大气电导率(atmospheric electric conductivity)是指描述
大气导电能力的物理量。大气电导率正比于
大气离子浓度和
迁移率的乘积的物理量。由于小离子的迁移率远大于大离子,故大气电导率主要取决于小离子。 随着材料科学的发展和电子技术的进步,
电导率仪有望成为经济的大气探测工具。
大气电导率(atmospheric electric conductivity)是指描述
大气导电能力的物理量。大气电导率是大气电学地球空间电动力学过程的重要参数。
式中,λ为大气电导率,λ+,λ-分别为正负极性电导率并表示一种符号离子形成的
电导率,λ+,λ-统称为极性电导率;B+,B-分别为正负离子迁移率,n+(B+)或n-(B-)分别为迁移率在B+与B++dB+或B-+dB-之间的离子浓度。
在更高的高度上,由于电离度增加,地磁场影响作用加重,大气电导率呈现出各向异性,为张量。根据电磁场
麦克斯韦方程组可推导得出广义的欧姆定律,其中总电导率包括平行电导率、佩德森电导率和霍耳电导率。
空气的正、负离子,按其迁移率大小可分为大、中、小离子。由于小离子的迁移率远大于大离子,所以大气电导率主要取决于
小离子。在
海平面上,大气电导率的平均值约为1.8×10-4s-1。此时,一个带Q0电荷的弧力导体球,经过t = 1/4πλ的时间(约7.5分钟)之后,其上的电荷由于大气电导率的传导作用将减少到Q0/e,即为原电量的37%左右。
大气电导率的变化和
大气电场变化趋势相反,随高度增大而增大,且增加比例等于电场强度减小的比例。这是由于宇宙
辐射强度随高度增大以及高空空气密度小而
离子迁移率大等因子的综合作用所造成的。如图1所示,中、低纬度地区大气平均电导率(实线)及其极值(虚线)随高度的分布。
从简单的单极性离子电导率测量发展到双极性离子电导率测量;从电压衰减数据拟合的测量技术发展到增益电压可控的主动测量技术;从单一的电导率测量到结合离子浓度的综合测量;运载工具从气球、气艇发展到飞机、探空火箭。随着材料科学的发展和电子技术的进步,
电导率仪有望成为经济的大气探测工具。
大气电导率是地球空间
电动力学过程的重要参数,全球大气电回路与人类活动紧密相关,
大气电学研究是当前世界各航天大国面临的热点课题。中国在大气电导率的探测研究方面相关文献和数据很少,有必要尽快开展大气电导率的探测研究,增强中国在此领域的技术能力。