Электрическая проводимость воздуха была обнаружена еще Кулоном (в 1785 году) . Наблюдая потери электричества с изолированных проводников, он пришел к заключению, что часть электричества теряется не через изоляторы, а прямо в воздух. Способность любых материалов проводить электрический ток определяется наличием свободных зарядов в нем и возможностью их движения. Воздух в основном состоит из молекул - азота N 2 – с энергией ионизации 15,5эВ, кислорода - O 2 – 12,5эВ, воды - H 2 O – 12,6 эВ, углекислого газа - CO 2 – 14,4 эВ.
Энергия диссоциации молекул газов входящих в состав воздуха лежит в пределах 10 - 20 э.в. При комнатной температуре энергия теплового движения молекул значительно меньше и равна 0,025 э.в. Поэтому проводимость воздуха в естественных условиях определяется космическим излучением и естественным радиационным фоном, под действием которых в воздухе происходит образование свободных электронов, атомных и молекулярных ионов.
Обычно в воздухе образуется порядка 1 000 шт. электронов и ионов в 1 см 3 за 1 сек. Часть электронов и ионов быстро рекомбинирует, часть прилипает к нейтральным молекулам, образуя долгоживущие отрицательные ионы. В равновесии в объеме газа обычно находится до 10 9 ионов/м 3 . Подвижность электронов при нормальном давлении составляет? ? . Отсюда проводимость воздуха за счет естественной ионизации составляет ~10 - 1 4 Cм/м. Нужно отметить, что при нормальных условиях подвижность электронов в воздухе на три порядка превосходит подвижность ионов, как следствие электроны практически полностью определяют токопроводящие свойства. Поэтому дал ее будем в основном говорить об электронной проводимости.
Но з акон Ома применим для воздуха только при малых электрических полях. По мере увеличения напряжённости поля наступает насыщение по току, ток стремится к некоторому постоянному значению, – все образующиеся свободные электроны приходят на электроды. Подробно этот процесс описан в . На рис.1 пр иведена типовая вольтамперная характеристика газа. Линейный участок соответствует малым напряжённостям поля, при которых выполняется закон Ома, г оризонтальный участок соответствует току насыщения, э кспоненциальный рост тока на третьем участке соответствует возникновению лавинного механизма диссоциации молекул воздуха под действием электрического поля (подробнее описано ниже).
Любая равновесная газовая среда, включая воздух, описывается рядом параметров, используемых при расчетах характеристик электрического разряда в газе. Такими параметрами являются: концентрация молекул или атомов газа n , равная числу частиц в единице объема, давление газа р , температура газа Т . Эти величины связаны уравнением состояния.
Проводимость атмосферы
способность атмосферы проводить электрический ток. П. а. создаётся атмосферными ионами и возрастает с увеличением концентрации и подвижности последних. Поэтому П. а. увеличивается с ростом ионизации и чистоты атмосферы и уменьшением её плотности, что приводит к зависимости П. а. от метеорологических характеристик. С ростом влажности, увеличением концентрации частиц пыли, туманов и облаков почти всех видов П. а. уменьшается; только в грозовых облаках, где ионизация высока, П. а. может заметно увеличиваться. Под влиянием индустриальной загрязнённости П. а. в целом уменьшается, особенно сильно в городах, но даже в центре Атлантики она упала за 50 лет почти в 2 раза. Ядерные взрывы заметно увеличивают П. а. Средняя величина удельной П.
а. у поверхности Земли 2,2․10 -18 ом
-1 ․м
-1 . Она различна в разных пунктах Земли и меняется во времени. Суточная амплитуда колебаний П. а. над континентами составляет около 20% от среднего, годовая до 30%; над океанами эти колебания меньше. В чистой атмосфере П. а. растет с высотой по экспоненциальному закону, удельная П. а. доходит до 13․10 -18 ом
-1 ․м
-1 на высоте 6 км
и до 300․10 -18 ом
-1 ․м
-1 на высоте 30 км.
В ионосфере (См. Ионосфера) П. а. обусловлена электронами и во много раз превосходит П. а. в тропосфере. Общая П. а. в слое от поверхности Земли до ионосферы равна 0,5․10 -2 ом
-1 .
