Резонансом Шумана называется явление резонанса природных электромагнитных волн в замкнутом волноводе, образованном земной поверхностью и нижними слоями ионосферы. Его существование было теоретически предсказано немецким физиком Вильфридом Отто Шуманом в 1952 году и потом экспериментально обнаружено им же и его сподвижниками. Для правильного настроя на понимание принципа данного явления необходимо сразу же сделать акцент на том, что сигналы резонанса Шумана - это не какие-то самостоятельные сигналы особой природы, генерируемые неким особым источником, а всего лишь сигналы, выделяемые резонансными свойствами волновода Земля-ионосфера из общего природного сверхнизкочастотного электромагнитного шума, создаваемого преимущественно (но не единственно) атмосферными электрическими разрядами.

Резонанс Шумана возникает вследствие того, что электромагнитные волны, излучаемые источником, находящимся в волноводе Земля - ионосфера, многократно проходят по нему, огибая земной шар, и при этом накладываются друг на друга, что при встречном движении приводит на определенных частотах к образованию стоячих волн. В большинстве научно-популярных источников этот процесс иллюстрируется простейшей статической двумерной схемой, что является чрезмерным упрощением. Поэтому для более полного и корректного представления о данном резонансе и понимания некоторых важных деталей обратимся к трехмерным моделям, в т.ч. к динамическим.

В общем виде принцип резонанса Шумана иллюстрируется рис.1.1. Электромагнитная волна, созданная источником колебаний, начинает распространяться равномерно во все стороны, обтекая земной шар. В диаметрально противоположной точке - антиподе, пройдя по любой из дуг вдоль поверхности Земли одно и то же расстояние, она встречается сама с собой, после чего продолжает двигаться, накладываясь сама на себя. Т.о. в точке - антиподе происходит геометрический реверс волны по отношению к самой себе, что, в определенной степени, аналогично отражению волны от отражателя без потерь. Поэтому будет корректно назвать волну, движущуюся от источника к точке реверса, прямой, а движущуюся от точки реверса к источнику - обратной.

Если источник продолжает излучать электромагнитные колебания, то после прохождения волной одного полного оборота устанавливается режим, при котором в любой точке пространства между земной поверхностью и ионосферой присутствуют две когерентные волны (т.е. имеющие одну и ту же частоту и постоянную разность фаз), двигающиеся во встречных направления вдоль дуги, соединяющей источник электромагнитных колебаний с его географическим антиподом. Если при этом они делают полный оборот вокруг Земли за целое число периодов, то в пространстве Земля - ионосфера возникает стоячая волна.

Рис.1.1. Принцип резонанса Шумана

Вектор электрической компоненты резонанса Шумана направлен вертикально, поэтому его ориентация не изменяется при изменении азимутального направления движения волн в рассматриваемом волноводе. В результате в точке реверса и в точке источника амплитуды прямой и обратной электрических волн совпадают как по величине, так и по знаку, вследствие чего суммируются и создают пучности . Это подтверждается математическим выражением для суммы прямой и обратной синфазных волн (без учета потерь и изменения сечения волновода - см. ниже):

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

sin(ωt + X) - амплитуда прямой волны c круговой частотой ω в момент t точке X;

sin(ωt - X) - амплитуда обратной волны c круговой частотой ω в момент t в точке X.

Как видно, максимальные значения амплитуд данной стоячей волны изменяются вдоль оси X по закону косинуса, т.е. на концах полуволновых интервалов располагаются пучности, что соответствует левой верхней диаграмме рис.1.1. При этом напряженность поля в каждой точке оси X меняется во времени по синусоидальному закону.

Вектор магнитной составляющей электромагнитной волны всегда ортогонален вектору электрической, поэтому в данном случае будет горизонтален. В связи с этим векторы магнитных волн, излучаемых в точке S в диаметрально противоположных направлениях, будут противофазны. Эта противофазность сохранится и до момента их встречи в точке R и будет сохраняться далее в течение всего цикла встречного движения. Поэтому в точках S и R амплитуды прямой и обратной магнитной волны будут равны, но противоположны по знаку, что приведет к образованию в данных точках узлов стоячей волны. При этом уравнение примет вид:

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

что соответствует левой нижней диаграмме рис.1.1.

Как видно, электрическая и магнитная волна резонанса Шумана сдвинуты относительно друг друга на четверть длины в пространстве и на четверть периода во времени. Динамика процесса формирования компонентов стоячей волны иллюстрируется рис.1.2. на примере второй гармоники резонанса.

Рис.1.2. Формирование волн второй гармоники резонанса Шумана

Слева - электрическая волна, справа - магнитная. Цвета стоячих, а также прямой и обратной бегущих волн соответствуют цветам рис. 1.1. Кнопка «пуск» запускает анимацию, кнопка «стоп» возвращает диаграмму в исходное статическое состояние.

