Elektronický meteorologický slovník

atmosféra není dokonalý izolátor, ale je slabě el. vodivá v důsledku přítomnosti kladných nebo záporných atmosférických iontů. Tyto ionty vznikají působením radioaktivního a kosmického záření. Radioakt. paprsky vyzařované radioakt. látkami v půdě však ovlivňují atmosférickou ionizaci jen do výšky stovek m, maximálně několika km nad zemí. Nad oceány je radioakt. záření asi o dva řády slabší než nad pevninou. Ve větších výškách (a nad oceány i v nižších hladinách) je ionizace zcela dominantně působena kosmickým zářením a vzrůstá rychle s výškou nad zemí, protože kosmické paprsky (nejprve primárního a posléze sekundárního kosmického záření) jsou v atmosféře progresivně zadržovány při průchodu k zemi. Elektrická vodivost vzduchu závisí na hustotě iontů a roste přibližně exponenciálně s výškou. Ve výšce 18 km je vodivost asi o dva řády vyšší než u země. Ve výšce 50 km nad zemí má vzduch tak vysokou vodivost, že může být považován za dobrý vodič. Elektrický náboj, který dosáhne této výše, se proto rovnoměrně rozdělí okolo zeměkoule. Modelově si lze s jistým zjednodušením představit, že atmosférave výšce nad 50 km a povrch Země tvoří jakoby dvě desky koncentrického kulového kondenzátoru. Za klidného ovzduší, tj. za jasné oblohy nebo při malé oblačnosti beze srážek, mlhy, silného větru apod., má zemský povrch záporný a atmosféra převažující kladný náboj. Elektrické pole v atmosféře se při tomto rozložení náboje považuje za kladné. Prům. elektrický gradient klidného ovzduší je u zemského povrchu asi 130 V.m^–1, hustota náboje na povrchu země je přibližně1,1 . 10^–9 C.m^–2, takže celkový záporný náboj zemského povrchu je asi 0,5 miliónu C. Hustota elektrického proudu mezi povrchem země a horní vrstvou atmosféry se odhaduje při klidném ovzduší na 3.10^–12 A.m^–2, což pro celý zemský povrch představuje asi 1500 A. Tato hodnota však není dosahována v reálné atmosféře, neboť asi polovina Země je zahalena oblaky. Elektrická vodivost vzduchu vzrůstá s výškou, avšak vertikálně tekoucí elektrický proud zůstává s výškou prakticky konstantní, z čehož vyplývá, že el. gradient s výškou klesá, a je tudíž největší při zemi. Denní chod el. gradientu nad oceány, kde nedochází k místním rušivým vlivům, má charakteristický denní průběh s minimem cca 15 % pod prům. denní hodnotou 130 V ve 03:00 UTC a s maximem cca 20 % nad touto prům. hodnotou kolem 19:00 UTC, a to nezávisle na místě pozorování. Výpočty lze dokázat, že uvedený elektrický proud by za podmínek klidného ovzduší vedl k neutralizaci záporného náboje zemského povrchu asi za 5 min. Že tomu tak není, je způsobeno přenosem nábojů opačným směrem, záporných k zemi, kladných vzhůru. Tento přenos je vyvolán výboji z hrotů vysokých předmětů, zejména pod bouřkovými oblaky a výboji blesků v asi 1800 bouřkách, které se současně na Zemi stále vyskytují. Viz též elektřina bouřková, výboj hrotový.