Atmospheric Electrodynamics

این کتاب حاصل سخنرانی‌هایی است که من در دانشگاه‌های کیوتو، کلن و بن ایراد کردم. هدف آن خلاصه کردن دو موضوع عاقلانه و کاملاً مجزا از الکترودینامیک اتمسفر است: میدان‌های الکتریکی با منشأ جوی، به‌ویژه پدیده‌های رعد و برق و مشکلات مربوط به آن از یک سو، و میدان‌های مغناطیسی، به‌ویژه آن‌هایی که با آن مرتبط هستند. از سوی دیگر، جریان های الکتریکی با منشاء اتمسفر بالایی. ژئوالکتریک و ژئومغناطیس همیشه به عنوان آرزوی حوزه های کاملاً متفاوت ژئوفیزیک در نظر گرفته نمی شدند. برعکس، آنها توسط فیزیکدانان قرن نوزدهم و آغاز قرن بیستم به عنوان دو تجلی یک پدیده فیزیکی شناخته شدند که ما قبلاً از آنها به عنوان میدان های الکترومغناطیسی یاد می کنیم. این را هنوز هم می توان از انتخاب نام مجلات علمی تجسم کرد. به عنوان مثال، هنوز مجله ژاپنی ژئومغناطیس و ژئوالکتریکی وجود دارد، و نام قبلی مجله تحقیقات ژئوفیزیک آمریکا کنونی، مغناطیس زمینی و الکتریسیته جوی بود. در حالی که ژئومغناطیس ریشه فیزیک مغناطیسی مدرن شد که در اکتشاف محیط زمین در عصر فضا به اوج خود رسید، ژئو الکتریسیته به عنوان فرزندخوانده هواشناسی تکامل یافت. دلیل این امر روشن است. میدان الکتریکی اتمسفر مشاهده شده بر روی زمین صرفاً آب و هوای محلی را با تمام غیرقابل پیش بینی ناامیدکننده آن منعکس می کند. با این حال، بخش متغیر میدان ژئومغناطیسی، یک شاخص مفید برای سیستم‌های جریان الکتریکی یونوسفر و مگنتو کروی است.

This book resulted from lectures which I gave at the Universities of Kyoto, Cologne, and Bonn. Its objective is to summarize in a unifying way two other­ wise rather separately treated subjects of atmospheric electrodynamics: elec­ tric fields of atmospheric origin, in particular thunderstorm phenomena and related problems on the one hand, and magnetic fields, in particular those which are associated with electric currents of upper atmospheric origin, on the other. Geoelectricity and geomagnetism were not always considered as be­ longing to quite different fields of geophysics. On the contrary, they were re­ cognized by the physicists of the 19th and the beginning of the 20th century as two manifestations of one and the same physical phenomenon, which we pre­ sently refer to as electromagnetic fields. This can still be visualized from the choice of names of scientific journals. For instance, there still exists the Japanese Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, and the former name of the present American Journal of Geophysical Research was Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. Whereas geomagnetism became the root of modern magnetospheric phys­ ics culminating in the space age exploration of the earth's environment, geo­ electricity evolved as a step-child of meteorology. The reason for this is clear. The atmospheric electric field observed on the ground reflects merely the local weather with all its frustrating unpredictability. The variable part of the geomagnetic field, however, is a useful indicator of ionospheric and magneto­ spheric electric current systems.