簡史
大氣電學家汪德昭院士18世紀中葉，美國B·富蘭克林第一次用風箏探明雷擊的本質就是電，蘇聯M·B·羅蒙諾索夫和T·B·里赫曼用自製的測雷器探測到雷暴過境所引起的電火花。18世紀末，發現了大氣微弱的導電性，通過觀測研究，又逐漸發現了大氣電場、大氣離子和地球維持有負電等一系列電學現象。自20世紀20～30年代起，逐步在雲中起電、閃電物理學等方面進行了較系統的觀測和研究。50年代以後，大氣電學的研究，已和空間電學有機地結合起來，並且探討了大氣電作為日地關係的中間環節，在整個地球大氣演化和天氣氣候變化中的作用。
人們對大氣中的許多物理現象，如虹、暈、華、雷、閃電等早已注意，並進行過研究，但內容分散在物理、化學、天文、無線電等學科之中。20世紀40年代以來，有幾個重要因素推動迅速發展：
① 隨著人類在大氣中活動範圍的迅速擴展，大氣物理學的研究領域不斷擴大。如為了改進大氣中的電波通信、光波通信、提高飛彈制導水平，就需要了解它們所賴以傳播的大氣介質及相互作用，因此就要研究大氣的聲、光、電和無線電氣象；又如，為避免晴空湍流引起飛機墮毀的事故，就要研究大氣湍流。
② 由工業生產排入大氣中的大量氣溶膠和污染物通過擴散造成大氣污染，有些通過沉降或降水形成酸雨等，又被送到地面，導致土地河流污染、造成對植物和人類的嚴重影響。既要發展生產，又必須使大氣不超過其對污染物質的稀釋能力，這就要詳細研究大氣邊界層的物理特性。
③ 生產活動和人類的其他活動，影響著自然環境。如大氣中二氧化碳含量逐年增加，影響著大氣輻射過程和氣候變化規律。這些又影響農業生產，特別是糧食生產。糧食問題導致對氣候變化的關注，進而促進了對大氣輻射問題的研究。
④ 工農業用水逐年增加，就必須充分利用大氣中豐富的水分，這就要開發大氣中的水資源；此外，為避免或減輕天氣災害，又推動著人工影響天氣試驗研究的廣泛開展，從而促進了雲和降水物理學的研究。
⑤ 60年代以來，遙感技術飛速地發展起來，輻射傳輸是遙感的基礎，由此推動著大氣輻射學的研究；人造衛星、電子計算機的發展，新技術（如雷射、雷達、微波）的套用，給研究提供了有力的探測工具，獲得了更多的探測資料，從而大大加速進程。
內容
閃電是一種大氣電學現象晴天電學
研究全球範圍晴空地區發生的電學現象及其活動過程。主要是觀測晴天大氣電場、大氣離子、地空電流、大氣電導率等，弄清它們變化的規律和原因，研究全球大氣電平衡。晴天電狀態是大氣正常的電狀態，它們的變化同天氣狀況和人類活動的影響（如工業污染、核爆炸）有關，這種關係的探索和套用，是晴天電學的一個研究方向。大氣電導率是正比於大氣離子濃度和遷移率的乘積的物理量。由於小離子的遷移率遠大於大離子，故大氣電導率主要取決於小離子。符號相同的離子產生的電導率，稱為極性電導率。大氣中正極性電導率()稍大於負極性電導率()，這和大氣中正離子濃度大於負離子濃度的事實相吻合。大氣電導率（）等於正、負極性電導率之和，在海平面上，其平均值約為 2×10/（歐·厘米）（或1.8×10/秒）。此時，一個電荷為Q的孤立導體球，經過時間=1/4π（約七分半鐘， 稱為張弛時間）之後，其上的電荷由於傳導作用將減少到 Q/e（e是自然對數的底），大約為原電量Q的37％。大氣電導率的變化和大氣電場變化趨勢相反，它隨高度按指數律遞增（中、低緯度地區大氣平均電導率（實線）及其極值（虛線）隨高度的分布]），這是由於宇宙射線強度隨高度增大、高空空氣密度小而離子遷移率大等因子造成的。
