Резонансы Шумана

Резонансы Шумана (SP) представляют собой набор пиков спектра в крайне низкочастотной (ELF) части спектра электромагнитного поля Земли. Резонансы Шумана — глобальные электромагнитные резонансы, возбуждаемые грозовыми разрядами в полости, образованной поверхностью Земли и ионосферой.
Это явление глобального электромагнитного резонанса названо в честь физика Винфрида Отто Шумана, который математически предсказал его в 1952 году. Резонансы Шумана возникают потому, что пространство между поверхностью Земли и проводящей ионосферой действует как замкнутый волновод. Ограниченные размеры Земли заставляют этот волновод действовать как резонатор для электромагнитных волн в диапазоне ELF. Полость естественным образом возбуждается электрическими токами молнии. Резонансы Шумана являются основным фоном в электромагнитном спектре между 3-69 Гц и проявляются в виде отчетливых пиков на крайне низких частотах (ELF) около 7,83, 14,3, 20,8, 27,3 и 33,8 Гц.
В описаниях резонансов Шумана в нормальном режиме основная мода представляет собой стоячую волну в полости Земля-ионосфера с длиной волны, равной окружности Земли. Эта самая низкочастотная (и самая интенсивная) мода резонанса Шумана возникает на частоте примерно 7,83 Гц, но эта частота может незначительно варьироваться в зависимости от множества факторов, таких как вызванные солнцем возмущения в ионосфере, которая включает в себя верхние слои атмосферы. стенка закрытой полости. Более высокие резонансные моды разнесены с интервалом примерно 6,5 Гц, что связано со сферической геометрией атмосферы. Пики имеют спектральную ширину около 20% из-за затухания соответствующих мод в диссипативном резонаторе. Восьмой обертон находится примерно на частоте 59,9 Гц.
Наблюдения резонансов Шумана использовались для отслеживания глобальной активности молний. Из-за связи между грозовой активностью и климатом Земли было высказано предположение, что их можно также использовать для мониторинга изменений глобальной температуры и изменений водяного пара в верхней тропосфере. Было высказано предположение, что внеземные молнии (на других планетах) также могут быть обнаружены и изучены с помощью их сигнатур резонанса Шумана.
Резонансы Шумана использовались для изучения нижней ионосферы на Земле и были предложены как один из способов исследования нижней ионосферы на небесных телах. Сообщалось о воздействии на резонансы Шумана после геомагнитных и ионосферных возмущений. Совсем недавно дискретные возбуждения резонанса Шумана были связаны с переходными световыми событиями - спрайтами, эльфами, джетами и другими молниями в верхних слоях атмосферы. Новая область интересов с использованием резонансов Шумана связана с краткосрочным предсказанием землетрясений.