Резонансът на Шуман е явлението на резонанс на естествените електромагнитни вълни в затворен вълновод, образуван от земната повърхност и долните слоеве на йоносферата. Съществуването му е теоретично предсказано от немския физик Вилфрид Ото Шуман през 1952 г. и след това експериментално открито от него и неговите сътрудници. За да се получи правилната нагласа за разбиране на принципа на това явление, е необходимо незабавно да се подчертае, че резонансните сигнали на Шуман не са някакви независими сигнали от специално естество, генерирани от някакъв специален източник, а само сигнали, изолирани от резонансните свойства на вълновода Земя-йоносфера от общия естествен електромагнитен шум със свръхниска честота, създаден главно (но не изключително) от атмосферни електрически разряди.

Резонансът на Шуман възниква поради факта, че електромагнитните вълни, излъчвани от източник, разположен във вълновода Земя-йоносфера, многократно преминават през него, обикаляйки земното кълбо и в същото време се наслагват една върху друга, които, когато се движат в обратна посока, води до образуване на стоящи вълни при определени честоти. В повечето научнопопулярни източници този процес се илюстрира с най-простата статична двумерна диаграма, което е прекалено опростяване. Ето защо, за по-пълно и правилно разбиране на този резонанс и разбиране на някои важни детайли, нека се обърнем към триизмерните модели, вкл. към динамичен.

Най-общо принципът на резонанса на Шуман е илюстриран на фиг. 1.1. Електромагнитната вълна, създадена от източника на вибрация, започва да се разпространява равномерно във всички посоки, обикаляйки земното кълбо. В диаметрално противоположната точка - антиподът, преминал същото разстояние по някоя от дъгите по повърхността на Земята, той се среща със себе си, след което продължава да се движи, наслагвайки се върху себе си. Че. в точката на антипод се получава геометрично обръщане на вълната спрямо себе си, което до известна степен е подобно на отражението на вълна от рефлектор без загуба. Следователно би било правилно вълната, движеща се от източника към точката на обръщане, да се нарича директна, а вълната, движеща се от точката на обръщане към източника - обратна.

Ако източникът продължава да излъчва електромагнитни трептения, тогава след като вълната премине през един пълен оборот, се установява режим, при който във всяка точка на пространството между земната повърхност и йоносферата има две кохерентни вълни (т.е. имащи еднакви честота и постоянна фазова разлика), движещи се в противоположни посоки по дъгата, свързваща източника на електромагнитни трептения с неговия географски антипод. Ако в същото време те направят пълен оборот около Земята за цял брой периоди, тогава в пространството Земя-йоносфера се появява стояща вълна.

Фиг.1.1. Принцип на резонанса на Шуман

Векторът на електрическия компонент на резонанса на Шуман е насочен вертикално, така че неговата ориентация не се променя, когато се промени азимуталната посока на движение на вълната в разглеждания вълновод. В резултат на това в обратната точка и в точката на източника амплитудите на правите и обратните електрически вълни съвпадат както по величина, така и по знак, в резултат на което те се сумират и създават антивъзли. Това се потвърждава от математическия израз за сумата от предните и обратните синфазни вълни (без да се вземат предвид загубите и промените в напречното сечение на вълновода - вижте по-долу):

Sin(ωt + X) + sin(ωt - X) = 2 sin(ωt) cos(x)

sin(ωt + X) е амплитудата на права вълна с кръгова честота ω в момент t в точка X;

sin(ωt - X) е амплитудата на обратната вълна с кръгова честота ω в момент t в точка X.

Както може да се види, максималните стойности на амплитудата на дадена стояща вълна варират по оста X според косинусния закон, т.е. В краищата на полувълновите интервали има антиноди, което съответства на горната лява диаграма на фиг. 1.1. В този случай напрегнатостта на полето във всяка точка на оста X се променя във времето по синусоидален закон.

Векторът на магнитния компонент на електромагнитната вълна винаги е ортогонален на вектора на електрическата вълна, така че в този случай той ще бъде хоризонтален. В тази връзка векторите на магнитните вълни, излъчвани в точка S в диаметрално противоположни посоки, ще бъдат противофазни. Тази антифаза ще продължи до момента, в който се срещнат в точка R и ще продължи да съществува през целия цикъл на насрещно движение. Следователно в точките S и R амплитудите на правите и обратните магнитни вълни ще бъдат равни, но противоположни по знак, което ще доведе до образуването в тези точки възлистояща вълна. В този случай уравнението ще приеме формата:

Sin(ωt + X) - sin(ωt - X) = 2 cos(ωt) sin(x)

което съответства на долната лява диаграма на фиг. 1.1.

Както можете да видите, електрическите и магнитните вълни на резонанса на Шуман са изместени една спрямо друга с една четвърт от дължината в пространството и с една четвърт от периода във времето. Динамиката на процеса на формиране на компонентите на стоящата вълна е илюстрирана на фиг. 1.2. използвайки примера на втория хармоник на резонанса.

Фиг.1.2. Образуване на втори хармонични вълни на резонанса на Шуман

Отляво е електрическа вълна, отдясно е магнитна вълна. Цветовете на стоящите вълни, както и на вълните, пътуващи напред и назад, съответстват на цветовете на фиг. 1.1. Бутонът "старт" стартира анимацията, бутонът "стоп" връща диаграмата в първоначалното й статично състояние.