Перемещения объёмных зарядов в атмосфере (см. Атмосферное электричество) за счёт воздушных движений и турбулентной диффузии вызывают эффекты, близкие к создаваемым П. а. в электрическом поле. Для характеристики этих эффектов вводят соответственно понятия конвективной и турбулентной проводимости. Лит.:
Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957, гл. 7; Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971. И. М. Имянитов.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Проводимость атмосферы" в других словарях:
Способность атмосферы проводить электрический ток. Создается атмосферными ионами и увеличивается с ростом ионизации и чистоты атмосферы и уменьшением ее плотности … Большой Энциклопедический словарь
Способность атмосферы проводить электрический ток. Создаётся атмосферными ионами и увеличивается с ростом ионизации и чистоты атмосферы и уменьшением её плотности. * * * ПРОВОДИМОСТЬ АТМОСФЕРЫ ПРОВОДИМОСТЬ АТМОСФЕРЫ, способность атмосферы… … Энциклопедический словарь
Способность атмосферы проводить электрич. ток. Создаётся атм. ионами и увеличивается с ростом ионизации и чистоты атмосферы и уменьшением её плотности … Естествознание. Энциклопедический словарь
И; ж. 1. Спец. Способность вещества, среды пропускать через себя и передавать теплоту, звук, электрический ток и т.п. П. металла. П. раствора. П. атмосферы. Электрическая п. П. тепла. 2. Биол. Способность нервных и мышечных тканей животного… … Энциклопедический словарь
проводимость - и; ж. 1) спец. Способность вещества, среды пропускать через себя и передавать теплоту, звук, электрический ток и т.п. Проводи/мость металла. Проводи/мость раствора. Проводи/мость атмосферы. Электрическая проводи/мость. Проводи/мость тепла. 2) … Словарь многих выражений
Стационарное электрическое поле, создаваемое электрическими объёмными зарядами (См. Электрический объёмный заряд) в атмосфере, собственным зарядом Земли и зарядами, индуцированными в атмосфере. Характеристики Э. п. а. напряжённость поля и …
Раздел метеорологии (См. Метеорология), изучающий физические закономерности процессов и явлений, происходящих в атмосфере, в том числе определяющих строение и самой атмосферы: свойства составляющих атмосферу газов, поглощение и излучение… … Большая советская энциклопедия
Атмосферное электричество совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и проводимость,… … Википедия
1) совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере (См. Атмосфера), 2) раздел физики атмосферы, изучающий электрические явления в атмосфере и её электрические свойства. При исследовании А. э. изучают электрическое поле … Большая советская энциклопедия
Газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения.… … Энциклопедия Кольера
Ионизация воздуха
Атмосферный воздух представляет собой смесь многих газообразных веществ. Кроме кислорода и азота, образующих основную массу воздуха, в его состав входят в небольшом количестве так называемые инертные газы, двуокись углерода и водяные пары. Помимо перечисленных газов, в воздухе содержится ещё большее или меньшее количество пыли и некоторые случайные примеси. Кислород, азот и инертные газы считаются постоянными составляющими частями воздуха, так как их содержание в воздухе практически повсюду одинаково. Наоборот, содержание 2 CO , водяных паров и пыли может изменяться в зависимости от различных условий. Как известно при обычных условиях давления и температуры различные газы, входящие в состав воздуха, являются диэлектриками.
В случае, если часть молекул ионизируется, то газ проводит ток.
Когда мы говорим, что воздух ионизирован, это значит, что некоторая очень большая часть газовых молекул воздуха несёт электрический заряд отрицательно или положительного знака. Заметим что в 1 см 3 воздуха при нормальных условиях содержится 2,710 19 молекул, среднее число лёгких аэроионов в естественных условиях в том же объёме равно приблизительно 500-700 парам.
Концентрация аэроионов в атмосфере выражается числом положительных и отрицательных ионов в 1 см 3 . Отсюда, проводимость атмосферы состоит из полярных проводимостей – положительной и отрицательной, т.е.