На рис.1.3. показаны трехмерные статические модели стоячих волн резонанса Шумана для первой - третьей гармоник (за основу взяты изображения моделей из презентации к обзорному докладу сотрудника ЕКА С.Т.Редондо «Резонанс Шумана в полости Земля - ионосфера» - см. приложение B).

для переключения между моделями первой и второй/третьей гармоник кликните по рисунку

Рис.1.3. Трехмерные модели резонанса Шумана

Еще одной особенностью резонанса Шумана, обусловленной геометрией его волновода, является специфическая зависимость напряженности поля от расстояния. Если в случае источника волн, находящегося в свободном пространстве, она убывает пропорционально квадрату расстояния, то в рассматриваемом волноводе она первую половину пути от источника к точке реверса убвает, а далее - возрастает, причем, в случае идеального волновода без потерь, возрастает до первоначального значения. То же происходит и с напряженностью поля обратной волны. Причина данного явления заключается в том, что площадь поперечного сечения волновода растет по мере удаления от источника и точки реверса и достигает максимума в середине интервала между ними, где диаметр сечения волновода максимален (рис.1.4). Соответственно, учитывая, что волна занимает весь объем волновода, плотность энергии будет уменьшаться по мере приближения к середине интервала.

Рис.1.4. Зависимость напряженности поля резонанса Шумана от расстояния
(для идеального волновода)

Для учета данной вариации в приведенных выше формулах и необходимо ввести дополнительный коэффициент 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.

Площадь поперечного сечения волновода равна площади усеченого конуса с образующей, равной высоте волновода Земля - ионосфера, и радиусами оснований, равными RзCos(α) и RиCos(α), где Rз и Rи - радиусы Земли и ионосферы соответственно, а α - значение значение географической широты сечения волновода относительно «экватора» - окружности, равноудаленной от точек источника S и его антипода (точки реверса) R. Как видно, площадь поперечного сечения изменяется по косинусоидальному закону, из чего можно было бы сделать предположение, что и плотность энергии также будет изменяться по косинусоидальному закону. Однако данное предположение требует проверки расчетом, что выходит за рамки настоящей главы. Результаты современного компьютерного моделирования изменения амплитуды магнитного поля в зависимости от расстояния можно посмотреть в приложении B . Следует также отметить, что в большинстве источников, описывающих основы резонанса Шумана, данный эффект может вообще не упоминаться.

Упрощенный расчет частот резонанса Шумана может быть сделан исходя из условия, что электромагнитная волна должна укладываться на длине окружности земного шара целое число раз, при этом потери в волноводе отсутствуют. С учетом этого имеем следующее выражение для частоты резонанса:

F = Cn/2πRз = 7.5n,

где n - номер гармоники резонанса, С = 300000 км/с - скорость света, Rз = 6370 км - радиус Земли. Ряд частот для первых пяти гармоник резонанса, вычисленных по данной формуле, приведен в таблице, и, как видно из сравнения с фактическими значениями, дает погрешность, возрастающую с ростом частоты. Одна из причин этого заключается в том, что упрощенный расчет базируется на евклидовой геометрии, использование которой для сферических форм не совсем корректно. Поэтому первым шагом в совершенствовании математической модели является использование аппарата сферической геометрии, в т.ч. полиномов Лежандра для описания волн. Результатом является следующее выражение для частот:

F = (C/2πRз)√n(n+1) = 7.5 √n(n+1) Гц.

Данное выражение дает ряд частот с еще большей погрешностью (см. таблицу). Причина заключается в том, что оно справедливо для волновода с идеально токопроводящими стенками. Поверхность Земли в первом приближении удовлетворяет этому условию, чего не скажешь об ионосфере, потери в которой замедляют скорость электромагнитных волн, понижая частоты резонанса. В.О.Шуман учел данный фактор, введя в формулу для идеального волновода без потерь делитель Re(σ), представляющий собой действительную часть комплексного показателя рефракции ионосферы, и получил следующее выражение:

F = √n(n+1) = √n(n+1) Гц.

Данная формула дает существенное приближение расчетных значений частот ряда к фактическим в области высших гармоник (см. таблицу), но погрешность в области низших, особенно на первой гармонике, все еще остается значительной. Это обусловлено тем, что реальные значения показателя рефракции ионосферы изменяются с изменением высоты, поэтому современный математический аппарат предусматривает использование моделей, учитывающих данное изменение, в частности, двухступенчатой (двухвысотной) линейной модели (подробнее см. в приложении А).

Расчетные и фактические частоты резонанса Шумана

В последние годы появляются новые, более точные модели резонанса, расчитываемые на мощных ЭВМ, например, TLM (Transmission-Line Modelling). Кроме того, делаются попытки применить для расчета вместо классических уравнений Максвелла аппарат квантовой электродинамики. Данные направления будут рассмотрены в отдельной главе.

Указанные в таблице фактические частоты являются средними значениями центральных частот спектров гармоник, полученными по данным большого числа измерений. Текущие значения не являются стабильными и зависят от многих факторов, в первую очередь от параметров ионосферы (см. рис. 1.5).