На фиг. 1.3. показани са триизмерни статични модели на стоящи вълни на резонанса на Шуман за първия - третия хармоник (изображенията на моделите от презентацията към доклада за преглед на служителя на ESA S.T. Redondo „Резонанс на Шуман в кухината Земя-йоносфера“ са взети като база - вижте Приложение B).

за да превключите между първия и втория/третия хармоничен модел, щракнете върху снимката

Фиг.1.3. Триизмерни модели на резонанса на Шуман

Друга особеност на резонанса на Шуман, дължаща се на геометрията на неговия вълновод, е специфичната зависимост на силата на полето от разстоянието. Ако в случай на източник на вълна, разположен в свободно пространство, тя намалява пропорционално на квадрата на разстоянието, тогава в разглеждания вълновод тя намалява за първата половина на пътя от източника до точката на обръщане и след това се увеличава , а в случай на идеален вълновод без загуби се увеличава до първоначалната стойност . Същото се случва и със силата на полето на обратната вълна. Причината за това явление е, че площта на напречното сечение на вълновода се увеличава с разстоянието от източника и обратната точка и достига максимум в средата на интервала между тях, където диаметърът на напречното сечение на вълновода е максимум (фиг. 1.4). Съответно, като се има предвид, че вълната заема целия обем на вълновода, енергийната плътност ще намалява, когато се приближи до средата на интервала.

Фиг.1.4. Зависимост на напрегнатостта на резонансното поле на Шуман от разстоянието
(за идеален вълновод)

За да се вземе предвид тази вариация в горните формули, е необходимо да се въведе допълнителен коефициент K(X)<= 1.0, принимающий максимальное значение (1.0) в точках S и R и минимальное - в середине интервала. На трехмерных диаграммах рис.1.3 влияние площади сечения волновода учтено, что видно при сравнении амплитуд.

Площта на напречното сечение на вълновода е равна на площта на пресечения конус с образуваща, равна на височината на вълновода Земя - йоносфера, и радиусите на основите, равни на RзCos(α) и RiCos( α), където Rз и Ri са съответно радиусите на Земята и йоносферата, а α е стойността на географската ширина на напречното сечение на вълновода спрямо „екватора“ - окръжност, равноотдалечена от точките на източника S и неговият антипод (обратна точка) R. Както може да се види, площта на напречното сечение се променя според косинусния закон, от което може да се направи предположението, че енергийната плътност също ще се променя според косинусния закон. Това предположение обаче изисква проверка чрез изчисление, което е извън обхвата на тази глава. Резултатите от съвременното компютърно моделиране на промените в амплитудата на магнитното поле като функция на разстоянието могат да се видят в Приложение Б. Трябва също така да се отбележи, че в повечето източници, описващи основите на резонанса на Шуман, този ефект може изобщо да не се споменава.

Може да се направи опростено изчисление на резонансните честоти на Шуман въз основа на условието, че електромагнитната вълна трябва да се побере по обиколката на земното кълбо цял брой пъти, докато няма загуби във вълновода. Като вземем това предвид, имаме следния израз за резонансната честота:

F = Cn/2πRз = 7.5n,

където n е резонансното хармонично число, C = 300 000 km/s е скоростта на светлината, Rз = 6370 km е радиусът на Земята. Броят на честотите за първите пет резонансни хармоника, изчислен по тази формула, е даден в таблицата и, както се вижда от сравнението с действителните стойности, дава грешка, която се увеличава с увеличаване на честотата. Една от причините за това е, че опростеното изчисление се основава на евклидовата геометрия, чието използване за сферични форми не е съвсем правилно. Следователно, първата стъпка в усъвършенстването на математическия модел е използването на апарата на сферичната геометрия, вкл. Полиноми на Лежандро за описание на вълни. Резултатът е следният израз за честотите:

F = (C/2πRз)√n(n+1) = 7,5 √n(n+1) Hz.

Този израз дава диапазон от честоти с още по-голяма грешка (виж таблицата). Причината е, че е валидна за вълновод с идеално проводими стени. Земната повърхност, в първо приближение, отговаря на това условие, което не може да се каже за йоносферата, загубите в която забавят скоростта на електромагнитните вълни, понижавайки резонансните честоти. В. О. Шуман взе предвид този фактор, като въведе във формулата за идеален вълновод без загуби делителя Re(σ), който е реалната част от комплексния индекс на пречупване на йоносферата, и получи следния израз:

F = √n(n+1) = √n(n+1) Hz.

Тази формула дава значително приближение на изчислените честотни стойности на серията до действителните в областта на по-високите хармоници (виж таблицата), но грешката в областта на по-ниските, особено при първия хармоник, все още остава значителна . Това се дължи на факта, че реалните стойности на индекса на пречупване на йоносферата се променят с промените в надморската височина, така че съвременният математически апарат предвижда използването на модели, които отчитат тази промяна, по-специално двустепенна (дву- надморска височина) линеен модел (за повече подробности вижте Приложение A).