- проводимость атмосферы,
n – число положительных и отрицательных аэроионов,
k – подвижность положительных и отрицательных аэроионов,
Полная проводимость атмосферы:
= 
+ 
= nk e + n k e
где:
Полная проводимость атмосферы
Положительная проводимость атмосферы
Отрицательная проводимость атмосферы
n - число положительных аэроионов
n - число отрицательных аэроионов
k - подвижность положительных аэроионов
k - подвижность отрицательных аэроионов
e – заряд аэроиона равный 4,810 -10 абсолютных электростатических единиц.
Плотность вертикального тока атмосферы можно выразить так:
I = 
где:
Полная проводимость атмосферы,
I- плотность вертикального тока атмосферы,
Вертикальный градиент потенциала.
Отношение положительных аэроионов к отрицательным близ поверхности земли равно приблизительно 1,2 т.е.:
K = 
= 1,2
где:
K – коэффициент униполярности,
n - число отрицательных аэроионов.
Присутствие в воздухе некоторого избытка положительных аэроионов объясняется тем, что почвенный воздух, выходя наружу через капилляры почвы, оставляет на них преимущественно отрицательные аэроионы. Как известно, проводимость почвенного воздуха в 30 раз больше проводимости воздуха атмосферного.
Электрическая проводимость атмосферы в среднем составляет 110 4 электрических едениц.
Плотность вертикального тока проводимости атмосферы 
Градиент потенциала электрического поля земли претерпевает резкие искажения благодаря разным неровностям на земной поверхности. Эквипотенциальные поверхности огибают препятствия и сгущаются над возвышенными предметами. Внутри зданий градиент потенциала электрического поля равен нулю, электрическое поле внутри зданий отсутствует даже при сильных атмосферно-электрических явлениях. Это обстоятельство учитывается при электроэффлювиальном методе аэроионофикации.
Ввиду того, что атмосферный воздух содержит, кроме газовых молекул, также и взвешенные в нём твёрдые или жидкие микрочастицы, адсорбирующие лёгкие аэроионы, ионизационное равновесие может быть выражено так:
q = 
n + n - + 
n + N - + 
n + N 0
где:
n - число положительных аэроионов,
N 0 - число нейтральных частиц.
Но так как число взвешенных микрочастиц обычно значительно больше числа лёгких аэроионов, ионизационное равновесие может быть представлено уравнением:
q = n + ( n - + N - + N 0) = / n t
где:
q – число аэроионов, образующихся в 1 см 3 /с,
n - число положительных аэроионов,
n - число отрицательных аэроионов,
Коэффициент рекомбинации лёгких аэроионов,
Коэффициент соединения лёгких аэроионов с заряженными частицами,
N - - число заряженных частиц,
N 0 - число нейтральных частиц,
t – промежуток времени,
n – общее количество ионов,
/ - постоянная исчезновения аэроионов.
Изменение числа аэроионов в атмосферном воздухе при изменении ионообразования выражается:
t – промежуток времени,
q – число аэроионов, образующихся в 1 см 3 /с,
/ - постоянная исчезновения аэроионов,
n – общее количество ионов.
В случае отсутствия ионообразования число ионов убывает со временем t по закону:
n = n 0 e 
Средняя продолжительность существования лёгких аэроионов может быть выражена так:
Многочисленные измерения числа лёгких аэроионов воздуха, произведённые во многих странах сотнями физиков, геофизиков, метеорологов и врачей, нельзя признать безусловно достоверными. Счётчик аэроионов Эберта, с помощью которого произведены эти измерения, далеко не удовлетворяют предъявляемым к нему требованиям.
Методика измерения числа аэроионов в единице объёма до сих пор не получила окончательного и точного решения вследствие сложного комплекса факторов, сопутствующих ионным процессам в атмосферном воздухе.
Ионизация
состоит в расщеплении молекул на электрон и ион (заряд +). Так как молекулы и атомы газа довольно устойчивы, то для ионизации нужно совершить работу против сил взаимодействия между электроном и ионом. Работа эта называется работой ионизации
. Работа ионизации зависит от природы газа и от энергетического состояния электрона.
