2024-02-12
Таблица гармоник резонанса Шумана
Между поверхностью Земли и ионосферой существует канал, по которому хорошо распостраняется электромагнитная волна.
Огибая всю нашу планету она образует своеобразный замкнутый волновод со своей резонансной частотой,
которая была экспериментально обнаружена немецким физиком В.О. Шуманом в 1952—1954 годах.
В своих работах Шуман предлагал простую формуду для определения как основной резонансной частоты (первой гармоники), так и более высоких гармоник [1]:
\[ f_{SH} \approx 6\cdot \sqrt{n (n + 1)}, \quad (Hz) \]
где: \(n\) — номер гармоники.
В следующей таблице представлены значения первых тридцати гармоник резонансных частот Шумана, согласно этой формуле.
| Номер гармоники | Частота, Гц |
| 1 | 8.5 |
| 2 | 14.7 |
| 3 | 20.8 |
| 4 | 26.8 |
| 5 | 32.9 |
| 6 | 38.9 |
| 7 | 44.9 |
| 8 | 50.9 |
| 9 | 56.9 |
| 10 | 62.9 |
| 11 | 68.9 |
| 12 | 74.9 |
| 13 | 80.9 |
| 14 | 86.9 |
| 15 | 93 |
| 16 | 99 |
| 17 | 105 |
| 18 | 111 |
| 19 | 117 |
| 20 | 123 |
| 21 | 129 |
| 22 | 135 |
| 23 | 141 |
| 24 | 147 |
| 25 | 153 |
| 26 | 159 |
| 27 | 165 |
| 28 | 171 |
| 29 | 177 |
| 30 | 183 |
Примечание.
Альтернативный взгляд на частоты Шумана, в котором ионосфера Земли рассматривается, как параметрический конденсатор, представлен здесь.
Исходя из этого исследования, частотный ряд получается примерно следующий: 8, 14, 20, 26, 32 (и так далее) Гц.
Там также объясняется появление в спектре частот ниже 8 Гц.
Источником волн резонанса Шумана является глобальная грозовая активность, а электромагнитные волны излучаются из каналов молнии с некоторой вертикальной составляющей переноса заряда.
Учитывая, что каждую секунду на планете возникает от 50 до 100 молний, фоновое поле резонанса Шумана присутствует в атмосфере постоянно.
Атмосфера для сверхдлинных волн, к которым относятся частоты Шумана, имеет очень малое затухание (0.1 дБ/Мм или 1 дБ на 10000 км).
Поэтому волны чрезвычайно низких частот от молний в любой точке планеты способны распространяться в любое другое место за счет естественного волновода, образованного ионосферой и поверхностью Земли.
Спектральная плотность колебаний составляет 0.1 мВ/м.
Интенсивность резонансных колебаний и их частоты зависят от:
- времени суток – ночью амплитуда резонансных волн меньше в 5-10 раз (из-за уменьшения скорости расхода воды в океанском конвейере);
- времени года – в летние месяцы (с мая по август в Северном полушарии) частоты резонансов повышаются; в Южном полушарии повышение частот резонансов происходит с ноября по февраль;
- места нахождения на земном шаре – волны Шумана наиболее отчетливо выражены вблизи мировых очагов гроз: Африка, Южная Америка, Индонезия, Индия. В приполярных регионах амплитудные пики на этих частотах уже не столь выражены;
- солнечной активности – во время магнитных бурь их интенсивность возрастает на 15%. Есть случаи возбуждения частот в 12500 Гц, что соответствует движению ядра земли на глубине 3.6 км от центра ядра земли;
- скорости расхода воды в океанском конвейере;
- фаз луны;
- периодов солнечной активности.
В мире работает несколько станций по определению текущего состояния частот Шумана.
Одна из них работает в Томском государственном университете [2].