كهرباء الغلاف الجوي
التاريخ

المقالة الرئيسة: تاريخ نظرية الكهرومغناطيسية
بعدما استخرج الشرر الحارق من الآلات الكهربائية وأيضا من قارورة ليدن، أوحى ذلك لأصحاب التجارب الآولى مثل هوكسبي ونيوتن ونوليت بأن البرق والرعد هما نتاج تفريغ كهربي. في سنة 1708 كان الدكتور وليام وول  أول من لاحظ أن شرارة التفريغ تشبه برق مصغر وذلك بعد أن لاحظ خروج الشرر من قطعة كهرمان مشحونة.
وكذلك أظهرت تجارب بنيامين فراكلين أواسط القرن ال18 بأن ظاهرة الكهرباء  الموجودة بالغلاف الجوي لا تختلف اختلافا جوهريا عن تلك التي تنتج في المختبرات. فقد لاحظ فرانكلين سنة 1749 بأن البرق له نفس الخصائص التي يمكن إنتاجها في الآلات الكهربائية.
افترض فرانكلين في يوليو 1750 بأنه بالإمكان أخذ كهرباء من الغيوم وذلك بوضع هوائي معدني ذو رأس مدبب. وقد طبق الفرنسي توماس داليبارد تلك الافتراضية سنة 1752 حيث نصب قضيب حديدي طوله 40-قدم (12 م) في قرية بشمال باريس، وقد جذب القضيب شرارة برق من غيمة عابرة. مع الهوائيات الأرضية المعزولة، أمكن لصاحب التجربة أن يربط سلك تأريض معزول (بالإنجليزية: grounding wire)‏ بالشمع وملامس للهوائي وراقب تفريغ الشرارة من الهواء إلى سلك التأريض. وبنتيجة تلك التجربة أكد داليبارد بأن نظرية فرانكلين كانت صحيحة.
سجل فرانكلين قائمة بأوجه الشبه التالية بين الكهرباء والبرق:
إنتاج ضوء من نفس اللون؛
حركة سريعة؛
لها قابلية التوصيل مع المعادن والماء والثلج؛
تصهر المعادن وتشعل مواد قابلة للاشتعال؛
لها رائحة كبريت (والمعروف الآن بأنه ناجم عن الأوزون)
مغنطة الأبر؛
التشابه ما بين نار سانت إلمو ووهج التفريغ.
وفي يونيو 1752 أعلن فرانكلين عن تنفيذ تجربة طائرته الورقية الشهيرة. واعاد روماس تجربة الطائرة الورقية حيث عملها من سلسلة معدنية طولها 9 قدم (2.7 م)، وأيضا كافالو  الذي أعطى العديد من الملاحظات حول كهرباء الغلاف الجوي. وأعاد ليمونير (1752) تكرار تجربة فرانكلين مع هوائي ولكن استبدل سلك تأريض مع جزيئات الغبار (فحص الجاذبية). ونبه في وثيقة عن حالة الطقس المعتدل، فكهربة الغلاف الجوي لليوم الصحو والتغييرات اليومية  لتلك الكهرباء. وأثبت بكاريا (1775) معلومات ليمونير حول التحولات اليومية وقرر بأن الشحنة القطبية للغلاف الجوي في الجو الصحو تكون موجبة. وسجل ساسور (1779) بيانات تتعلق بالشحنة المستحثة للموصل في الغلاف الجوي. وكان جهاز ساسور (وهو عبارة عن كرتين معلقتين بالتوازي مع سلكين رقيقين) مقدمة للإلكتروميتر. واكتشف ساسور أن حالة الطقس المعتدل له تباين سنوي واكتشف أيضا أن هذا التباين يكون أيضا مع الارتفاع. وفي سنة 1785 اكتشف كولوم الإيصالية الكهربائية للهواء. وكان اكتشافه يتعارض مع الفكر السائد في ذلك الوقت، حيث تعتبر غازات الغلاف الجوي مواد عازلة (إلى حد ما ليست موصلات جيدة جدا عندما لا تكون متأينة)، لكن للأسف فإن بحثه قد أهمل تماما. في سنة 1804 وضع بول إرمن نظريته القائلة بأن الأرض لها شحنة سالبة. وقد أكد بلتير (1842) بالتجربة نظرية إرمن. وفي ستينات من القرن 19 افترض اللورد كلفن بأن شحنة الغلاف الجوي الموجبة تفسر حالة الطقس المعتدل ثم اعترف في وقت لاحق بوجود حقول كهربائية في الغلاف الجوي.
على مدى القرن التالي ساهم عدة باحثين بزيادة حجم المعرفة بظاهرة كهرباء الغلاف الجوي وذلك باستخدام أفكار ألساندرو فولتا وفرانسيس رونالد. ومع اختراع المكهار المحمول (إلكترومتر) ومكثف قطرات الماء  في القرن 19 أدى ذلك إلى زيادة في مستوى دقة النتائج الملحوظة. وقبل أن ينتهي القرن 19 اكتشف لينز (1887) بأن معظم الموصلات تفقد شحنتها وإن كانت معزولة بالكامل مؤكدا ماكتشفه كولوم من قبل، وكمية تلك الشحنة المفقودة تعتمد على الظروف الجوية. وميّز هوفرت (1888) ومضات البرق الهابطة كل على حدة باستخدام كاميرات بدائية وسجلها في تقريره «ومضات البرق المتقطعة» (بالإنجليزية: Intermittent Lightning-Flashes)‏. ثم اقترح كلا من إليستر وجيتل اللذان عملا في مجال الانبعاث الحراري نظرية لشرح البنية الكهربائية للعواصف الرعدية (1885)، وبعد ذلك اكتشف إشعاع الغلاف الجوي (1899). ومع الوقت أصبح واضحا أن الأيونات الحرة الموجبة والسالبة هي موجودة دائما في الغلاف الجوي وبالإمكان جمع هذا الانبثاق المشع. وقدّر فريدرك بوكل (1897) كثافة تيار البرق من خلال تحليل ومضات البرق في البازلت ودراسة بقاياها المغناطيسية (بما ان البازلت من معادن الحديد المغناطيسي فإنه يصبح ذو قطبية مغناطيسية عندما يتعرض لمجال خارجي قوي مثل ضربة البرق).
وقد واصل الإيطالي لويجي بالميري أبحاثه في كهرباء الغلاف الجوي باستخدام الإلكترومتر. وبحث كلا من نيكولا تسلا وهيرمان بلوسون على إنتاج الطاقة والقدرة من كهرباء الغلاف الجوي. وقد اقترح تسلا أيضا استخدام دائرة كهرباء الغلاف الجوي لنقل الطاقة الكهربائية لاسلكيا إلى مسافات بعيدة. وقد عملت محطة بولندا القطبية  أبحاثا على حجم الحقل الكهربائي للأرض وسجلت عنصرها العمودي. وقد تطورت خلال القرن ال20 اكتشافات كهربة الغلاف الجوي عن طريق الأدوات الكهربائية الحساسة، وكذلك الأفكار التي تدور حول المحافظة على شحنة الأرض السالبة. بما أنه قد تم قدر معين من أعمال الملاحظة على أفرع كهرباء الغلاف الجوي، إلا أن العلم لم يتطور إلى حد كبير. ويعتقد أن أي جهاز يمكن استخدامه لاستخراج طاقة مفيدة من كهرباء الغلاف الجوي ستكون تكلفته باهظة من ناحية التصنيع والصيانة، وعلى الارجح هذا هو السبب عدم جذب هذا المجال الكثير من الاهتمام.