Работу ионизации можно определить потенциалом ионизации 
.
Потенциалом ионизации
называется разность потенциалов, которую должен пройти электрон в ускоряющем электрическом поле, чтобы увеличение его энергии было равно работе ионизации.
, (1)
Потенциал ионизации (эВ),
Электрон-вольт (эВ) - энергия, которую приобретает частица, имеющая заряд, равный заряду электрона, прошедшая разность потенциалов 1 В. Эта внесистемная единица энергии в настоящее время допущена к применению в физике. 1эВ = 1,6021892·10 -19 Дж
Работа ионизации,
e – заряд электрона.
(2)
m- масса электрона (кг.)
V- скорость электрона (м/сек.)
e
– заряд электрона.
Если кинетическая энергия электрона равна:
, (2.1)
Энергия W, которую приобретает электрон при прохождении разности потенциалов U равна:
W=eU (2.2)
А потенциал ионизации (энергия, обладая которой электрон при столкновении в другим электроном сможет ионизировать его) равна:
T+W, (2.3)
То подставив (2.1) и (2.2) в (2.3) получим:
U – разность потенциалов, которую необходимо пройти 1 электрону,
чтобы обладать энергией, достаточной для ионизации электрона, с которым он столкнётся..
e – заряд электрона,
m- масса электрона (кг.),
V- скорость электрона (м/сек.),
Потенциал ионизации (эВ).
В некоторых газах, например в кислороде, углекислом газе, парах воды,
отделившийся электрон при одной из ближайших встреч с другой нейтральной
молекулой соединяется с ней, превращая ее в электроотрицательный ион.
Присоединение, «прилипанием электрона к нейтральной молекуле приводит в
подобных случаях к такой перестройке ее электронной оболочки, что в итоге энергия молекулы, захватившей лишний электрон, оказывается меньше энергии нейтральной молекулы на некоторую величину, которую называют энергией сродства к электрону.
Она колеблется у большинства различных газов 0,75--4,5 эВ. В инертных газах - в аргоне, неоне, гелии, криптоне, ксеноне, а также в азоте - отрицательные ионы не возникают.
Значения для некоторых молекул различных компонентов атмосферного воздуха приведены в таблице 1.
Таблица 1.
| Газ | Потенциал ионизации (эВ) |
| Ar | 15.8 |
| N 2 | 15.6 |
| H 2 | 15.4 |
| CO 2 | 14.4 |
| CO | 14.1 |
| SO 2 | 13.1 |
| H 2 O | 12.6 |
| O 2 | 12.5 |
| NO 2 | 11.0 |
| NO | 9.5 |
Скорость электрона (километр в секунду), прошедшего без столкновений
разность потенциалов U (вольт), определяется выражением:
Подставляя в эту формулу ионизационные потенциалы, видим, что электрон ионизирует газовые молекулы, когда скорость его движения свыше 1000 км/с.
В зависимости от того, каким образом производится ионизация, различают следующие виды ионизации:
1) Фотоионизация (воздействие рентгеновскими Х-лучами и гамма-лучами);
Известно, что ионизация воздуха и образование частичных поверхностных разрядов (ЧПР) могут произойти, например, при фотоионизации. Чтобы воздействие излучения привело к ионизации воздуха, должно выполняться условие 
с - скорость света;
Длина волны излучения;
h - постоянная Планка;
Wи - энергия ионизации
Определяя длину волны излучения по приведенной формуле, получим
10–7 м, или 103 Å.
Волны с такими длинами лежат на границе ультрафиолетового и рентгеновского излучений (так называемый вакуумный ультрафиолет), видимый же свет не может привести к ионизации воздуха.
2) Ионизация соударения (воздействие 
и 
частицами (электрон, позитрон);
Термическая ионизация (нагревание до высокой температуры).
4) Ионизация электрическим полем. Для того чтобы образовались отрицательные и положительные ионы в результате электростатической эмиссии, необходимо внешнее электрическое поле напряженностью более 1000 кВ/см. Этот вид ионизации наиболее распространим и его применяют для искусственной ионизации воздуха в бытовых помещениях, при помощи приборов, которые называются аэроионизаторы. Далее мы будем рассматривать этот вид ионизации.