Рис.1.5. Вариации частот первых четырех гармоник резонанса Шумана
(данные Томской станции мониторинга)

Периодически появляющиеся в популярных публикациях сенсационные сведения о том, что частота резонанса, якобы, неожиданно пошла в рост, не имеют под собой никаких объективных оснований, что будет показано далее при анализе данных мониторинга.

На рис. 1.6. приведен типичный спектр регистрируемых естественных электромагнитных колебаний в полосе частот, соответствующих диапазону резонанса Шумана (представлена горизонтальная магнитная составляющая). Резонансам соответствуют пики спектра на частотах f1 - f7.

Рис.1.6. Спектр колебаний в полосе частот резонанса Шумана

(за основу взята иллюстрация из статьи К.Шлегеля и М.Фюллекруга «50 лет резонансу Шумана»)

Как видно, наибольшим абсолютным и относительным уровнями сигнала обладает первая гармоника, при этом с повышением частоты резонанс становится все менее выраженным, практически полностью затухая на частотах выше 60-70 Гц. Максимальное превышение сигнала резонанса на центральных частотах гармоник над фоном невелико. Это является следствием невысокой добротности резонатора Земля-ионосфера, из-за чего чего спектры гармоник размыты в достаточно широкой полосе частот. Амплитуды сигналов, также, как рассмотренные выше частоты, нестабильны во времени. Изменяется также ширина спектра (добротность) сигналов. Вид типовой спектральной характеристики гармоник и примеры графиков их амплитуд приведены на рис. 1.7.

ОТСУТСТВУЕТ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕРВЕРУ НЕМНОГО ПОДОЖДИТЕ ИЛИ ПОВТОРИТЕ ПОПЫТКУ ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ

ОТСУТСТВУЕТ ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕРВЕРУ НЕМНОГО ПОДОЖДИТЕ ИЛИ ПОВТОРИТЕ ПОПЫТКУ ЧЕРЕЗ НЕКОТОРОЕ ВРЕМЯ

Рис.D.1. Данные станции мониторинга Томского Государственного Университета (РФ)

Верхний кадр - спектрограмма, F - частоты, A - амплитуды, Q - добротности.
Для просмотра в увеличенном масштабе наведите курсор мыши на нужный кадр, нажмите правую кнопку и выберите опцию «открыть изображение».

Публикация архивных данных мониторинга не предусмотрена. Сведения об алгоритмах и параметрах обработки сигналов также не освещаются. На момент написания данного обзора станция Томского Государственного Университета является единственной в мире официальной станцией мониторинга, предоставляющей текущие данные резонанса Шумана в режиме он-лайн.

А.А.Деревянных, С.А.Колесник. Сезонно-суточные закономерности параметров шумановских резонансов в разных регионах Земли. Известия ВУЗов, Физика, т.55, N8, 2012 г. .

Геофизическая станция «Лехта» входит в структуру отдела геомагнитных исследований Санкт-Петербургского отделения ИЗМИРАН. Расположена в с.Лехта Республики Карелия, в 350 км севернее Петрозаводска. Обеспечивает измерение вертикальной электрической и двух горизонтальных магнитных компонент в диапазоне частот 4 - 40 Гц. Предназначена для исследования электромагнитной обстановки и распространения радиоволн. Данные в открытом доступе не предоставляются.

Рис. D.2. Станция «Лехта»

Слева - здание станции, в центре - географическое расположение, справа - структурная схема начального этапа

Избранные публикации по проведенным исследованиям: . A.Melnikov, C.Price, G.Satori, M.Fullekrug. Infuence of solar terminator passages on Schumann resonance parameters. . Karl Neil Kappler. Long Term Electromagnetic Monitoring at Parkfield, CA.

Станция геофизической обсерватории Moshiri - одна из старейших в мире. Обсерватория принадлежит институту ISEE (Institute for Space-Earth Environmental Research, Университет Нагои, Япония). Она расположена в северной части острова Хоккайдо, на удалении от источников антропогенных помех и предназначена для мониторинга атмосферы, ионосферы и магнитосферы. Первые экспериментальные измерения резонанса Шумана проводились ей еще в 60-е - 70-е годы прошлого века. В 90-х годах на станции была внедрена цифровая обработка сигналов, а в 2005 году проведен полный апгрейд, в т.ч. с заменой гигантских рамочных магнитных антенн (60х43 м) на индуктивные датчики и вертикальной штыревой электрической антенны на сферическую. В 2017 г. в связи с физическим износом зданий и сооружений планируется закрытие станции с переносом оборудования и датчиков электромагнитного мониторинга на станцию Rikubetsu, также расположенную на Хоккайдо.