Изчислени и действителни резонансни честоти на Шуман

През последните години се появиха нови, по-точни резонансни модели, изчислени на мощни компютри, например TLM (Transmission-Line Modeling). Освен това се правят опити да се използва апаратът на квантовата електродинамика за изчисления вместо класическите уравнения на Максуел. Тези области ще бъдат разгледани в отделна глава.

Действителните честоти, посочени в таблицата, са средните стойности на централните честоти на хармоничните спектри, получени от данни от голям брой измервания. Текущите стойности не са стабилни и зависят от много фактори, предимно от параметрите на йоносферата (виж фиг. 1.5).

Фиг.1.5. Вариации на честотата на първите четири хармоника на резонанса на Шуман
(данни от станцията за наблюдение в Томск)

Сензационната информация, която периодично се появява в популярни публикации, че резонансната честота уж внезапно е започнала да се увеличава, няма обективна основа, което ще бъде показано по-късно при анализа на данните от мониторинга.

На фиг. 1.6. показва типичен спектър от записани естествени електромагнитни колебания в честотната лента, съответстваща на обхвата на резонанса на Шуман (представен е хоризонталният магнитен компонент). Резонансите съответстват на пикове на спектъра при честоти f1 - f7.

Фиг.1.6. Спектър на трептене в честотната лента на резонанса на Шуман

(въз основа на илюстрация от статията на К. Шлегел и М. Фюлекруг „50 години резонанс на Шуман“)

Както можете да видите, първият хармоник има най-високи абсолютни и относителни нива на сигнала, докато с увеличаване на честотата резонансът става все по-слабо изразен, почти напълно затихващ при честоти над 60-70 Hz. Максималният излишък на резонансния сигнал при централните хармонични честоти над фона е малък. Това е следствие от ниския качествен фактор на резонатора Земя-йоносфера, поради което хармоничните спектри са замъглени в доста широка честотна лента. Амплитудите на сигнала, както и честотите, обсъдени по-горе, са нестабилни във времето. Широчината на спектъра (факторът на качеството) на сигналите също се променя. Типът типични спектрални характеристики на хармониците и примери за графики на техните амплитуди са показани на фиг. 1.7.

НЯМА ВРЪЗКА СЪС СЪРВЪРА ИЗЧАКАЙТЕ МАЛКО ИЛИ ОПИТАЙТЕ ОТНОВО ПО-КЪСНО

НЯМА ВРЪЗКА СЪС СЪРВЪРА ИЗЧАКАЙТЕ МАЛКО ИЛИ ОПИТАЙТЕ ОТНОВО ПО-КЪСНО

Фиг.D.1. Данни от мониторинговата станция на Томския държавен университет (РФ)

Горната рамка е спектрограма, F - честоти, A - амплитуди, Q - качествени фактори.
За да видите в по-голям мащаб, преместете курсора на мишката върху желаната рамка, щракнете с десния бутон и изберете опцията „отвори изображението“.

Не се предвижда публикуване на архивирани данни от мониторинга. Информацията относно алгоритмите и параметрите за обработка на сигнала също не е обхваната. Към момента на писане на този преглед станцията на Томския държавен университет е единствената официална станция за мониторинг в света, която предоставя текущи данни за резонанс на Шуман онлайн.

А. А. Деревянних, С. А. Колесник. Сезонно-дневни модели на параметрите на резонанса на Шуман в различни региони на Земята. Вести на университетите, Физика, т. 55, N8, 2012.

Геофизичната станция "Лехта" е част от структурата на отдела за геомагнитни изследвания на петербургския филиал на IZMIRAN. Намира се в село Лехта в Република Карелия, на 350 км северно от Петрозаводск. Осигурява измерване на вертикални електрически и две хоризонтални магнитни компоненти в честотния диапазон 4 - 40 Hz. Предназначен за изследване на електромагнитната среда и разпространението на радиовълни. Данните не са публично достъпни.

Ориз. D.2. гара Лехта

Вляво е сградата на гарата, в центъра е географското местоположение, вдясно е структурната схема на началния етап

Избрани публикации по проведеното изследване: . A.Melnikov, C.Price, G.Satori, M.Fullekrug. Влияние на пасажите на слънчевия терминатор върху параметрите на резонанса на Шуман. . Карл Нийл Каплер. Дългосрочно електромагнитно наблюдение в Паркфийлд, Калифорния.

Станцията за геофизична обсерватория Мошири е една от най-старите в света. Обсерваторията принадлежи на института ISEE (Институт за изследване на околната среда в космоса и Земята, Университет Нагоя, Япония). Той се намира в северната част на Хокайдо, далеч от източници на антропогенна намеса, и е предназначен да наблюдава атмосферата, йоносферата и магнитосферата. Първите експериментални измервания на резонанса на Шуман са извършени от нея още през 60-те и 70-те години на миналия век. През 90-те години в станцията е въведена цифрова обработка на сигнала, а през 2005 г. е извършена цялостна модернизация, вкл. със замяна на гигантски рамкови магнитни антени (60x43 m) с индуктивни сензори и вертикална ел. антена със сферична. През 2017 г., поради физическото влошаване на сградите и конструкциите, се планира станцията да бъде затворена с прехвърляне на оборудване и сензори за електромагнитно наблюдение на станцията Rikubetsu, също разположена в Хокайдо.

