketinggian 4-5 km. Radiasi terestrial menghasilkan sekitar 5 juta pasang ion di lapisan permukaan atmosfer di atas daratan dalam 1 m 3 per 1 s; di atas permukaan laut dan samudera, konsentrasinya jauh lebih rendah karena kandungan zat radioaktif dalam air laut yang dapat diabaikan.
Di atmosfer, ion juga terbentuk sebagai akibat pencemaran oleh produk industri nuklir dan uji coba senjata nuklir, serta radiasi gelombang pendek dari bintang, akibat partikel meteor dan ionizer lainnya.
Seiring dengan ionisasi di atmosfer, proses sebaliknya terjadi - rekombinasi elektron dan ion yang kecepatannya tidak sama pada ketinggian yang berbeda. Hal yang sama berlaku untuk kekuatan ionizer. Oleh karena itu, profil vertikal konsentrasi ion dan elektron di atmosfer sangatlah kompleks.
Konduktivitas listrik udara atmosfer bergantung pada konsentrasi pembawa muatan positif dan negatif serta mobilitasnya. Fluktuasi periodik konsentrasi pembawa muatan sangat kompleks, tetapi biasanya pada musim panas konsentrasinya di dekat permukaan bumi lebih tinggi dibandingkan pada musim dingin. Dalam siklus harian, konsentrasi ion tertinggi biasanya diamati pada pagi hari, terendah pada sore hari.
IONOSFIR. Jika 5 lapisan dapat dibedakan berdasarkan perubahan suhu, maka berdasarkan derajat ionisasi gas udara atmosfer terbagi menjadi 4 lapisan: D, E, F 1 dan F 2. Ionisasi disebabkan oleh penyerapan radiasi matahari. Ultraviolet mengionisasi molekul O 2 dan N 2. Hilangnya elektron dan ion dapat terjadi sebagai akibat dari rekombinasi mereka, serta transisi ke volume lain yang terletak berdekatan dengan volume saat ini atau lebih jauh lagi. Oleh karena itu, konsentrasi elektron di lokasi tertentu bergantung pada laju ionisasi, laju rekombinasi, dan juga berapa banyak elektron bebas yang meninggalkan suatu satuan volume tertentu per satuan waktu. Proses terakhir ini disebut. perbedaan. Seperti yang bisa kita lihat, sifat pembentukan ionosfer dan perilakunya bergantung pada banyak faktor.
Jelas terlihat bahwa pergerakan gas atmosfer mempengaruhi perubahan konsentrasi elektron di ionosfer. Namun ada kekuatan lain yang menggerakkan elektron dan mendistribusikan kembali konsentrasi elektron di ionosfer. Ini terutama medan listrik dan magnet.
Lapisan ionosfer awalnya ditemukan dalam percobaan propagasi gelombang radio. Gelombang radio gelombang pendek yang dipancarkan ke atas kembali ke Bumi, dipantulkan di lapisan atas atmosfer oleh semacam layar listrik. Kemudian diketahui bahwa layar ini adalah lapisan elektron. Ada juga lapisan ion positif, namun karena massanya yang relatif besar
Beras. 24. Efek Lapisan E ionosfer pada perambatan gelombang radio.
tidak mempengaruhi perambatan gelombang radio. Salah satu lapisan ini ditemukan pada ketinggian 300 km (ketinggian ini bervariasi tergantung musim, garis lintang, waktu, dan faktor lainnya). Lapisan inilah yang dilambangkan dengan simbol F. Pada ketinggian sekitar 100 km ditemukan lapisan ionosfer lain yang disebut lapisan E ( lapisan sisi berat) . Lapisan ini seperti cermin raksasa tempat gelombang radio dipantulkan. Dengan melakukan hal ini, mereka dapat menyebar lebih jauh dari yang diharapkan jika mereka menyebar tanpa refleksi.
Kemudian diketahui bahwa di bawah lapisan E juga terdapat elektron bebas, meskipun dalam jumlah yang lebih kecil dibandingkan di atasnya. Lapisan ini disebut lapisan D, dan pengaruh utamanya terhadap perambatan gelombang radio adalah menyerap gelombang radio gelombang pendek.
Dampak kuat radiasi elektromagnetik pada ionosfer memungkinkan terjadinya penciptaan senjata geofisika. AS memiliki bidang antena di Alaska dan Norwegia untuk pengaruh elektromagnetik frekuensi tinggi di atmosfer, yang mampu menyebabkan badai, pelepasan muatan listrik, dll. Ada juga satu instalasi serupa di Rusia, tetapi di musim dingin mereka tidak mengalirkan air dari pipa semuanya meledak.
Konduktivitas udara, kemampuan udara menghantarkan arus listrik. hal.a. diciptakan oleh ion-ion atmosfer dan meningkat seiring dengan meningkatnya mobilitas dan konsentrasi ion-ion tersebut. Berdasarkan hal ini P.a. meningkat seiring dengan peningkatan kemurnian dan ionisasi udara serta penurunan kepadatannya, yang menyebabkan ketergantungan P. a. dari fitur meteorologi.
Dengan meningkatnya kelembapan, meningkatnya konsentrasi partikel debu, kabut dan awan hampir semua jenis P. a. menurun secara signifikan; hanya pada awan petir yang ionisasinya tinggi, P. a. dapat meningkat secara nyata. Di bawah pengaruh polusi industri, P. a. secara umum angka tersebut menurun secara signifikan, terutama sangat kuat di perkotaan, namun selain itu, di tengah Atlantik angka tersebut telah turun hampir 2 kali lipat selama periode 50 tahun. Ledakan nuklir secara nyata meningkatkan P. a. Nilai rata-rata P. a. pada permukaan tanah 2,2?10-18 ohm-1?m-1.
Hal ini berbeda di berbagai titik di Tanah dan berubah seiring waktu. Amplitudo osilasi harian P. a. di seluruh benua membentuk sekitar 20% dari rata-rata, setiap tahun hingga 30%; di lautan, fluktuasi ini lebih kecil.
Dalam suasana bersih P. a. bertambah dengan tinggi menurut hukum eksponensial, spesifik P. a. mencapai 13?10-18 ohm-1?m-1 pada ketinggian 6 km dan mencapai 300?10-18 ohm-1?m-1 pada ketinggian 30 km. Di ionosfer P. a. disebabkan oleh elektron dan berkali-kali lebih besar dari P. a. di troposfer. P.a. pada lapisan dari permukaan tanah sampai ionosfer sama dengan 0,5?10-2 ohm-1.
Pergerakan muatan volumetrik di udara (lihat Listrik atmosfer) akibat difusi dan pergerakan turbulen udara menimbulkan efek yang serupa dengan yang diciptakan oleh P. a. dalam medan listrik. Untuk mengkarakterisasi efek ini, masing-masing konsep konduktivitas konvektif dan turbulen diperkenalkan.
Lit.: Chalmers J.A., Listrik atmosfer, trans. dari bahasa Inggris, L., 1974; Imyanitov I.M., metode dan perangkat untuk mempelajari listrik udara, M., 1957, ch. 7; Imyanitov I.M., Chubarina E.V., Shvarts Ya.M., Listrik awan, L., 1971.
I.M.Imyanitov.
Baca juga:
Listrik atmosfer. Petir (diriwayatkan oleh fisikawan Vladimir Bychkov)
