大气电学晴天电学研究全球范围晴空地区发生的电学现象及其活动过程
主要是观测晴天大气电场、大气离子、地空电流、大气电导率等，弄清它们变化的规律和原因，研究全球大气电平衡
晴天电状态是大气正常的电状态，它们的变化同天气状况和人类活动的影响（如工业污染、核爆炸）有关，这种关系的探索和应用，是晴天电学的一个研究方向
1、雷暴（thunderstorm）由对流旺盛的积雨云引起的、伴有闪电雷鸣和强阵雨的局地风暴
雷暴过境时，气象要素和天气的变化都很剧烈，瞬时风速一般为15～25米/秒,风速极大时甚至可达40米/秒，降水阵性强,常形成暴雨
强烈的雷暴甚至带来冰雹、龙卷、雷击等严重灾害
雷暴属中小尺度天气系统，研究雷暴，对于局地灾害性天气的预报和人工消雹等，都有重要的意义
作为地面观测项目，雷暴则仅指伴有闪电和雷声的现象
雷暴形成于层结强烈不稳定的大气中，在这种大气的低层，如果存在使低层空气抬升至一定高度的触发条件，就可产生对流云
一般触发机制有地面受热后空气上升、气流系统性辐合上升、气流遇山地抬升和锋面抬升等
除气团内部热雷暴外，常见的有锋面雷暴、冷涡、雷暴、台风雷暴以及其他热带天气系统所产生的雷暴等
按雷暴的强度、水平范围、持续时间等不同，可分为一般雷暴和强雷暴两类
2、地空电流（air-earth current ）在大气电场作用下，大气中的正离子向下移动，负离子向上移动而形成的一股较稳定的电流
晴天地空电流密度几乎不随高度变化,约为(2～4)×10-16安/厘米2，据此求得全球的总地空电流约为1800安
根据欧姆定律,气体中的传导电流密度为J =σE, 这里E 是大气电场强度，σ 是大气电导率
由于大气中电流密度J 基本恒定，所以E 和σ 几乎成反比
晴天地空电流具有日变化和年变化，不过前者因地而异,没有普遍一致的特征
陆地上的晴天地空电流,冬季出现极小值，夏季出现极大值，但海洋上这种年变化却很微弱
对地空电流的这些变化，尚无满意解释
晴天地空电流也有不规则的变化，如美国夏威夷州冒纳罗亚高山观象台在28次太阳耀斑爆发前后所测晴天地空电流的分析结果表明，太阳耀斑爆发之后地空电流比正常值增大11.7%，并且80%的这种情况都发生在耀斑爆发后24小时内
这类观测事实，促进了人们关于太阳活动与大气电学关系的研究
3、大气电导率大气电导率是正比于大气离子浓度和迁移率的乘积的物理量
由于小离子的迁移率远大于大离子，故大气电导率主要取决于小离子
符号相同的离子产生的电导率，称为极性电导率
大气中正极性电导率()稍大于负极性电导率()，这和大气中正离子浓度大于负离子浓度的事实相吻合
大气电导率（σ）等于正、负极性电导率之和，在海平面上，其平均值约为 2×10/（欧·厘米）（或1.8×10/秒）
此时，一个电荷为Q的孤立导体球，经过时间=1/4π（约七分半钟， 称为张弛时间）之后，其上的电荷由于传导作用将减少到 Q/e（e是自然对数的底），大约为原电量Q的37%
大气电导率的变化和大气电场变化趋势相反，它随高度按指数律递增（中、低纬度地区大气平均电导率（实线）及其极值（虚线）随高度的分布]），这是由于宇宙射线强度随高度增大、高空空气密度小而离子迁移率大等因子造成的
4、全球大气电平衡（balance of global atmospheric electricity）地球平均拥有5×105库的负电，这是地球和大气之间的各种电流输送过程达到平衡所致
这些输送过程主要是晴天地空电流、闪电放电、降水电流和尖端放电
（1）地空电流：晴天地区存在着一股由大气向地面输送正电荷的电流，全球总量约为1800安
（2）闪电放电：到达地面的闪电放电，绝大多数向地球输送负电荷，其平均值为20库
据粗略估计，全球总雷暴活动平均每秒产生 100个闪电，若其中有20%为地闪，则闪电放电向地球输送的电流总量达400安
（3）降水电流：各种降水向地面输送的电量差异很大，有时为正，有时为负，偶尔才出现完全带正电(或负电)的降水情况，从总体而言，降水向地面输送正电，且以雷雨输送的电量为最大
降水带到地面的电荷符号(正)与雷雨云下的电场符号(负)相反(见雷雨云起电)，这可能是雷雨云下尖端放电释放的大量正离子被降水粒子捕获所造成的
全球降水的电流总量估计可达600安
（4）端放电：尖端放电在全球大气的电平衡中占有重要地位
在人工电场或雷雨云电场中，对人造尖端和自然尖端（树木、青草等）的放电电流进行广泛实验测量的结果，说明由尖端放电向地面输送的负电量大于正电量，两者之比各地不同，约为1.5～2.9
尖端放电向地球输送的负电量最大，全球尖端放电电流总量约为2000安
从全球平均而言，以上四种电流使大气维持电平衡
但是，除晴天地空电流外,由于测站很少,各地电流的变化又较大，要精确估计其他电流的数值都比较困难
尽管一些陆地测站测得的四种电流不能平衡，往往使陆地上净得负电量，但考虑海洋上空尖端放电要小得多，这一区域有可能使地球净得正电量，从而达到全球的电平衡
对上述四种过程所输送的电流总量的估计，还是初步的，待资料更全面时，才可能作出更接近实际的估计
上述事实说明全球大气的电平衡是由雷暴活动维持的，雷暴时的闪电放电和尖端放电造成由地面流向电离层的、与晴天地空电流相当的补偿电流
因此，雷暴是大气电的源，而晴天地空电流是大气电的汇
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