Ориз. D.5. Станция Moshiri и пример за нейните данни в сравнение с данни от други станции

Източници на илюстрация: уебсайт на лабораторията за слънчево-земна среда. Университет Нагоя и втората публикация от избрания списък по-долу

Предоставените от станцията данни са използвани в редица изследвания, вкл. в изследването на глобалната гръмотевична активност по метода на трите станции, в изследването на възможността за използване на резонанса на Шуман като предвестник на земетресения, както и в изследването на влиянието на факторите на космическото време върху параметрите на резонанса. Данните не са публично достъпни.

Избрани публикации по проведеното изследване: . A.P.Nicolaenko, E.I.Yatsevich, A.V.Shvets, M.Hayakawa, Y.Hobara. Резонансни записи на Шуман в три обсерватории и универсални и местни вариации на ULF. . А. Николаенко, А. Швец, М. Хаякава. Универсални и местни времеви вариации, извлечени от едновременни записи на резонанс на Шуман в три широко раздалечени обсерватории.

Станцията работи от началото на 2000-те години. Първоначално той измерва само два хоризонтални магнитни компонента (виж Фиг. кратко описание на сензорите), но с течение на времето беше добавен и вертикален електрически (вижте снимката на сензора на фиг.2.6). Станцията предостави отворен онлайн достъп до своите данни на IP адрес 147.175.143.11, но в момента достъпът е затворен.

Ориз. D.6. Резонансна станция на Шуман като част от обсерваторията Модра

Източник на илюстрацията: уебсайт на обсерваторията AGO Modra

Избрани публикации по проведеното изследване: . А. Ондраскова, С. Шевчик, Л. Розенберг, П. Костецки, Л. Турна, И. Кохут. Откриването на компонента на магнитното поле на собствените режими на Шуман с помощта на сензори за търсеща бобина в обсерваторията Modra. А. Ондраскова, П. Костецки, С. Шевчик, Л. Розенберг. Дългосрочни наблюдения на резонансите на Шуман в обсерваторията Modra.

Една от най-старите станции, работи от 1993 г. Намира се на 10 км от град Шопрон като част от геофизичната обсерватория на Унгарската академия на науките. Осигурява мониторинг на вертикален електрически и два хоризонтални магнитни компонента.

Ориз. D.7. Оборудване на гара Nagycenk

Източник на илюстрация: Доклади от Геофизичната обсерватория на Института за геодезични и геофизични изследвания на Унгарската академия на науките (години 2005 -2006). Геофизична обсерватория Nagycenk. Шопрон 2007 г.

Данните от мониторинга се записват в обединената геоелектромагнитна база данни на FEMA в обсерваторията Nagycenk, но не се публикуват публично онлайн.

Избрани публикации по проведеното изследване: . G. Satori, E. R. Williams, B. Zicger, R. Boldi, S. Heckman, K. Rothkin. Сравнения на дългосрочни записи на шуманов резонанс в Европа и Северна Америка.

Един пример за наскоро пуснати в експлоатация станции са станциите на Университета на Янина, разположени в Калпаки и Неохори (Гърция). На страницата са представени избрани архивни данни от тези станции Резонансни станции на Шумануебсайт на Лабораторията по електроника и телекомуникации на Университета в Янина. Виж повече кратко описание на сензора .

Ориз. D8. Фрагмент от архивни данни от станцията на университета в Янина в Калпаки, Гърция

Станцията принадлежи на университета в Тел Авив (Израел). Намира се в пустинята Негев близо до селището Мицпе Рамон близо до кратера Рамон. Той работи от края на 90-те години и осигурява измерване на вертикален електрически компонент и два хоризонтални магнитни компонента. Данните, получени от станцията, се използват активно от различни групи изследователи, но не са публично достъпни онлайн.

Ориз. D9. Сензори за електрически и магнитни компоненти на станция Мицпе Рамон

Източникът на илюстрацията е първата публикация от избрания списък по-долу.

Избрани публикации по проведеното изследване: . Колин Прайс. ELF електромагнитни вълни от мълния: резонансите на Шуман.

В селото се намира гара Мартовая. Мартовая, Харковска област на Украйна. Той е част от нискочестотната обсерватория на Харковския радиоастрономически институт. Включва два канала за измерване на хоризонтални магнитни компоненти и един канал за вертикални електрически компоненти (вижте диаграмата на фиг. D10) в диапазона 0,5 - 40 Hz.

Ориз. D10. Блокова схема на VLF комплекса на станция Мартовая

Сайтът на института е с отворен достъп дневни спектрограми на магнитни компоненти, и дневни графики на вариациите в честотата на първия режимРезонанс на Шуман. Примери за тези данни са показани на фиг. D11.

Ориз. D11. Пример за дневни спектрограми и вариации на резонансната честота на Шуман от станция Мартовая

Полярните региони са идеални места за наблюдение на резонанса на Шуман поради значителното им разстояние от гръмотевични бури, както и източници на смущения, причинени от човека. Към момента на публикуване на този преглед най-известни са три полярни станции за наблюдение на резонанса на Шуман:

Антарктическа станция в Станфордския университет (САЩ).