В результате всех этих видов ионизации возникают носители тока. В этом случае говорят о несамостоятельной проводимости
газа. Если носители тока возникают в газе, которые обусловлены только приложенным к газу электрическим полем, проводимость называется самостоятельной
.
Рассмотрим несамостоятельный
газовый разряд. Газовым разрядом
называется прохождение тока через газ.
Под действием внешнего ионизатора происходит расщепление молекулы газа на электрон и ион . Электрон может быть захвачен нейтральной молекулой, которая превратится в ион.
Число пар ионизированных молекул в единице объема V
и в единицу времени t
обозначим через 
. Часть ионизированных молекул рекомбинируют
, т.е. происходит нейтрализация разноименных пар при их встрече.
Наличие рекомбинации препятствует безграничному росту числа ионов в газе и объясняет установление определенной концентрации ионов спустя короткое время после начала действия внешнего ионизатора.
Вероятность встречи двух ионов разных знаков пропорциональна как числу положительных, так и числу отрицательных ионов. Поэтому количество рекомбинирующих за секунду в единице объема пар ионов 
пропорционально квадрату числа имеющихся в единице объема пар ионов n
:
Количество рекомбинирующих пар ионов (за секунду в единице объема).
r
n
Концентрация ионов в газе:
где:
n – число одновременно генерируемых ионов в газе
v – коэффициент рекомбинации.
При отсутствии внешнего поля наступает равновесие: число пар ионизированных молекул равно числу пар рекомбинированных молекул, т.е.
, (3)
откуда число пар ионов в единице объема равно:
.
V и в единицу времени t .
r – коэффициент пропорциональности.
n - число имеющихся в единице объема пар ионов.
Под действием космического излучения и следов радиоактивных веществ, имеющихся в земной коре в 1 см 3 при равновесной концентрации ионов значение порядка 
. Эта концентрация недостаточна для того, чтобы обусловить заметную проводимость (чистый сухой воздух является очень хорошим изолятором).
Если, каждую секунду на электродах ионизатора нейтрализуется 
пар ионов, то сила тока в цепи будет равна:
, (4)
I
Ионизатора,
S – площадь электродов,
l
Ток между электродами ионизатора:
j – плотность тока
S – площадь каждого электрода в пространстве, между которыми имеет место эффект генерации ионов
Из выражения (4) получим, что концентрация пар ионов, нейтрализованных на электродах в единицу времени равна
, (5)
Количество пар ионов которые нейтрализуется на электродахионизатора,
I - сила тока между излучающими электродами ионизатора,
– заряд носителя тока (иона),
S – площадь электродов,
l – расстояние между электродами;
j – плотность тока.
При наличии тока условие равновесия ионов запишется следующим образом:E = Закон Ома полученый из выражения (8).
j – плотность тока,
- удельная электропроводность газа,
E – напряженность поля.
Во второй области на кривой зависимости 
линейная зависимость между плотностью тока и напряженностью нарушается вследствие того, что концентрация ионов в газе убывает.
В третьей области, начиная с некоторого значения напряженности плотность тока остается постоянной при увеличении Е. Это связано с тем, что при неизменной интенсивности ионизации в сильных электрических полях все ионы, образовавшиеся в единицу времени в газе достигают электродов. Значение плотности тока при этом называется плотностью тока насыщения
:
. (10)
J нас – плотность тока насыщения,
– заряд носителя тока (иона),
Число пар ионизированных молекул в единице объема V и в единицу времени t ,
l – расстояние между электродами.
Реальное значение тока насыщения в воздухе весьма мало и составляет примерно J нас =10 -15 А/м 2 .
За областью насыщения лежит область резкого возрастания плотности тока (на рис. 2 эта область изображена штриховой линией). Это возрастание объясняется тем, что, начиная с некоторого значения Е
, порождаемые внешним ионизатором электроны успевают за время свободного пробега приобрести энергию, достаточную для того, чтобы столкнувшись с молекулой, вызвать ее ионизацию, т.е.
