一、電磁干擾無處不在

1、一個讓人膽戰心驚的星球

    電磁干擾對人類危害最大的，實際上還是我們居住的地球，其中雷電干擾對人類的生活危害最大。雷電不但對人類的生存造成很大的威脅，對樹木、森林、房屋、建筑，以及電器設備都會造成很大的損害和破壞。

    根據統計，地球每一秒鐘就有100多次閃電，每次閃電產生的能量可供一個100瓦的燈泡點亮3個月；在雨季，平均每6分鐘就有一個人被雷電擊中；每年有成千上萬的人因雷電擊中而喪傷，還有大片的森林因雷電擊中而起火燒毀，雷電還經常使高壓電網、以及通信出現故障，使城市供電和通信中斷，引起城市交通失控出現混亂；連英國的白金漢宮也曾遭受過雷電嚴重破壞，上個世紀50年代，白金漢宮就是因一塊窗簾布被雷電擊中而起火燃燒；上海電視臺平均每年要遭受33次大的雷擊，每次雷擊都會使電子設備遭受不同程度的損壞；1992年6月22日，北京國家氣象中心多臺計算機接口因感應雷擊被毀，損失二仟多萬元；1992年8月23日，贛州市60%的有線電視和50%閉路電視遭受過雷擊，其中91臺電視機因感應雷擊而毀于一旦；2006年6月9日，南韓一架大型客機在空中遭受雷擊，頭部解體脫落，幸好沒有人員傷亡。

     很多人都不清楚，地球也是一個帶電體。根據實驗測試，在地球表面存在一個垂直向下的穩定電場，電場強度E約為100伏/米，場強的大小隨高度的增加而減弱。另外，根據實驗測試，在地面附近大氣的電導率σ0約為3×10-14西蒙/米，且隨高度的增加而增加。由此可知地球表面的電流密度j的方向指向地心，大小為：



    這里說的帶電，嚴格來說是帶電體相對于無限遠處的電位差，或物體的電位中性而言。人們在進行理論分析的時候，都是把無限遠處定義為零電位，但在實際應用中，人們已習慣于把地球當成零電位，這對于一般的實際應用，并不會造成很大的影響，但這種假設有時也會阻礙我們的視野。

    任何帶電物體都可以看成是一個電容，電容量C = Q/U，Q為帶電物體的電荷量，U為帶電物體的電位，即指帶電物體到無限遠處的電位差。因此，地球也可以看成是一個大容量的電容，其電容量正好為1法拉。

    這里說的電容與電容器是有區別的，電容器一般都由兩塊中間以介質絕緣的極板組成，當電容器被充電的時候，兩塊極板帶的電荷量相等，但符號相反，在電容器兩極板所帶的電荷不改變的條件下，兩塊極板之間的電壓，可因電容器兩極板之間的距離改變而改變，其電容量的大小也會跟著兩極板之間的距離改變而改變，這是因為兩極板之間電場互相作用的緣故。

    而這里所指的電容，其電容量是不會因帶電物體的位置改變而改變的。因此，這里說的電容是相對于一個孤立帶電物體而言，不受其它電場所影響，而電容器則是相對于兩個或兩個以上帶電物體而言，電容大小要受兩個或兩個以上極板產生的電場互相影響。另外，電容充放電是不需要回路的，兩個帶電體互相接觸，誰的電位高，誰就要放電，誰的電位低，誰就會被充電，而電容器充放電必須要有一個閉合回路。

    實際上，地球不但是個電容（相對于無限遠處），并且地球還相當于電容器的一個電極，電容器的另一個電極是電離層，而大氣層就是電介質，如圖1所示。

    地球帶電的原因，一個是由于地球作為一個冷星球長年都在接收大量帶電宇宙射線微粒子的輻射，另一個是外層空間紫外線對空氣照射產生電離層，并對地球表面產生感應，以及熱氣流互相摩擦帶電而產生感應等等。

    根據基爾霍夫定理：流過任何導體電流的代數和都等于零，即：



    根據（5）式結果，地球不但有電流流入，而且也應該有電流流出，那么流出地球的電流到哪里去了呢？