Намира се на височината Арривал на югозападния край на остров Рос на територията на метеорологичната станция Макмърдо, собственост на Нова Зеландия. Работи за геофизични изследвания от началото на 90-те години. Данните от наблюдението на резонанса на Шуман от тази станция са широко използвани в много изследвания.

Трябва да се отбележи, че станцията се намира в антиподната точка на Колския полуостров, където се намира домашният VLF предавател ZEUS за комуникация с подводници. От края на 80-те години станцията се използва за наблюдение на сигнала на този предавател. Подобни станции за същата цел бяха разположени в Гренландия (Sonderstromfjord), Нова Зеландия (Dunedin) и Япония (Kochi). За повече информация относно използването на VLF радио за комуникация с подводници вижте отделна публикация.

Станция на Харковския радиоастрономически институт (Украйна). Намира се на украинската антарктическа станция Академик Вернадски. Осигурява измерване на две хоризонтални магнитни компоненти в диапазона 0,01 - 300 Hz. с разделяне на честотата на два припокриващи се канала. Станцията работи от 2002 г.

Арктическа станция на обсерваторията Hornsund (Полша). Намира се на архипелага Шпицберген (Норвегия). Осигурява измерване на вертикални електрически и две хоризонтални магнитни компоненти. Работи от 2004 г. Станцията използва същото оборудване като на станция Мартовая на Харковския радиоастрономически институт. Ежедневните спектрограми на магнитните компоненти и графиките на честотните вариации на първия резонансен режим са публикувани на уебсайта на Харковския радиоастрономически институт заедно с данните от станция Мартовая на същите страници (виж по-горе).

Ориз. D12. Електрическа антена на станция Hornsund (вляво) и статистика от дългосрочен мониторинг на резонансната честота на Шуман на станция Arrival Heights (вдясно)

Източници на илюстрации са публикации от избрания списък по-долу.

Избрани публикации по проведеното изследване: . K.Schlegel, M.Fullekrug. Параметърът на резонанса на Шуман се променя по време на утаяване на високоенергийни частици. . A.V.Koloskov, N.A.Baru, O.V.Budanov, V.E.Paznukhov, Yu.M.Yampolsky. Двупозиционен (Антарктика-Украйна) мониторинг на глобалните електромагнитни резонанси на земята. . M.Neska, G.Satori, J.Szendroi, J.marianiuk, K.Nowozynski, S.Tomczyk. Наблюдение на резонанса на Шуман в полската полярна станция в Шпицберген и Централната геофизична обсерватория в Белск.

Най-често споменаваните в научни публикации станции са изброени по-горе. От началото на 2000-те години интересът към изследването на резонанса на Шуман и неговите геофизични приложения нараства и много научни организации са придобили свои собствени станции за наблюдение. Някои от тях (станцията на обсерваторията Modra, станцията Mitzpe Ramon, станциите на Университета в Янина, станцията на Харковския радиоастрономически институт и станцията Hornsund на Шпицберген) вече бяха споменати по-горе, други бяха споменати в Приложение B ( Гара Джонсън Каунти) и C ( Станция Сиера Невада). Можете да добавяте станции към именувани станции Белск(Полша), Ескдалемиур(Шотландия), индийски станции в Колката, В Аграи в Антарктида (станция Майтри), гара Каримшина(РФ, Камчатка), японска антарктическа станция Айоваи редица други. Създават се и временни станции за целенасочен мониторинг в определени географски райони, както и специализирани станции и мрежи от станции за запис на спрайтове и други оптични явления в йоносферата.

Резонанс на Шуман

Резонанс на Шумане феноменът на образуването на стоящи електромагнитни вълни с ниски и свръхниски честоти между земната повърхност и йоносферата.

Земята и нейната йоносфера са гигантски сферичен резонатор, чиято кухина е изпълнена със слабо електропроводима среда. Ако електромагнитната вълна, която възниква в тази среда след повторно обикаляне на земното кълбо, съвпада със собствената си фаза (влиза в резонанс), тогава тя може да съществува дълго време.

Математически модел

Нека разгледаме обемен резонатор, състоящ се от две концентрични проводящи сфери. Вътрешната сфера представлява повърхността на Земята, а външната сфера представлява йонизирания газ на йоносферата, разположен на височина около 80 km над земята.

Да предположим, че една електромагнитна вълна, нведнъж отразена последователно от повърхността на Земята и йоносферата, тя обикаля земното кълбо. Ако цял брой отражения се поберат върху обиколката на Земята, тогава възниква резонанс и такава вълна може да съществува дълго време. Ако приемем, че вълната се движи със скоростта на светлината с= 300 000 km/s, а обиколката на Земята е Л= 40 000 km, получаваме честота на трептене, равна на

За първите пет хармоника тази формула дава диапазон от честоти 7,5 - 15,0 - 22,5 - 30,0 - 37,5 ... Hz. Сравнявайки теоретичните честоти с честотите, получени експериментално (7,83 - 14,1 - 20,3 - 26,4 - 32,4 ... Hz), отбелязваме, че при добро съвпадение на честотата на първия хармоник грешката се увеличава нсе увеличава.

