Резонансы Шумана, Описание наблюдений Томского университета Опции

[Администратор]

Резонансы Шумана

Описание наблюдений Томского университета

Обсуждение состояния пространства, доступного для наблюдения и исследования, и различных процессов, происходящих в нем.

[Игорь Журкин]

Что я желаю сказать про Шумановские резонансы.
Во-первых, волны Шумана – это сверхдлинные электромагнитные волны (их длина соизмерима с длиной окружности Земли), соответственно, очень низкой частоты несколько герц, десятков герц. Предсказаны профессором из Мюнхена Шуманом в 1949, и вроде как экспериментально открыты им же, при проверке теории.

Теория: он предложил представить землю как сферический резонатор, вернее, одна сфера – это поверхность соленого моря (проводник) и влажной почвы (и не влажной тоже, но уже как плохой проводник); вторая сфера – это ионосфера, слой, где за счет солнечного ветра (потока ионизированных частиц) происходит ионизация молекул воздуха, они из-за интенсивной бомбардировки лишаются электронов, и эти электроны там «летают». Также вклад дают многочисленные электромагнитные разряды в атмосфере (молнии), коих штук сто в минуту по всей Земле наблюдается (или в секунду? – забыл, надо бы посмотреть).

Соответственно, эти свободные электроны образуют вторую проводящую сферу. Итого мы имеем сферу в сфере – такой вот резонатор, внутри которого распространяется огромное количество электромагнитных волн разной частоты и интенсивности. Зная геометрические размеры всего этого дела, можно предположить какие резонансные частоты будут.
Резонансные частоты – это такие частоты, которые в резонаторе образуют стоячие волны, то есть узлы этих волн приходятся на поверхности, ограничивающие резонатор (поверхность земли и ионосфера). Посчитали, предположили, проверили – что-то получилось. Остальные нерезонансные волны – или поглощаются поверхностью, или улетают за пределы ионосферы, а эти резонансные – теоретически могут «гулять» внутри. Таких волн теоретически – бесконечно: волна, полуволна, четверть волна и т.д. Но на практике, из-за того, что резонатор поганый, а степень его поганости определяет параметр «добротность», то удается явно наблюдать только первые четыре гармоники: 7.8 Гц, 14 Гц, 20 Гц и 24 Гц. На графиках они обозначаются А1 – А4.

Поскольку резонатор «Земля» - это штука, как мы говорим, живая, то характеристики этой конструкции непрерывно меняются. На характер электромагнитного фона, частью которого и являются волны Шумана, влияет: солнечная активность, соответственно – время суток (ночью – ожидаемо меньше, если отбросить остальные факторы). Далее, место на поверхности – где сухо, там амплитуда менее выражена (ибо добротность в этом месте маленькая, резонатор плохой, резонанс мало выражен); координаты на глобусе – на севере – активность солнечного ветра выше, на юге менее (зато там моря и океаны, а это увеличивает качество резонанса). Возможно и другие какие-то факторы, я назвал только то, что очевидно, ну и не надо забывать про «нефизические» аспекты живого организма «Земля», и всякие «такие» вещи про «управляющее воздействие» и т.п.

Как меряются эти волны. Берется антенна, к ней подсоединяется «радиоприемник», который сканирует какой-то диапазон частот и показывает амплитуду сигнала. Соответственно, когда хотят посмотреть на резонансы Шумана, то диапазон частот узкий – 0-40 Гц. Эту картинку и показывают на этом рисунке: http://sosrff.tsu.ru/new/shm.jpg


По Х - время суток, по У – частота, а цвет указывает на амплитуду: черносиние – это на уровне помех, зеленые сильнее, желные сильно, красные – очень сильно, белые – это пики. Когда мы смотрим на этот рисунок – мы видим выраженные горизонтальные линии – это и есть резонансные частоты Шумана.
Обращаю внимание, весь электромагнитный фон имеет весьма широкий диапазон, меряется до десятков мегагерц (резонансы Шумана – герцы), и там есть тоже резонансные линии. В частности, на него можно посмотреть на этом рисунке: http://sosrff.tsu.ru/new/umf.jpg

тут измеряемый диапазон 30 МГц, и на нем мы тоже можем видеть резонансные линии, суточное колебание которых явно указывает на Солнце и связанную с этим суточную цикличность.

График Амплитуды http://sosrff.tsu.ru/?page_id=12

показывает в явном виде амплитуду электромагнитных волн на характерных частотах Шумана, так что их можно оценить количественно.

График Частоты http://sosrff.tsu.ru/?page_id=9

показывает в одном месте все четыре диапазона – зависимость резонансной частоты от времени. То есть в зависимости от времени «резонатор Земля» меняется, и соответственно меняются и частоты.

График Добротности http://sosrff.tsu.ru/?page_id=14

оценивает «качество» «резонатора Земля» от времени суток. Каждый частотный диапазон показан своим цветом. Чем выше добротность, тем более явным образом резонатор выделяет резонансные частоты, большая избирательность. Наверное, мы можем тут сказать какие-то слова про согласованность, ибо если всё несогласовано, то ни о каком резонансе говорить не приходится.
Обращаю внимание на то, что все представленные измерения производятся в одном месте - в университете Томска. В других местах планеты картина будет другой, хотя и возможно, что согласованной с этой (вернее, наверняка согласованной и весьма сильно).

Был также вопрос про критические частоты, график которых университет также приводит. Я бы не искал тут никаких «особых» смыслов, во всяком случае напрямую. В данном случае, критическая частота – это чисто геофизический термин, это максимальная частота радиоволны, которая еще отражается от ионосферы, а не пролетает сквозь нее, будучи направлена под прямым углом вверх. Нужна для целей радиопередачи, те волны, которые отражаются – они могут передавать информацию на огромные расстояния. Соответственно, эти частоты зависят от характера ионосферы, и по ним можно говорить о качестве радосвязи, о «радиопогоде» и т.п.

P.S. Это лишь чисто физический взгляд на вопрос со стороны неспециалиста в данной области. Метафизические вещи обсуждаются отдельно :-)

1