大氣電場的產生原因
第一章 大氣電場產生原因的一個假設
在介紹地磁場的產生原因之前，我們需要先探求一下大氣電場的產生原因，因為，大氣電場的產生原因的一個結論或者說是推論，再結合上地球的自轉，恰恰是在地核處激發出感應電流從而產生地磁場的一個核心推動要素。在此之外，大氣電場的產生原因的假說，恰恰可以解釋地震時所產生的各種電磁異常比如地震光的自然現象；另外，對地震之前有時會出現的地震雲，這個假說也可以完美解釋，諸如這些和地震相關的自然現象的本質解釋，我認為可以在地震預測方面，可能會有一些新的預測手段，具體的測試和地震預測的方法，我會在後面做一些說明。最後，這個大氣電場產生原因的模型，我認為可以開闢出地球物理探測方法的一個全新的分支。
1、大氣電場
提起大氣電場，我們並不陌生。在地球的近地表面（0～20Km），存在一個由高空指向地面的電場，這個電場，被稱作大氣電場。
這個大氣電場，在陸地地面附近，場強大約是120伏/米，在海洋上，場強大約是130伏/米。沿垂直方向，該場強隨高度增加迅速降低，大約在20Km高度，場強接近與零。把場強強度與高度積分，可以得出地表與20Km高度的電勢差大約為30萬伏。
2、大氣電場的產生原因
關於大氣電場的產生原因，學術界目前沒有一個合理的解釋。有些專家認為是大氣的運動使得高空中的電離層和地面帶上相反的電荷，電離層帶正電，地面帶負電，這樣就存在一個由電離層指向地面的電場，這個電場就是大氣電場。
這個解釋，我認為是有問題的，不足以解釋已知的大氣電場的各種性質。原因有兩點：第一，大氣電場的垂直分佈特點是地面最大，隨高度增加迅速減小。可根據上述模型，可以把地面和電離層作為一個電容，考慮到地球表面的半徑為6600多公里，電離層距地面的高度僅僅幾十公里，可以認為該電容器幾乎近似為一個平板電容器，該電容器內部的場強近似為一勻強場強，這一點，同實際的大氣電場嚴重不符。其二，該解釋無法解釋海洋上的電場強度比陸地高的現象。
3、一個新的假說
考慮到大氣電場的空間分佈特點，我們猜測，大氣電場的產生原因不在於地表自上，而應該來源與地表之下。
根據大氣電場的強度隨高度向上迅速衰竭的分佈特點，我們推測在地表之下存在一個沿深度方向連續分佈的電偶極層，地表帶負電，地下某個深度帶正電。根據，大氣電場在高空20km處幾乎衰減到零，我們推測該電偶極層的厚度在幾十公里，也就是該電偶極層的正極在地下幾十公里處。
考慮到地殼的厚度大約在幾十公里，我們有理由推測這個地下的電偶極層極有可能會是我們的地殼。也就是說地殼的下表表面和上表面之間等效為一個電容器，地面為負極，帶負電；地殼的下表面為正極帶正電。
如果上述模型是正確的，那我們會問地殼是如何帶上電荷的呢？
考慮到地殼部分的岩石圈，由很多種礦石的成分都由壓電效應，比如石英、電氣石、鉛鋅礦等等（應該說，絕大部分礦石都有壓電性，只是壓電係數的大小不同而已，真正一點壓電性都沒有的礦石反而是極少的）。在地殼重力的壓力下，該岩石圈會在相對的兩個表面上產生等量異號的電荷，如果這個相對的兩個表面恰好是岩石圈的上下表面，這個等效的電偶極層，可能就是我們上面推測的產生大氣電場的模型。
4、合理的計算
1：地殼的等效電容
取地球半徑為6670公里，地殼的平均厚度為33公里，地殼岩石圈的平均介電常數為6，則這個地殼的等效電容為
C=e*e0*S/d =6*8.85*10^-12*4*3.14*6670000^2/33000=0.899F
2、該電容器的電壓等於大氣電場的總電勢，在此，取30萬伏。則該電容器所帶的電荷大致為： Q=300000*0.899=270000庫侖
3、地殼上下表面所受的壓力為：（大致取岩石圈的密度為3.5）
F=4*3.14*6670000^2*33000*3.5*1000*9.8
=6.32*10^23N
4、該地殼岩石圈在垂直方向的等效壓電係數為
K=Q/F=4.27*10^-7pC/N
考慮到純的石英在最大的電軸方向的壓電係數為2.31pc/N。
整個岩石圈在垂直方向的壓電係數達到純的石英最大壓電係數的百萬分之一的數量級是完全有可能的。換言之，只要岩石圈的壓電係數能達到天然石英壓電係數的百萬分之一的數量級，在地殼的重力之下，就完全可以在地殼的上下表面產生一個足以激發我們可以觀測到的大氣電場的效應。
5、該地殼電偶極子模型對大氣電場的解釋
考慮地殼的等效電偶極子模型可以知道，由於該電偶極子的厚度在幾十公里，那麼該偶極層對地面上空的影響範圍也是幾十公里。這同大氣電場在20公里以上場強幾乎衰竭到零是一致的。另外由於地殼岩石圈近似於絕緣體，壓電效應的存在是整個岩石圈的內部存在連續的極化電荷，這一點也同大氣電場沿垂直方向的電場變化相一致。最後，對近地表附近海洋上的電場強度比陸地高，該地殼電偶極層的模型也很容易解釋；簡單而言，海洋介電常數比陸地大，這就使得岩石圈這個等效電容在海洋上的電荷密度比陸地大，這就必然導致了在近地表面，海洋上的電場強度比陸地高。