В оригиналната си работа Шуман анализира вибрациите, възникващи в резонатор със сферична кухина. В същото време той взе предвид, че земната повърхност има постоянна проводимост от около σ = 10 −3 S/m, а проводимостта на йоносферата на височини 70-90 km варира в диапазона σ = 10 −5 -10 −3 S/m. Поради това средната скорост на разпространение на електромагнитната вълна V(σ) е приблизително 20% по-малко, отколкото когато се отрази от сфера с безкрайна проводимост. За честотата нШуман получи та хармоника

което за първите пет хармоника дава 8,5 - 14,7 - 20,8 - 26,8 - 32,9 Hz.

Причини за вълни

Има няколко хипотези за появата на електромагнитни вълни в кухината Земя-йоносфера.

Хипотеза за "гръмотевична буря".

Смята се, че мълниеносните разряди са основният естествен източник на възбуждане на резонанса на Шуман. Светкавицата се държи като огромни предаватели, които излъчват електромагнитна енергия на честоти около 100 kHz. Те са причина за възбуждането на електромагнитни трептения в широк диапазон от честоти. Това явление обяснява, по мнението на повечето експерти, наличието на стабилни ултранискочестотни трептения, които практически не затихват и имат фиксирани честоти.

Характеристики

След многобройни изследвания и двойни проверки е точно определена честотата на резонанса на Шуман - 7,83 Hz. Поради вълновите процеси на плазмата вътре в Земята, пиковете се наблюдават най-ясно при честоти от приблизително 8, 14, 20, 26, 32 Hz. За основната, най-ниската честота са възможни вариации в рамките на 7-11 Hz, но в по-голямата си част през деня разпространението на резонансните честоти обикновено е в рамките на ±(0,1-0,2) Hz. Спектралната плътност на вибрациите е 0,1 mV/m.

Интензитетите на резонансните трептения и техните честоти зависят от:

История на изследването

Ефектът на стоящите вълни е открит и анализиран за първи път от Никола Тесла. Повече от пет десетилетия по-късно този ефект е изследван подробно за случая на йоносферата и по-късно става известен като „резонанс на Шуман“. Предположението за съществуването на резонанс на електромагнитни вълни в земно-йоносферното пространство е направено от професор от Мюнхенския университет V.O. Шуман през 1952 г. Той не придава никакво значение на това предположение, но публикува три статии за това. След като ги преглежда, лекарят Херберт Кьониг забелязва, че честотата на вълната, изчислена от Шуман, съвпада с диапазона на алфа вълните на човешкия мозък. Той се свързва с Шуман и двамата продължават изследването си. През същата 1952 г. те експериментално потвърдиха съществуването на такива естествени резонанси.

Проучването е продължено от Волфганг Лудвиг, който провежда експерименти в открито море и в подземни мини. V. Ludwig публикува книга за резонанса на Шуман „Информативна медицина“.

Трудностите при изучаването на вълните на Шуман се дължат на факта, че тяхното приемане изисква специално, много чувствително оборудване и подходяща среда: дори движението на дървета, животни или хора в близост до приемника може да повлияе на неговите показания.

Станциите за непрекъснат мониторинг на резонанса на Шуман се намират:

• Русия, Томск, Томски държавен университет. Данните в сайта се актуализират на всеки два часа;
• Словакия, Модра, геофизична обсерватория.

Споменавания

• Резонансът на Шуман играе важна роля в обяснението на технологията в научнофантастичната поредица „Опитите на Лейн“.
• В един от сезоните на Досиетата Х, епизод 3x03 (D.P.O.), агент Мълдър споменава резонанса на Шуман.

Бележки

1. Кристиан Шлегел, Мартин Фюлекруг: Weltweite Ortung von Blitzen: 50 Jahre Schumann-Resonanzen. Physik in unserer Zeit 33(6), S. 256-261 (2002), ISSN 0031-9252. Превод на английски: 50 години резонанс на Шуман
2. Schumann, W.O., Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist, Z. Naturforsch. 7a, 149, (1952)
3. Воланд, Х.Атмосферна електродинамика. - Springer-Verlag, Берлин, 1984 г.
4. Гражина Фосари Франц БлудорфПреход към ерата на честотите (английски).
5. В някои източници - през 1949 г.
6. W.O. Шуман, Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist 7а, 1952, SS. 149–154
7. W.O. Шуман, Über die Dämpfung der elektromagnetischen Eigenschwingnugen des Systems Erde – Luft – Ionosphäre, Zeitschrift und Naturfirschung 7а, 1952, SS. 250–252
8. W.O. Шуман, Über die Ausbreitung sehr Langer elektriseher Wellen um die Signale des Blitzes, Nuovo Cimento 9 , 1952, стр. 1116–1138. doi:10.1007/BF02782924
9. Резонанс на Шуман
10. Резонанс на Шуман
11. Добре илюстрирано проучване от Университета на Айова
12. (английски) (16 ноември 2011 г.). Посетен на 30 ноември 2011.
13. Учените са открили изтичане на светкавични вълни в космоса (руски) (30 ноември 2011 г.). Архивиран от оригинала на 9 февруари 2012 г. Посетен на 30 ноември 2011 г.

