On the seasonal variations of the atmospheric electric elements

Summary

The air-earth current density in the stratosphere, the columnar resistance derived from the measurements of conductivity, and the ionospheric potential were investigated. The data were obtained by radiosonde ascents during the period of 1957–1967.

It was found that the local horizontal visibility at the surface is related to the air-earth current density in the stratosphere, and it is expected that the air-earth current density has a seasonal variation. Statistical results show that indeed the air-earth current has a pronounced seasonal variation, high in winter and low in summer. The columnar resistance has also a seasonal variation, reverse to the variation of the air-earth current.

The percentage time variation of the air-earth current (1/i) (di/dt) was found to be twice as much as the percentage time variation of the columnar resistance (1/R) (dR/dt) at the Tateno Observatory.

The ionospheric potential, deduced from the measurements of the potential gradient by radiosonde ascents, shows no clear seasonal variation at Syowa-Base (Antarctica). Following Ohm's law, however, the above-mentioned results suggest that the seasonal variation of the ionospheric potential would exist on land.

Zusammenfassung

Die Vertikalstromdichte in der Stratosphäre, der Säulenwiderstand, berechnet aus Leitfähigkeitsmessungen, und das Ionosphärenpotential wurden untersucht. Die Messergebnisse wurden mittels Radiosonden im Jahrzehnt 1957–1967 erlangt.

Es wurde festgestellt, dass die örtliche waagrechte Sichtweite am Erdboden mit der Vertikalstromdichte in der Stratosphäre korreliert ist, und dass erwartet werden muss, dass die Vertikalstromdichte einen jahreszeitlichen Gang aufweist. Tatsächlich lässt sich statistisch zeigen, dass ein solcher jahreszeitlicher Gang der Vertikalstromdichte besteht, mit einem Höchstwert im Winter und einem Mindestwert im Sommer. Auch der Säulenwiderstand zeigt einen jahreszeitlichen Gang, umgekehrt zu dem der Vertikalstromdichte.

Die prozentuale zeitliche Änderung der Vertikalstromdichte (1/i) (di/dt) stellte sich als zweimal so gross heraus als die des Säulenwiderstandes (1/R) (dR/dt) gemessen am Observatorium zu Tateno.

Wird das Ionosphärenpotential aus den Messungen des Potentialgefälles mit Radiosonden hergeleitet, so stellt sich bei den an der Syowa-Station in der Antarktik angestellten Messungen kein klarer Jahresgang heraus. Die hier zuvor erwähnten Ergebnisse, jedoch, führen zu der Annahme eines Jahresgangs des Ionosphärenpotentials über der genannten Station, wenn man das Ohm'sche Gesetz auf sie anwendet.