Рис. D.5. Станция Moshiri и пример ее данных в сравнении с данными других станций

Источники иллюстрации: сайт Solar-Terrestrial Environment Laboratory. Nagoya University и вторая публикация из нижеприведенного перечня избранных

Данные, предоставляемые станцией, использовались в целом ряде исследований, в т.ч. в исследовании глобальной грозовой активности методом трех станций, в исследовании возможности использования резонанса Шумана в качестве предвестника землетрясений, а также в исследовании влияния на параметры резонанса факторов космической погоды. Данные в открытом доступе не предоставляются.

Избранные публикации по проведенным исследованиям: . A.P.Nickolaenko, E.I.Yatsevich, A.V.Shvets, M.Hayakawa, Y.Hobara. Schumann-resonance records at three observatories and ULF universal- and local-time variations. . A.Nikolaenko, A.Shvets, M.Hayakawa. Universal and local time variations deduced from simultaneous Schumann resonance records at three widely separated observatories.

Станция функционирует с начала 2000-х годов. Первоначально она измеряла только две горизонтальные магнитные компоненты (см. краткое описание датчиков ), но со временем добавилась также вертикальная электрическая (см. фото датчика на рис.2.6) . Станция предоставляла открытый он-лайн доступ к своим данным по IP-адресу 147.175.143.11, однако в настоящее время доступ закрыт.

Рис. D.6. Станция резонанса Шумана в составе Модраской обсерватории

Источник иллюстрации: сайт Модраской обсерватории AGO

Избранные публикации по проведенным исследованиям: . A.Ondraskova, S.Sevcik, L.Rosenberg, P.Kostecky, L.Turna, I.Kohut. The detection of magnetic field component of Schumann eigenmodes using search coil sensors at Modra observatory . A.Ondraskova, P.Kostecky, S.Sevcik, L.Rosenberg. Long-term observations of Schumann resonances at Modra Observatory.

Одна из старейших станций, функционирует с 1993 года. Расположена в 10 км от города Sopron в составе геофизической обсерватории Венгерской Академии Наук. Обеспечивает мониторинг вертикальной электрической и двух горизонтальных магнитных компонент.

Рис. D.7. Оборудование станции Nagycenk

Источник иллюстрации: Geophysical Observatory Reports of The Geodetic And Geophysical Research Institute of The Hungarian Academy of Sciences (years 2005 -2006). Nagycenk Geophysical Observatory. Sopron 2007.

Данные мониторинга записываются в единую базу геоэлектромагнитных данных FEMA обсерватории Nagycenk, но в открытом он-лайн доступе не публикуются.

Избранные публикации по проведенным исследованиям: . G.Satori, E.R.Williams, B.Zicger, R.Boldi, S.Heckman, K.Rothkin. Comparisons of long-term Schumann resonance records in Europe and North America.

Одним из примеров недавно запущенных в эксплуатацию станций могут служить станции Университета Иоаннина, размещенные в Kalpaki и Neochori (Греция). Выборочные архивные данные этих станций представлены на странице Schumann Resonance Stations сайта лаборатории электроники и телекоммуникаций Университета Иоаннина. См. дополнительно краткое описание датчика .

Рис. D8. Фрагмент архивных данных станции Университета Иоаннина в Kalpaki, Греция

Станция принадлежит Университету Тель-Авива (Израиль). Она расположена в пустыне Негев недалеко от поселения Мицпе Рамон возле кратера Рамон. Функционирует с конца 90-х годов и обеспечивает измерение вертикальной элетрической и двух горизонтальных магнитных компонент. Данные, получаемые станцией, активно используются различными группами исследователей, но в открытом он-лайн доступе не предоставляются.

Рис. D9. Дачтчики электрической и магнитной компонент станции Mitzpe Ramon

Источник иллюстрации - первая публикация из приведенного ниже списка избранных.

Избранные публикации по проведенным исследованиям: . Colin Price. ELF Electromagnetic Waves from Lightning: The Schumann Resonances.

Станция Мартовая расположена в с. Мартовая Харьковской области Украины. Входит в состав низкочастотной обсерватории Харьковского Радиоастрономического Института. Включает два канала измерения горизонтальных магнитных компонент и один канал вертикальной электрической компоненты (см. схему на рис.D10) в диапазоне 0,5 - 40 Гц.

Рис. D10. Структурная схема СНЧ-комплекса станции Мартовая

На сайте института в открытом доступе представлены суточные спектрограммы магнитных компонент , а также суточные графики вариаций частоты первой моды резонанса Шумана. Примеры этих данных приведены на рис. D11.

Рис. D11. Пример суточных спектрограмм и вариаций частоты резонанса Шумана со станции Мартовая

Полярные области являются идеальными местом для наблюдения за резонансом Шумана в связи с их значительной удаленностью от гроз, а также от источников антропогеннных помех. На момент публикации данного обзора наиболее известными являются три полярных станции мониторинга резонанса Шумана:

Антарктическая станция Стэнфордского Университета (США) .

