在寻常的日子，平坦的旷野或海洋上，当从地面垂直上升时，电势将每米增加约100V。这样，在空气中就有一个竖直的100Vm-1 的电场。这电场的符号与地面上带负电相对应。这意思是说，在室外，在你鼻子的高度上就有高于你脚下200V的电势差！你也许会问：“为什么我们不正好在人体外空气中一米的距离上安装一对电极，就可利用这100V来点亮电灯？”或者你也许会觉得奇怪：“是否真的 在我的鼻子和脚底之间就会存在200V的电势差，那为什么当我出门上街时不会受到电击？”
我们先来回答第二个问题。你的身体是一个相当好的导电体，当你与地面接触时，你和地面将趋于形成一个等势面。通常等势面平行于地面，如图9-1（a）所示，但当你站在那里时，这些等势面就会变形，而场看来像图9-1（b）所示的样子。因此，在你的头与脚之间有非常接近于零的电势差。有一些电荷会从地面走向你的头部，从而改变着电场。它们有些会通过从空气中积累的离子而放电，但由这些过程形成的电流十分微小，因为空气是一种不良导体。
图9-1 （a）在地面上的电势分布；（b）在室外平坦地方人身附近的电势分布
如果把某件东西放在那里就会改变电场，那我们怎么能够测量这样的电场呢？有几种测量办法。一个办法是，把一个绝缘好的导体置于高出地面某个距离处，并让它留在那里一直到它的电势与空气的电势相等时为止。如果它在那里停留得足够久，则空气里的微小导电性会让电荷漏出该导体（或漏到该导体上去），直到它取得在它的高度上的势为止。然后，再把它带回到地面上，并测量当这样做时势的改变。一种较快捷的做法是令该导体为一个稍有点儿泄漏的水桶。当水珠滴下时，会带走任何超额电荷，因而该水桶与空气的势将趋向于相同（正如你所知道的，电荷分布于表面，当水珠漏出来时，“表面各部分”就会拆散）。我们可用一个静电计来测量水桶的电势。
还有另一种直接测量电势梯度 的方法。由于存在电场，所以在地面上就会有面电荷（σ=∈0 E）。如果放置一块平坦金属板在地面上并把它接地，负电荷就会在它上面出现［图9-2（a）］。现在若再对这块板覆盖上另一块接地的导体B，则电荷将会出现在这一块遮盖板上，而原来那块板A却没有电荷了。当我们把B盖上时，测量从A流向地面的电流（比方用一个连接于接地导线上的电流计），便能找出原来在那里的电荷密度，所以也就求得了电场。
图9-2 （a）一块接地金属板与相同面积的地面带有相同的面电荷；（b）如果这块板又给另一块接地的导电体覆盖着，则它便不会有电荷。
在建议了如何才能测量大气中的电场后，我们现在继续来对它进行描述。首先，测量的结果表明：当我们升向高空时这个场持续存在，但它会逐渐减弱。在约50km的高度上，这电场变得十分微弱，因而大部分的势差（对E的积分）都发生在较小高度上。从地面起一直到大气顶部总势差约为400000V。