大氣電導率

大氣電導率（atmospheric electric conductivity）是指描述大氣導電能力的物理量。 ^[1]  大氣電導率是大氣電學地球空間電動力學過程的重要參數。 ^[2] 

通常認為地面空氣是絕緣的，這是由於空氣中電離度較弱，帶電離子濃度低。但是在大尺度範圍，空氣中客觀存在的電離度引起的導電性引起了大氣電流，形成全球大氣電迴路。 ^[2] 

從微觀角度講，大氣電導率正比於大氣離子濃度和離子遷移率的乘積，通常可寫為 ^[1] 

、

式中，λ為大氣電導率，λ₊，λ_-分別為正負極性電導率並表示一種符號離子形成的電導率，λ₊，λ_-統稱為極性電導率；B₊,B_-分別為正負離子遷移率，n₊（B₊）或n_-（B_-）分別為遷移率在B₊與B₊+dB₊或B_-+dB_-之間的離子濃度。

從宏觀角度來説，根據歐姆定律，地面電勢梯度PG、垂直電流密度J_z和大氣總電導率

存在以下關係 ^[2]  ：

在更高的高度上，由於電離度增加，地磁場影響作用加重，大氣電導率呈現出各向異性，為張量。根據電磁場麥克斯韋方程組可推導得出廣義的歐姆定律，其中總電導率包括平行電導率、佩德森電導率和霍耳電導率。

空氣的正、負離子，按其遷移率大小可分為大、中、小離子。由於小離子的遷移率遠大於大離子，所以大氣電導率主要取決於小離子。在海平面上，大氣電導率的平均值約為1.8×10^-4s^-1。此時，一個帶Q₀電荷的弧力導體球，經過t = 1/4πλ的時間（約7.5分鐘）之後，其上的電荷由於大氣電導率的傳導作用將減少到Q₀/e，即為原電量的37%左右。 ^[1] 

大氣電導率的變化和大氣電場變化趨勢相反，隨高度增大而增大，且增加比例等於電場強度減小的比例。這是由於宇宙輻射強度隨高度增大以及高空空氣密度小而離子遷移率大等因子的綜合作用所造成的。如圖1所示，中、低緯度地區大氣平均電導率（實線）及其極值（虛線）隨高度的分佈。

大氣電導率不是確定的，存在日變化、年變化、緯度變化和一些不規則變化，還受到太陽活動、火山活動等影響。在交換層中，電導率的高度分佈還受到各種氣象條件的影響。 ^[2] 

Gerdien電容式電導率儀器面世已有百年之餘，並隨着應用處於不斷髮展改善的過程中：

從簡單的單極性離子電導率測量發展到雙極性離子電導率測量；從電壓衰減數據擬合的測量技術發展到增益電壓可控的主動測量技術；從單一的電導率測量到結合離子濃度的綜合測量；運載工具從氣球、氣艇發展到飛機、探空火箭。隨着材料科學的發展和電子技術的進步，電導率儀有望成為經濟的大氣探測工具。

大氣電導率是地球空間電動力學過程的重要參數，全球大氣電迴路與人類活動緊密相關，大氣電學研究是當前世界各航天大國面臨的熱點課題。中國在大氣電導率的探測研究方面相關文獻和數據很少，有必要儘快開展大氣電導率的探測研究，增強中國在此領域的技術能力。 ^[2]