第2章 大气电场.ppt

* 第2讲 大气电平衡 主讲人：王身云 现代防雷技术基础 办公室：学科楼2#N301室 电 话：025 邮 箱：wangsy2006@126.com * 重点掌握：晴天大气电场的现象、特征； 大气是如何达到电平衡； 理解大气中有关电流的定义。 学习目标 * （1）大气电场的方向： 第1节 晴天大气电场 观测表明，晴天大气中始终存在 方向垂直向下的大气电场。 原因：大气相对于大地带正电荷， 而大地带负电荷。 * （2）描述大气电场的方法： 第1节 晴天大气电场 两个电学量：E（矢量）和V（标量） * （2）描述大气电场的方法： 第1节 晴天大气电场 电力线与等位面相互垂直 * （3）测量： 第1节 晴天大气电场 测量 * （4）大气电场的地理分布 晴天大气电场因时因地而异，与气溶胶浓度有密切的关系 a、海洋： 由于下垫面条件相近，所以各处晴天大气电场之间的差异较小，而且其变化规律多与全球性影响机制有关。 第1节 晴天大气电场 就全球而言，全球表面的晴天大气电场平均值约为130V·m－1 全球海面晴天大气电场的平均值也接近于130V·m－1。 * （4）大气电场的地理分布 b、陆地： 因局地条件差别较大，所以各处晴天大气电场之间的差异也较大 第1节 晴天大气电场 对于人口密集的大城市、工业区和离气溶胶自然源较近的地区等，其地面晴天大气电场往往大于130V·m－1 而小城镇和离气溶胶自然源较远的乡村地区等，其地面晴天大气电场往往小于130V·m－1 * 下表列举了世界各地地面睛天大气电场的平均值 第1节 晴天大气电场 * 第1节 晴天大气电场 * 第1节 晴天大气电场 * A 大气电离源： 地壳中的放射性物质的射线： 大气中的放射性物质的射线 宇宙射线对大气的电离 第2节 晴天大气中的电流 * B大气离子变化规律： 理想大气，轻离子浓度与时间的关系，轻离子的寿命 第2节 晴天大气中的电流 * C 大气离子运动： 当大气离子处在大气电场中运动时，它将受到两种力的用：（1）静电力；（2）大气介质对离子的阻力 系数为大气离子的迁移率 第2节 晴天大气中的电流 * C 大气离子运动： 迁移率计算 第2节 晴天大气中的电流 * C 大气离子运动： 第2节 晴天大气中的电流 主要特点为： （1）当大气条件和大气介质情况不变的情况下，大气离子的迁移率仅与大气离子的半 径有关，半径越小，迁移率越大 （2）一般轻离子的迁移率比重离子的迁移率要大两个数量级。 （3）通常的情况下，负轻离子的迁移率大于正轻离子。 * C 大气离子运动： 第2节 晴天大气中的电流 * D 大气离子空间分布： 海陆差异：观测表明，大气轻离子浓度的变化范围约从102 cm3数量级到103 cm3数量级：陆地表面大气正离子浓度的平均值为750 cm3 ，大气负离子浓度的平均值为650 cm3 ；海洋表面大气正离子浓度的平均值为600 cm3 ，大气负离子浓度的平均值为500 cm3 。大气重离子浓度取决于气溶胶含量 第2节 晴天大气中的电流 * E 大气电导率 定义：定义为大气离子在单位电场作用下产生运动而形成 电流密度值。单位为欧-1.厘米-1 大气轻离子对大气电导率的贡献占两种离子对大气总贡献率的95% 第2节 晴天大气中的电流 * E 大气电导率 晴天大气总电场的平均值 变化范围： 第2节 晴天大气中的电流 * E 晴天大气电荷 某些原因使大气中正负电电荷不均，局部变为非电中性： 体积V的大气平均电荷密度为及电场和电势计算 第2节 晴天大气中的电流 * E 晴天大气电流 由传导电流、晴天大气对流电流和扩散电流构成 第2节 晴天大气中的电流 * E 晴天大气电流 测量：直接测量和间接测量 第2节 晴天大气中的电流