Расположена на возвышенности Arrival Heights юго-западной оконечности острова Росса на территории метеостанции McMurdo, принадлежащей Новой Зеландии. Функционирует в целях геофизических исследований с начала 90-х годов. Данные мониторинга резонанса Шумана этой станции широко использовались во многих исследованиях.

Примечательно, что станция расположена в точке антипода Кольскому полуострову, где находится отечественный СНЧ-передатчик ЗЕВС для связи с подводными лодками. С конца 80-х годов станция использовалась для мониторинга сигнала данного передатчика. Аналогичные станции с той же целью были развернуты в Гренландии (Sonderstromfjord), Новой Зеландии (Dunedin) и Японии (Kochi). Более подробно об использовании СНЧ-радиодиапазона для связи с подводными лодками см. в отдельной публикации.

Станция Харьковского Радиоастрономического Института (Украина) . Расположена на украинской антарктической станции Академик Вернадский. Обеспечивает измерение двух горизонтальных магнитных компонент в диапазоне 0,01 - 300 Гц. с разделением частот на два перекрывающихся канала. Станция функционирует с 2002 года.

Арктическая станция обсерватории Hornsund (Польша) . Расположена на архипелаге Шпицберген (Норвегия). Обеспечивает измерение вертикальной электрической и двух горизональных магнитных компонент. Функционирует с 2004 года. На станции используется такое же оборудование, что и на станции Мартовая Харьковского Радиоастрономического Института. Суточные спектрограммы магнитных компонент и графики вариаций частоты первой моды резонанса публикуются на сайте Харьковского Радиоастрономического Института вместе с данными станции Мартовая на тех же страницах (см. выше).

Рис. D12. Электрическая антенна станции Hornsund (слева) и статистика многолетнего мониторинга частоты резонанса Шумана на станции Arrival Heights (справа)

Источники иллюстрации - публикации из приведенного ниже списка избранных.

Избранные публикации по проведенным исследованиям: . K.Schlegel, M.Fullekrug. Schumann resonance parameter changes during high-energy particle precipitation. . А.В.Колосков, Н.А.Бару, О.В.Буданов, В.Е.Пазнухов, Ю.М.Ямпольский. Двухпозиционный (Антарктида-Украина) мониторинг глобальных электромагнитных резонанансов земли. . M.Neska, G.Satori, J.Szendroi, J.marianiuk, K.Nowozynski, S.Tomczyk. Schumann Resonance Observation in Polish Polar Station at Spitsbergen and Central Geophysical Observatory in Belsk.

Выше были перечислены станции, наиболее часто упоминаемые в научных публикациях. С начала 2000-х годов интерес к исследованию резонанса Шумана и его геофизическим приложениям растет, и многие научные организации обзаводятся собственными станциями мониторинга. Некоторые из них (станция Модраской обсерватории, станция Mitzpe Ramon, станции Университета Иоаннина, станция Харьковского Радиоастрономического Института и станция Hornsund на Шпицбергене) были уже упомянуты выше, другие упоминались в Приложении B (станция Johnson County ) и C (станция Сьерра-Невада ). К названным станциям можно добавить станции Belsk (Польша), Eskdalemiur (Шотландия), индийские станции в Калькутте , в Агре и в Антарктике (станция Maitri ), станцию Карымшина (РФ, Камчатка), японскую антарктическую станцию Syowa и целый ряд других. Создаются также временные станции для целевого мониторинга в определенных географических районах, а также специализированные станции и сети станций для регистрации спрайтов и других оптических явлений в ионосфере.

Резонанс Шумана

Резона́нсом Шу́мана называется явление образования стоячих электромагнитных волн низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой .

Земля и её ионосфера - это гигантский сферический резонатор, полость которого заполнена слабоэлектропроводящей средой. Если возникшая в этой среде электромагнитная волна после огибания земного шара снова совпадает с собственной фазой (входит в резонанс), то она может существовать долгое время.

Математическая модель

Рассмотрим объёмный резонатор, состоящий из двух концентрических проводящих сфер . Внутренняя сфера представляет собой поверхность Земли, а внешняя - ионизированный газ ионосферы, находящийся на высоте около 80 км над землёй.

Предположим, что электромагнитная волна, n раз отражаясь попеременно от поверхности Земли и ионосферы, огибает земной шар. Если на окружности Земли укладывается целое число отражений, то возникает резонанс, и такая волна может существовать продолжительное время. Считая, что волна распространяется со скоростью света с = 300 000 км/с, а окружность Земли составляет L = 40 000 км, получим частоту колебаний, равную

Для первых пяти гармоник эта формула даёт ряд частот 7,5 - 15,0 - 22,5 - 30,0 - 37,5 … Гц. Сравнивая теоретические частоты с частотами, полученными экспериментально (7,83 - 14,1 - 20,3 - 26,4 - 32,4 … Гц), заметим, что при хорошем совпадении частоты первой гармоники ошибка с ростом n увеличивается.