, (11)
где 
– кинетическая энергия электрона; 
– работа ионизации молекулы. Возникшие при ионизации электроны, разогнавшись, вызывают в свою очередь ионизацию. Таким образом, происходит лавинообразное размножение первичных ионов, возникших при воздействии внешнего ионизатора. Однако процесс не утрачивает характера несамостоятельного разряда.
Атмосфера Земли в своем составе имеет нейтральные молекулы и атомы, положительные и отрицательные ионы и свободные электроны. Вследствие содержания электрически заряженных частиц атмосфера обладает электропроводностью. К числу основных возбудителей электрически заряженных частиц в атмосфере, или основных ионизаторов атмосферы, относятся космические лучи, солнечная и земная радиации. Космические лучи на 90% состоят из протонов, около 7% ядер гелия и на долю всех остальных элементов приходится 3%. Частицы космических лучей обладают очень большой энергией (от 1 до 10 12 ГэВ), при взаимодействии с атомами атмосферы эти частицы порождают обильные ливни электронов и мюзонов больших энергий, которые достигают земной поверхности и проникают в глубь земной коры, и мезонов меньших энергий, которые при движении в атмосфере распадаются. Быстрые электроны также теряют свою энергию в атмосфере в результате различных механизмов взаимодействия с веществом, и в конечном итоге возникают ливни свободных заряженных частиц, обеспечивающих электрическую проводимость атмосферы. Этот вид ионизации атмосферы на уровне моря создает 2– 4 млн пар ионов в 1 м 3 в 1 с. С ростом высоты примерно до 18 км мощность космической ионизации увеличивается пропорционально росту потока космических лучей.
Преобладающая часть солнечной радиации УФ- и рентгеновского диапазонов поглощается в верхних слоях атмосферы (выше 40 км). Этот процесс сопровождается ионизацией атомов атмосферы. Корпускулярное солнечное излучение также ионизирует атмосферу в пределах, сравнимых с теми, которые создаются электромагнитным излучением Солнца.
Земная радиация ионизирует атмосферу в непосредственной близости у поверхности Земли. Это происходит гл. образом за счет поступления из земной коры продуктов радиоактивного распада тяжелых элементов горных пород. Ионы образуются в приземном слое атмосферы, а затем турбулентным обменом и вертикальным движением переносятся до высоты 4-5 км. Земная радиация создает в приземном слое атмосферы над сушей около 5 млн пар ионов в 1 м 3 в 1 с, над поверхностью морей и океанов их концентрация несравненно меньше из-за ничтожно малого содержания радиоактивных веществ в морской воде.
В атмосфере ионы образуются также в результате ее загрязнения продуктами атомной промышленности и испытаний ядерного оружия, а также коротковолнового излучения звезд, за счет метеорных частиц и др. ионизаторов.
Наряду с ионизацией в атмосфере происходит обратный процесс – рекомбинация электронов и ионов, скорость которой неодинакова на различных высотах. Это же относится и к мощности ионизаторов. Поэтому вертикальный профиль концентрации ионов и электронов в атмосфере имеет сложный характер.
Электрическая проводимость атмосферного воздуха зависит от концентрации носителей положительных и отрицательных зарядов и их подвижности. Периодические колебания концентрации носителей заряда имеют весьма сложный характер, но обычно летом их концентрация вблизи земной поверхности выше, чем зимой. В суточнолм ходе наибольшая концентрация ионов обычно наблюдается в утренние часы, наименьшая – во второй половине дня.
ИОНОСФЕРА. Если по изменению температуры можно различить 5 слоев, то по степени ионизации газов воздуха атмосфера подразделяется на 4 слоя:D,E,F 1 иF 2 . Ионизация вызвана поглощением солнечной радиации. Ультрафиолет ионизирует молекулы О 2 иN 2 . Исчезновение электронов и ионов может происходить в результате их рекомбинации, а также перехода в другой объем, расположенный по соседству с данным или значительно дальше. Поэтому электронная концентрация в данном месте зависит от скорости ионизации, от скорости рекомбинации, а также от того, какое количество свободных электронов уйдет из данного единичного объема в единицу времени. Этот последний процесс наз. дивергенцией. Как видим, природа образования ионосферы и ее поведение зависят от многих причин.