Вижте също

Zaubergesänge der Erde (немски): звукозаписи на елементарния резонанс на Шуман, гръмотевични бури и електросмог.

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Но всъщност честотите на резонанса на Шуман не се увеличават, а по-скоро намаляват. Ето няколко графики:

2007 г Четвъртият хармоник съответства (както се очаква) на 26Hz.

2010 г Четвъртият хармоник падна (средно) до 24,5 Hz

2014 г Четвъртият хармоник (средно) е 25Hz

Но не 26Hz - както трябва! И според прогнозите от минали години тези честоти трябва да се увеличат.

Така че, ако планетата Земя и пространството около нея, заедно с нашето осветително тяло, в хода на естествените процеси увеличиха честотите (и съответно хармониците на резонанса на Шуман), тогава някой или нещо „забави“ този процес. И във висшите хармоници, които отговарят за будността и енергията на човек през целия ден (това е минимум и може би дори бихме показали телепатия) - това доведе до намаляване на честотите.
Имам версия, че инсталациите са отговорни за този въпрос, най-познатата от които е HAARP:

Проектът стартира през пролетта на 1997 г. в Гакона, Аляска.

В началото на май 2013 г., поради изтичане на договора, работата на HAARP беше спряна. Очаква се сключването на нов договор, вероятно с клиент на Агенцията за напреднали изследвания в областта на отбраната на САЩ (DARPA). Очаква се през есента на 2013 г. – зимата на 2014 г. да бъдат проведени редица изследвания.

И това не е климатично оръжие или проект за изследване на северното сияние. А това е инсталация за промяна именно на честотите на резонанса на Шуман, които влияят върху бистротата на ума и интелигентността на населението на планетата. Тези. Всички сме сякаш в полусънно състояние, няма прозрения, ярки идеи, стремежи, да, просто няма желание за движение.
Ето още едно потвърждение на думите ми:

През май 2014 г. говорителят на военновъздушните сили на САЩ Дейвид Уокър каза, че командването вече няма да поддържа инсталацията и в бъдеще ще бъдат разработени други начини за контрол на йоносферата, която HAARP трябваше да изследва. Станцията ще бъде затворена през юни 2014 г. след приключването на последния изследователски проект на програмата DARPA.

Забележка: "... други начини за контрол на йоносферата " Чудя се дали са спрели да работят или продължава да излъчва? Но най-вероятно те са намерили друг начин да повлияят на йоносферата, например от сателити, това може да се направи по-ефективно и не привлича вниманието на обществеността и любознателните умове.

Известни са три инсталации:
HAARP (Аляска) - вероятно до 3600 kW (точната мощност не е известна)
EISCAT (Норвегия, Тромсьо) - 1200 kW
SPEAR (Норвегия, Longyearbyen) - 288 kW

Дори единият да е консервиран, капацитетът на останалите също е колосален.

Но това е само мое предположение, не съм 100% сигурен в това. Но вече има ясна картина и разбиране: защо просто съм приспиван от слънчеви изригвания? И не само аз. След като анализираме цялата тази информация, механизмът става ясен: увеличеният електромагнитен поток от Слънцето, който достига до Земята за малко повече от осем минути, засяга йоносферата и въвежда своите хармоници и резонанси в електромагнитния спектър между самата йоносфера и йоносферата. повърхност, честотите на резонанса на Шуман се променят или по-скоро намаляват (въпреки че това трябва да се наблюдава ясно), това засяга мозъка - той заспива.

Може би някои гурута ни казаха за това преди няколко години? За факта, че нашата Слънчева система излиза от тъмния ръкав на нашата Галактика в зона с други енергии и тези енергии ще „събудят човечеството“. Тези. радиацията вътре в галактиката ще бъде различна и ще повлияе на резонансите на Шуман и ще ги увеличи. Хората от НАСА с техните станции за изследване на космоса очевидно знаят по-добре дали този електромагнитен спектър се е променил или не... Но ако се е променил, тогава те умишлено ни „приспиват“.

Биоритмите на Земята
Нека да разгледаме биоритмите на Земята през деня от гледна точка на графики:

Това са амплитудите на основните хармоници на резонансните честоти на Шуман. Вижте кога избледняват! Те започват да избледняват в 20-00 и се „събуждат“ в 06-00. Въпреки че дневните часове на географската ширина на Томск по това време на годината са много по-широки във времето. Сега си спомнете природата. В повечето случаи при тихо време всичко се успокоява след осем вечерта (дори вятърът утихва) и природата активно се събужда след шест сутринта. Научната графика и очевидното (но неразбираемото - защо е така) - се сближиха!

Спадовете на честотата се виждат и през нощта

Определени биоритми на планетата се наблюдават и в компонентите на магнитното поле на Земята

Мнозина ще кажат, че във всичко това няма нищо свръхестествено и малко неща оказват толкова невидимо и ефективно въздействие върху човека. Но това казват тези, които не наблюдават нищо в потока на един луд работен ден. На мен не ми се струва така и смятам, че съвременната (особено затворена и военна) наука знае много повече за човека и влиянията около него.