В своей оригинальной работе Шуман проанализировал колебания, возникающие в сферическом объёмном резонаторе. При этом он учитывал, что поверхность земли имеет постоянную проводимость около σ = 10 −3 См/м, а проводимость ионосферы на высотах 70-90 км меняется в пределах σ = 10 −5 -10 −3 См/м. Из-за этого средняя скорость распространения электромагнитной волны V (σ) примерно на 20 % меньше, чем при отражении от сферы с бесконечной проводимостью. Для частоты n -й гармоники Шуман получил

что для первых пяти гармоник даёт 8,5 - 14,7 - 20,8 - 26,8 - 32,9 Гц.

Причины возникновения волн

Существует несколько гипотез возникновения электромагнитных волн в полости Земля-ионосфера.

«Грозовая» гипотеза

Разряды молнии, как полагают, являются первичным естественным источником возбуждения резонанса Шумана. Молнии ведут себя как огромные передатчики, которые излучают электромагнитную энергию на частотах около 100 кГц. Они-то и являются причиной возбуждения электромагнитных колебаний в широком диапазоне частот. Данным явлением и объясняется, по мнению большинства специалистов, наличие устойчивых сверхнизкочастотных колебаний, которые практически не затухают и имеют фиксированные частоты.

Характеристики

После многочисленных исследований и перепроверок была точно определена частота резонанса Шумана - 7,83 Гц. Из-за волновых процессов плазмы внутри Земли наиболее чётко наблюдаются пики на частотах примерно 8, 14, 20, 26, 32 Гц. Для основной, самой низкой частоты, возможны вариации в пределах 7-11 Гц, но большей частью в течение суток разброс резонансных частот обычно лежит в пределах ±(0,1-0,2) Гц. Спектральная плотность колебаний составляет 0,1 мВ/м.

Интенсивности резонансных колебаний и их частоты зависят:

История исследований

Впервые эффект стоячих волн был обнаружен и проанализирован Николой Тесла . Спустя пять с лишним десятилетий этот эффект был подробно исследован для случая ионосферы и позднее стал известен как «резонанс Шумана». Предположение о существовании резонанса электромагнитных волн в пространстве Земля-ионосфера высказал профессор Мюнхенского университета В.О. Шуман в 1952 году . Какого-либо значения этому предположению он не придал, но опубликовал о нём три статьи . Ознакомившись с ними, врач Герберт Кёниг (Herbert König) обратил внимание на совпадение частоты волны, рассчитанной Шуманом, с диапазоном альфа-волн человеческого мозга. Он связался с Шуманом и они продолжили исследования. В том же 1952 году они экспериментально подтвердили существование таких естественных резонансов.

Продолжил изучение Вольфган Людвиг, проводивший эксперименты в открытом море и в подземных шахтах. В. Людвиг выпустил книгу о резонансе Шумана «Информативная медицина».

Затруднения в исследовании волн Шумана обусловлены тем, что для их приёма требуется специальная очень чувствительная аппаратура и соответствующая окружающая обстановка: даже движение деревьев, животных или людей рядом с приёмником может повлиять на его показания .

Станции для постоянного наблюдения за резонансом Шумана располагаются:

• Россия, г. Томск , Томский государственный университет . Данные на сайте обновляются каждые два часа;
• Словакия, г. Модра , геофизическая обсерватория .

Упоминания

• Резонанс Шумана играет важную роль в объяснении технологии в научно-фантастическом сериале Эксперименты Лэйн .
• В одном из сезонов X-Files в серии 3x03(D.P.O.) агент Малдер упоминает резонанс Шумана.

Примечания

1. Kristian Schlegel, Martin Füllekrug: Weltweite Ortung von Blitzen: 50 Jahre Schumann-Resonanzen . Physik in unserer Zeit 33(6), S. 256-261 (2002), ISSN 0031-9252 . Английский перевод: 50 Years of Schumann Resonance
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. Volland, H. Atmospheric Electrodynamics. - Springer-Verlag, Berlin, 1984.
4. Grazyna Fosar and Franz Bludorf Transition to the age of frequencies (англ.) .
5. В некоторых источниках - в 1949 году.
6. W.O. Schumann, Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist 7a , 1952, SS. 149–154
7. W.O. Schumann, Über die Dämpfung der elektromagnetischen Eigenschwingnugen des Systems Erde – Luft – Ionosphäre , Zeitschrift und Naturfirschung 7a , 1952, SS. 250–252
8. W.O. Schumann, Über die Ausbreitung sehr Langer elektriseher Wellen um die Signale des Blitzes , Nuovo Cimento 9 , 1952, pp. 1116–1138. doi:10.1007/BF02782924
9. Резонанс Шумана (англ.)
10. Schumann resonance (англ.)
11. Well illustrated study from the University of Iowa (англ.)
12. (англ.) (16 November 2011). Проверено 30 ноября 2011.
13. Учёные открыли утечку волн от молний в космос (рус.) (30 ноября 2011). Архивировано из первоисточника 9 февраля 2012. Проверено 30 ноября 2011.