Очевидно, что движение атмосферного газа влияет на изменение электронной концентрации в ионосфере. Но существуют и другие силы, которые приводят в движение электроны и перераспределяют электронную концентрацию в ионосфере. Это в первую очередь электрические и магнитные поля.
Первоначально ионосферные слои были обнаружены в экспериментах по распространению радиоволн. Излученные вверх радиоволны коротковолнового диапазона возвращались к Земле, будучи отраженными в верхней атмосфере неким электрическим экраном. Затем было установлено, что этим экраном служит слой электронов. Там же находится и слой положительных ионов, но они из-за их относительно большой массы
Рис. 24. Влияние слоя Е ионосферы на распространение радиоволн.
не влияют на распространение радиоволн. Один из таких слоев был обнаружен около высоты 300 км (эта высота меняется в зависимости от сезона, широты, времени суток и др. факторов). Это тот слой, который обозначен символом F. На высоте около 100 км был обнаружен еще один ионосферный слой, названный слоемЕ (слой Хивисайда). Этот слой подобен гигантскому зеркалу, от которого отражаются радиоволны. При этом они могут распространяться дальше, чем следовало бы ожидать, если бы они распространялись без отражения.
Затем было установлено, что ниже слоя Е также имеются свободные электроны, хотя и в меньших количествах, чем выше. Этот слой назван слоем D, и главное его влияние на распространение радиоволн заключается в том, что в нем радиоволны коротковолнового диапазона поглощаются.
Мощное воздействие электромагнитным излучением на ионосферу позволяет создать геофизическое оружие. США имеют на Аляске и в Норвегии антенные поля для высокочастотного электромагнитного воздействия на атмосферу, способного вызывать бури, разряды и т.д. В России также была одна такая установка, но зимой не слили воду из труб все полопалось.
Проводимость воздуха, свойство воздуха проводить электрический ток. П. а. создаётся атмосферными ионами и возрастает с повышением подвижности и концентрации последних. Исходя из этого П. а. возрастает с ростом чистоты и ионизации воздуха и уменьшением её плотности, что ведет к зависимости П. а. от метеорологических черт.
С ростом влажности, повышением концентрации частиц пыли, туманов и туч практически всех видов П. а. значительно уменьшается; лишь в грозовых тучах, где ионизация высока, П. а. может заметно возрастать. Под влиянием индустриальной загрязнённости П. а. в целом значительно уменьшается, в особенности очень сильно в городах, но кроме того в центре Атлантики она упала за 50-летний период практически в 2 раза. Ядерные взрывы заметно увеличивают П. а. Средняя величина удельной П. а. у поверхности Почвы 2,2?10-18 ом-1?м-1.
Она разна в различных пунктах Почвы и изменяется во времени. Дневная амплитуда колебаний П. а. над континентами образовывает около 20% от среднего, годовая до 30%; над океанами эти колебания меньше.
В чистой атмосфере П. а. растет с высотой по экспоненциальному закону, удельная П. а. доходит до 13?10-18 ом-1?м-1 на высоте 6 км и до 300?10-18 ом-1?м-1 на высоте 30 км. В ионосфере П. а. обусловлена электронами и многократно превосходит П. а. в тропосфере. Неспециализированная П. а. в слое от поверхности Почвы до ионосферы равна 0,5?10-2 ом-1.
Перемещения объёмных зарядов в воздухе (см. Атмосферное электричество) за счёт воздушных турбулентной диффузии и движений приводят к эффектам, родные к создаваемым П. а. в электрическом поле. Для характеристики этих эффектов вводят соответственно понятия конвективной и турбулентной проводимости.
Лит.: Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; Имянитов И. М., методы и Приборы для изучения электричества воздуха, М., 1957, гл. 7; Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество туч, Л., 1971.
И. М. Имянитов.
Читать также:
Атмосферное электричество. Молнии (рассказывает физик Владимир Бычков)
