Atmosphare (Physikalisch-cheinisches Verhalten) Atmospharische Elektrizitiit 627 



raturangaben bis 1907. W. llamsay, Per- 

 centage of the Inactive Gases in the Atmosphere. 

 Proc. i:<>i/ul S<,<: London. Series A. 50, 599. - 

 J~. Ha/nn, Die Ziisammensetzung tier Atmosphare. 

 Meteorolinj. '/., -itxrlir. 1903,8.122. A. Wegcner, 

 Untersuchungen iiber die obersten Atmospharen- 

 schichten. Phy&ikal. Zcitschr. 12, 170 u. 214. 



W. Meigen. 



Atmospharische Elektrizitat. 



I. Das elektrische Feld (Potentialgefalle) in der 

 Atniosphare : 1. Allgemeines, Definition. 2.Messung 

 und Registrierung des Potentialgef Jilles. 3. Das Be- 

 obachtungsruaterial. 4. Jahrlicher und taglicher 

 Gang des Potentialgefalles. 5. Die Abhangigkeit 

 des Potentialgefalles von meteorologischen Ele- 

 menten. 6. Das Potentialgefalle in hoheren 

 Schichten der Atmosphare. II. Die elektrische 

 Leitfahigkeit der Atmosphare: 7. Allgemeines, 

 lonenhypothese. 8. Methoden und Instrumen- 

 tarium zur Untersuchung der Elektrizitatslei- 

 tung in der Atmosphare. 9. Beobachtungsmaterial 

 iiber Leitfahigkeit, lonenzahl, lonengeschwindig- 

 keit. 10. Jahrlicher und taglicher Gang der 

 Leitfahigkeit. 11. Die Abhangigkeit der Leit- 

 fahigkeit von meteorologischen Elementen. 

 12. Die elektrische Leitfahigkeit in hoheren 

 Schichten der Atmosphare. 13. Die in der At- 

 mosphare wirksamen lonisatoren. III. Elektri- 

 sche Strb'mungen in der Atmosphare: 14. Der 

 normale Leitungsstrom und Konvektionsstrom. 

 15. Messung und Registrierung des vertikalen 

 Leitungsstromes. 16. Beobachtungsresultate. 

 17. Der gestorteLeitungs- und Konvektionsstrom, 

 Niederschlags- und Gewittertlektrizitiit. 18. 

 Leuchtende Entladungen in der Atmosphare. 

 19. Hypothesen zur Niederschlags- und Gewitter- 

 elektrizitat. 20. Der Elektrizitatshaushalt der 

 Erde und der unteren Atmosphare.j 



I. Das elektrische Feld (Potential- 

 gefalle) in der Atmosphare. 1. Allge- 

 meines, Definition. Zwischen jedem 

 Punkte der freien Atmosphare und dem Erd- 

 boden besteht eine elektrische Spannimgs- 

 dift'erenz, die im allgemeinen mit der Ent- 

 fernung des Aufpunktes von dem Erdboden 

 zunimint. Bei schonem Wetter entspricht sie 

 einer positiven Ladung der Luft und einer 

 negativen Ladung der Erde, bei Niederschlagen 

 und in einigen anderen Fallen treten Sto- 

 rungen auf, die mit Schwanlumgen dieser 

 Potentialdifferenz nach GroBe und Rich- 

 tung verbunden sind. 



Es besteht also auch zwischen je zwei 

 Punkten der Atmosphare eine elektrische 

 Spannungsdifferenz, die auf die Langen- 

 einheit des Abstandes bezogen als Po- 

 tentialgefalle oder Potentialgradient 

 bezeichnet wird. Wegen der Schichtstruktur 

 der Atmosphare sind die in horizontaler 

 Ptichtung gemessenen Gradienten im allge- 

 meinen auBerordentlich klein; merkliche 

 Werte zeigt lediglich die Vertikalkompo- 

 nente. Von dieser wird im folgenden als 



von dem Potentialgefiille schlechthin die 

 Rede sein. 



Das Potentialgefalle wird in iiblicher 

 Weise in Volt/m (Volt pro Meter) angegeben. 

 Zur Reduktion des iiblichen MaBes auf 

 absolutes elektrostatisch.es MaB sind die in 

 Volt/m gemessenen Werte durch 30000 

 zu teilen. Bezeiclinet <p das Potential aller 

 wirksamen Ladungen, h die Hohe iiber dem 

 Boden, Q die raumliche Dichte und r\ die 

 Flachendichte der Ladung, so gelten die 



Beziehungen : 



dh 2 



dh 



= -TT- am Erdboden genommen). Man 



erhalt also durch Messung des Potentialgefalles 

 als Funktion der Hohe die Verteilung der 

 elektrischen Ladungen in der Atmosphare 

 bezw. die Dichte der Flachenladung am 

 Erdboden. 



2. Messung und Registrierung des 

 Potentialgefalles. Das absolute (auf 

 die Ebene bezogene) Potentialgefalle miBt 

 man mittels zweier Elektroden oder Kollek- 

 toren, die man in meBbarem Vertikal- 

 abstand isoliert befestigt und mit den Polen 

 eines Elektrometers verbindet. 1st die 

 abgelesene Potentialdifferenz z/V Volt, die 

 Hohendifferenz A h Meter, so ist unter 

 Voraussetzung eines homogenen elektrischen 



Feldes das Potentialgef alle - -^r, Bei 



Messungen am Erdboden begniigt man sich 

 haufig mit einer Elektrode, deren Potential- 

 differenz gegen den Erdboden bei hinreichend 

 ebenem Gelande unmittelbar das Potential- 

 gefalle ergibt. 



Als Elektroden siud neben Flammen- 

 kollektoren Tropf- und Spritzkollektoren, 

 aktinoelektrische und radioaktive Elek- 

 troden in Gebrauch. 



Eine andere Methode zur Messung des 

 Potentialgefalles am Erdboden beruht auf 

 der Messung der Ladung, die ein dem Erd- 

 felde ausgesetzter geerdeter Leiter nach 

 Auf he bung der Ladung mnerhalb einer 

 geerdeten Hulle annimmt (C. T. K. Wilson). 



Als transportable Elektrometer fiir Po- 

 tentialgefallemessungen sind neben dem Gold- 

 oder Aluminiumblattelektrometer (Exner, 

 Elster-Geitel) neuerdings Quarzfaden- 

 elfktrometer (Wulff, Lutz) in Gebrauch 

 (vgl. den Artikel ,,Elektrostatische 

 Messung e n"). 



Zur Registrierung des Potentialgefalles 

 verwendet man eine isoliert an der Wand 

 oder auf dem Dach des Statiousgebaudes 

 befestigte Elektrode, die mit einem photo- 

 graphisch (Mascart, Elster-Geitel) oder 

 mechanisch (Benndorf) registrierenden 

 Elektrometer verbunden ist. Die von einer 



40* 