См. также

Zaubergesänge der Erde (нем.) : звуковые записи элементарного резонанса Шумана, грозы и электросмога.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Но на самом деле, частоты резонанса Шумана не увеличиваются, а наоборот понижаются. Вот несколько графиков:

2007г. Четвертая гармоника соответствует (как и положено) 26Гц.

2010г. Четвертая гармоника опустилась (в среднем) до 24,5Гц

2014г. Четвертая гармоника (в среднем) имеет 25Гц

Но не 26Гц – как должно быть! А по прогнозам прошлых лет – эти частоты должны расти.

Итак, если планета Земля и окружающее ее пространство вместе с нашим светилом в ходе естественных процессов повышали частоты (и соответственно – гармоники резонанса Шумана), то кто-то или что-то «притормозил» этот процесс. А в высших гармониках, которые ответственны за бодрствование и энергичность в течении дня человека (это как минимум, а может быть мы проявили бы даже и телепатию) – приводил к снижению частот.
Появилась у меня версия, что за это дело ответственны установки, самой знакомой из которых является HAARP:

Проект запущен весной 1997 года, в Гаконе, штат Аляска.

В начале мая 2013 г. в связи с окончанием контракта работа HAARP была остановлена. Предполагается заключение нового контракта, возможно, заказчиком работ будет Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США (DARPA). Предполагается, что ряд исследований будет проведен осенью 2013 - зимой 2014 г.

И никакое это не климатические оружие и не проект по изучению северных сияний. А это установка по изменению как раз частот резонанса Шумана, которые влияют на ясность ума и разума у населения планеты. Т.е. все мы находимся как бы в полуспящем состоянии, нет озарений, ярких идей, стремлений, да, просто нет желания двигаться.
Вот еще одно подтверждение моим словам:

В мае 2014 года представитель ВВС США Дэвид Уолкер заявил, что командование больше не собирается поддерживать установку, в дальнейшем будут разрабатываться другие пути контроля ионосферы, которую HAARP должна была изучить. Станция будет закрыта в июне 2014 года после завершения последнего исследовательского проекта программы DARPA.

Заметьте: «…другие пути контроля ионосферы ». Интересно, остановили работу или оно продолжает излучать? Но скорее всего, нашли другой способ воздействия на ионосферу, например, со спутников это получается делать эффективнее и не привлекает к себе внимания общественности и пытливых умов.

Известных установок три:
HAARP (Аляска) - предположительно до 3600 кВт (точная мощность неизвестна)
EISCAT (Норвегия, Тромсё) - 1200 кВт
SPEAR (Норвегия, Лонгйир) - 288 кВт

Даже если одну законсервируют – мощности других тоже колоссальны.

Но это лишь мое предположение, 100% уверенности в этом у меня нет. Но есть уже четкая картина и понимание: почему меня просто усыпляют вспышки на Солнце? И не только меня. После анализа всей этой информации становится понятен механизм: повышенный электромагнитный поток от Солнца, который доходит до Земли за чуть больше восьми минут – воздействует на ионосферу и вносит свои гармоники и резонансы в электромагнитный спектр между самой ионосферой и поверхностью, меняются частоты резонанса Шумана, вернее понижаются (хотя, это нужно четко пронаблюдать), это воздействует на мозг – тот засыпает.

Может быть, про это нам рассказывали некоторые гуру несколько лет назад? Про то, что наша Солнечная система выходит из темного рукава нашей Галактики в зону с другими энергиями и эти энергии будут "пробуждать человечество". Т.е. излучение внутри Галактики будет иное и они будет воздействовать на резонансы Шумана, будет повышать их. NASAвцам с их станциями изучения космоса явно виднее - изменился ли этот электромагнитный спектр или нет... Но если изменился, значит нас намеренно "усыпляют".

Биоритмы Земли
Давайте посмотрим на биоритмы Земли в течении суток с позиции графиков:

Это амплитуды основных гармоник резонансных частот Шумана. Посмотрите, когда они затухают! Начинают затухать в 20-00, а «просыпаться» в 06-00. Хотя световой день на широте Томска в это время года гораздо шире по времени. А сейчас вспомните природу. В большинстве случаев в спокойную погоду все утихает после восьми вечера (даже ветер стихает) и активно просыпается природа после шести утра. Научный график и очевидное (но непонятное – почему так) – сошлись!

Так же ночью видны провалы частот

В компонентах магнитного поля Земли тоже наблюдаются некие биоритмы планеты

Многие скажут, что во всем этом нет ничего сверхъестественного, и на человека мало что оказывает такое невидимое и эффективное воздействие. Но так говорят те, кто ничего не наблюдает в потоке сумасшедшего рабочего дня. Мне так не кажется и считаю, что современная (особенно закрытая и военная) наука знают гораздо больше о человеке и об окружающих на него воздействиях.

