1. Итак, в атмосфере всегда существуют подвижные электрические
заряды, связанные с ионами, а также с элементами облаков и осадков.
Заряды эти - обоих знаков, причем преобладают положительные, так что
суммарный заряд атмосферы - положительный. При этом с высотой он
растет. Сама земная поверхность также обладает электрическим
зарядом, притом в сумме отрицательным (порядка -6-Ю5 кулонов).
В результате атмосфера обладает электростатическим полем, в каждой
точке которого есть то или иное значение потенциала' Это значит, что
электрический заряд, помещенный в любой точке атмосферы, будет
испытывать силу, действующую на него в направлении, нормальном к
поверхности равного потенциала проходящей через эту точку. Эту силу
на единицу положительного электрического заряда называют
напряженностью атмосферно-электрического поля. Она направлена в
отсутствии облаков сверху вниз и измеряется изменением потенциала
поля на единицу расстояния, т. е. в вольтах на метр (В/м).
В приземном слое атмосферы напряженность поля в среднем для всего
земного шара около 100 В/м. В промышленных районах с сильно
загрязненным воздухом она значительно больше. С высотой
напряженность поля уменьшается: на высоте 10 км она всего около 5
В/м. Выше 20 км напряженность поля очень мала; проводимость воздуха
в этих слоях достаточна для выравнивания разностей потенциала.
Напряженность электрического поля атмосферы испытывает изменения в
суточном и годовом ходе, а также очень большие возмущения, связанные
с развитием облаков, особенно кучево-дождевых (грозовых).
2. В общем перенос электричества (ток проводимости) должен
происходить от положительно заряженной атмосферы к отрицательно
заряженной земной поверхности. Несмотря на это, отрицательный заряд
земной поверхности с течением времени не убывает. Причина состоит,
по-видимому, в грозах.
В грозовых облаках происходит сильная электризация облачных
элементов и разделение положительных и отрицательных зарядов по
отдельным частям облака. Вследствие этого в облаках, а также между
облаками и землей возникают огромные разности потенциалов, при
которых напряженность поля доходит до десятков тысяч вольт на метр.
При этом в атмосфере возникают не только положительные, но и
отрицательные заряды, индуцирующие положительный заряд на земной
поверхности. Напряженность поля между облаком и землей может даже
изменить свое направление, т. е. получить направление вверх. В связи
с указанными огромными разностями потенциалов в атмосфере возникают
искровые электрические разряды, молнии, как в облаках, так и между
облаками и землей. При напряженности поля, направленной вверх,
молнии могут переносить к земной поверхности очень большие
отрицательные заряды, которые и компенсируют потерю отрицательного
заряда земной поверхностью в спокойную погоду.