Физикът Р. Бек по време на дистанционно облъчване установи, че мозъчните вълни на екстрасенсите съвпадат с резонансната честота на Шуман. Вълните на дясното и лявото полукълбо на човешкия мозък в такива моменти са еднакви по честота и противоположни по амплитуда, което води до образуването на стоящи вълни.Благодарение на резонанса между естествените вълни на Шуман и стоящите вълни в мозъка, човек очевидно получава достъп до колосална природна енергия.

Д-р Р. Бекер също записва мозъчна честота от 7-8 Hz за всички лечители по време на техните лечебни сесии. Тази честота беше независима от техните религиозни и духовни традиции и беше синхронизирана с вълните на Шуман както по честота, така и по фаза.Различни видове променени състояния на съзнанието (ASC) съответстват на различни нива на мозъчна активност, докато субектът запазва съзнание.

ASC се характеризира с уникална биоелектрична активност на мозъка, отразяваща състояние на задълбочено внимание, неегоцентричен, интуитивен тип мислене. Той дава на човек нов опит във философската, интелектуалната и най-важното в ирационалната сфера.

Друг учен, който се посвещава на изследването на резонанса на Шуман и неговата роля в природата, е Волфганг Лудвиг. Той се опита да изследва естествените атмосферни сигнали в здравословна среда. Но в хода на изследването разбрах, че днес атмосферата в резултат на човешката дейност съдържа толкова много електромагнитни сигнали, че това значително усложнява измерванията. Затова Лудвиг решава да проведе изследвания в открито море и след това в подземни мини. В резултат на това под земята бяха открити други електромагнитни сигнали - колебания в магнитното поле на самата Земя. Проведен е експеримент: група доброволци са поставени за три седмици в подземен бункер, където има отражатели на резонансни сигнали на Шуман. При липсата на тези сигнали учениците развиват емоционални смущения и мигрена в рамките на три седмици. След краткотрайно излагане на f = 7,83 Hz, здравето на субектите се възстановява.

Всъщност в границите на модерен град изследванията на резонанса на Шуман са невъзможни: тези вълни се заглушават от много съвременни материали, например бетон, и се анулират в райони с гъсти високи сгради. В земни условия липсата им се усеща особено остро от възрастни, хронично болни и вегетативно чувствителни хора.

Циклоните и фронталните участъци в атмосферата генерират електромагнитни вълни също в диапазона 7-13 Hz. Те, разпространявайки се в глобалния резонатор Земя-йоносфера, служат като предвестници на буря за много представители на биосферата.

НАСА и ЦУП - Руският център за контрол на мисиите - от самото начало на изследването на космоса отбелязват, че астронавтите и космонавтите се връщат на Земята психологически депресирани. „Космическата болест“ беше мистерия. Днес е установено, че в открития космос вълни на Шуман няма. Това може да причини главоболие, дезориентация, гадене, световъртеж и др., поради което съвременните космически кораби са оборудвани с генератори на вълни на Шуман.

Учението на древен Китай твърди, че за здраве и дълголетие човек се нуждае от две енергии от околната среда – земна и космическа. В този случай и двете енергии трябва да бъдат балансирани. Когато сравнява това твърдение с експерименти, Лудвиг корелира силния сигнал на резонанса на Шуман с мъжката енергия ян, а слабият геомагнитен сигнал е с женска енергия ин.

Въз основа на резултатите от своята работа и работата на д-р Якоби от университета в Дюселдорф, В. Лудвиг написа книгата „Информативна медицина“. Авторът отбелязва, че проведеното изследване потвърждава истинността на древното китайско учение - за хармоничното и здравословно съществуване на всички живи същества е необходим Естествен фон, включващ едновременното влияние на Земята и Небето, които са формирали Човека на Земята. Едностранното излагане на някой от тях води до дисбаланс в организма, липса на жизненост, загуба на мозъчна активност и в резултат на това здравословни проблеми.Така че фактът на повишаване на нивото на електромагнитния фон в средата на човешката дейност, в непосредствена близост до него, е особено тревожен.

Изследванията на ритмите на БИОСФЕРАТА показват, че в процеса на еволюция живите системи са усвоили основните ритми на външната среда и са развили изключително чувствителен механизъм за реагиране на промените в нейните параметри. ТОВА ОСИГУРЯВА КАКТО ПОСТОЯННОТО ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НА ВСИЧКИ ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМА, ТАКА И ХАРМОНИЧНОТО СЪОТВЕТСТВИЕ НА ЦЕЛИЯ ОРГАНИЗЪМ С УСЛОВИЯТА НА ВЪНШНАТА СРЕДА.

Учените, работещи по този проблем, се присъединиха към Международното общество по биометеорология. През 1969 г. тя организира комисия за изследване на „Биологичните ефекти на бързите и бавните частици и извънземните фактори“. Неговите членове включваха учени F.A. Браун, Джорджи Пикарди и Мишел Гокилен. Вълните на Шуман също се предлагат да се използват като „изцяло земен“ термометър за наблюдение на глобалното затопляне на планетата. Това явление се свързва с пряка връзка между температурата на въздуха и неговата електрическа проводимост: колкото по-висока е електрическата проводимост на въздуха, толкова по-висока е резонансната честота на Шуман.