擾動天氣電學
研究雲雨等擾動天氣，特別是伴隨雷暴發生的電學現象及其活動過程，這種活動在大氣電學中占有重要地位，它們是全球大氣電平衡中的原動力，同雲霧降水過程密切相關。擾動天氣電學的內容主要包括：①雲中起電。研究雲中電荷的生成、分離和形成一定分布的過程。通過大量觀測，已對各種雲系中電結構有了一定了解，提出了一些起電理論，但都未臻完善。
壯觀的雷雨雲雷雨雲中產生電荷並形成一定空間分布的過程，是大氣電學的重要內容之一。 雷雨雲中電荷分布模式最先為雷雨雲的電偶極子模式：雷雨雲上部為中心高度 6公里、半徑2公里、含正電24庫的區域，下部為中心高度3公里、半徑 1公里、含負電20庫的區域，雲底附近有一個中心高度1.5公里、半徑0.5公里、含正電 4庫的區域（往往稱為正電荷中心）。這是從雷雨雲電場探空儀（G.C.辛普森在20世紀30～40年代利用尖端放電原理製成的）的數十次探測結果歸納出來的。隨著探測技術的改進和觀測資料的積累，對上述電偶極子模式提出不少修正，如各電荷中心的電量和所在高度均有改變。觀測還發現，電偶極子的軸常會傾斜，某些雷雨雲中電荷中心的分布還會反轉過來，但在尚無更合理的模式之前，仍用電偶極子模式來代表雷雨雲中的電荷分布。
根據觀測結果，雷雨雲中的電除上述電偶極子分布外，還有下列特徵：①單個雷暴的降水和電活動時間為30～40分鐘。②雲厚至少為3～4公里才能產生強起電和閃電；發展很高的雷雨雲，閃電頻數要高得多；雲中有冰存在的區域內能產生強起電和閃電，但無冰存在的雲內偶爾也能產生強起電。③強對流活動和降水兩者是產生閃電的重要條件，但降水小於3毫米/時的雲也能產生閃電。④雷雨雲中產生閃電的平均率為每分鐘數次，要求的起電電流為1安，每次閃電放電大約產生100庫·公里的電矩變化，相應的電荷輸送量為數十庫。⑤雲中電場強度平均在(2～5)×104伏/米之間，但強起電過程能產生的雲中電場強度大於 4×105伏/米，空間電荷大於2×10-8庫/米3。
②雷電物理學。研究自然閃電和雷的物理特性、形成機制和發展規律，這是大氣電學中研究得最多且最集中的課題，對閃電產生的高溫、高壓、高亮度、高功率、強輻射等效應的研究，同氣體放電物理、電漿物理、高速攝影、光譜學、電磁波輻射和傳播、激震波以及聲波等方面的研究密切相關。
套用
根據雷電的各種特徵，尤其是電磁輻射特徵，已提出各種雷電探測和定位的方法（見雷電定位）。從60年代以來，人工消除或誘發閃電的方法，已取得了一些結果（見人工抑制雷電）。大氣電學對電力、通信、建築、航空和宇航等部門有重要作用，這些部門的發展，也促進了大氣電學的研究。隨著人類活動領域的擴大，大氣電學的研究已愈來愈與空間電學密切結合在一起。
相關學科
大氣科學、氣候學、物候學、古氣候學、年輪氣候學、大氣化學、動力氣象學、大氣物理學、大氣邊界層物理、雲和降水物理學、雲和降水微物理學、雲動力學、雷達氣象學、無線電氣象學、大氣輻射學、大氣光學、大氣電學、平流層大氣物理學、大氣聲學、天氣學、熱帶氣象學、極地氣象學、衛星氣象學、生物氣象學、農業氣象學、森林氣象學、醫療氣象學、水文氣象學、建築氣象學、航海氣象學、航空氣象學、軍事氣象學、空氣污染氣象學。