Физик Р. Бек во время дистанционного воздействия установил, что волны мозга экстрасенсов совпадают с частотой резонанса Шумана. Волны правого и левого полушарий мозга человека в такие моменты равны по частоте и противоположны по амплитуде, что приводит к образованию стоячих волн. Благодаря резонансу между природными волнами Шумана и стоячими вол-нами в мозге, человек, видимо, получает доступ к колоссальной природной энергии.

Доктор Р. Бекер у всех целителей во время проведения ими сеанса исцеления тоже зафиксировал частоту головного мозга 7-8 Гц. Эта частота не зависела от их религиозных и духовных традиций и была синхронизирована с волнами Шумана как по частоте, так и по фазе. Различные виды изменённого состояния сознания (ИСС) соответствовали разным уровням мозговой активности при сохранности сознания у испытуемого.

ИСС характеризуется уникальной биоэлектрической активностью мозга, отражающей состояние углубленного внимания, неэгоцентрического, интуитивного типа мышления. Оно дает человеку новый опыт в философской, интеллектуальной и, что важнее всего, в иррациональной сфере.

Еще одним ученым, посвятившим себя исследованию резонанса Шумана и его роли в природе, был Вольфганг Людвиг. Он пытался изучить естественные сигналы атмосферы в здоровой окружающей среде. Но в ходе исследований выяснил, что в наши дни в атмосфере в результате деятельности человека содержится такое количество электромагнитных сигналов, что это сильно затрудняет измерения. Поэтому Людвиг решил провести исследования в открытом море, а затем в подземных шахтах. В результате, под землей были обнаружены другие электромагнитные сигналы–колебания магнитного поля самой Земли. Был проведен эксперимент: группа добровольцев помещалась на три недели в подземный бункер, где были отражатели сигналов резонанса Шумана. В отсутствие этих сигналов через три недели у студентов развились эмоциональные нарушения и мигрени. После кратковременного воздействия f = 7,83 Гц здоровье испытуемых восстанавливалось.

Фактически, в черте современного города исследования резонанса Шумана невозможны: эти волны глушатся многими современными материалами, например, бетоном и сводятся на нет в местах уплотнённой высотной застройки. В земных условиях особо остро их отсутствие ощущают пожилые, хронически больные и вегетативно-чувствительные люди.

Циклоны и фронтальные разделы в атмосфере генерируют электромагнитные волны также в диапазоне 7-13 Гц. Они, распространяясь внутри глобального резонатора Земля–Ионосфера, служат предвестниками бури для многих представителей биосферы.

В НАСА и ЦУПе – Российском Центре управления полетами - с самого начала освоения Космоса отмечали, что астронавты и космонавты возвращались на Землю психологически угнетенными. «Болезнь космического пространства» была загадкой. Сегодня установлено, что в открытом Космосе отсутствуют волны Шумана. Это может вызывать головные боли, потерю ориентации, тошноту, головокружение и т.п., поэтому современные космические корабли снабжены генераторами волн Шумана.

Учения древнего Китая утверждают, что для здоровья и долголетия человеку необходимы две энергии из окружающей среды – земная и космическая. При этом обе энергии должны быть сбалансированы. При сопоставлении этого утверждения с экспериментами, Людвиг сильный сигнал резонанса Шумана соотнёс с мужской энергией ян , а слабый геомагнитный сигнал – с женской энергией инь .

По результатам своих работ и работ доктора Якоби из Университета Дюссельдорфа, В. Людвиг написал книгу «Информативная медицина». Автор отмечает, что проведенные исследования подтверждают истину древнего китайского учения – для гармоничного и здорового существования всего живого необходим Природный фон, включающий одновременное влияние Земли и Неба, что сформировало Человека Земли. Одностороннее воздействие любого из них приводит к дисбалансу в организме, к нехватке жизненной силы, утрате мозговой активности, и, в результате, к проблемам со здоровьем. Итак, особенно тревожным является факт нарастания уровня электромагнитного фона в среде жизнедеятельности человека, в непосредственной близости от него.

Исследования по изучению ритмики БИОСФЕРЫ показали, что в процессе эволюции живые системы усвоили основные ритмы внешней среды и выработали чрезвычайно чувствительный механизм ответных реакций на изменение ее параметров. ЭТО ОБЕСПЕЧИВАЕТ КАК СОГЛАСОВАННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВСЕХ ФУНКЦИЙ ВНУТРИ ОРГАНИЗМА, ТАК И ГАРМОНИЧНОЕ СООТВЕТСТВИЕ ВСЕГО ОРГАНИЗМА УСЛОВИЯМ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ.

Учёные, занимающиеся данной проблемой, вошли в Международное общество биометеорологии. В 1969 г оно организовало комиссию по изучения “Биологического воздействия быстрых и медленных частиц и внеземных факторов”. В её состав вошли учёные Ф.А. Браун, Джорджи Пиккарди и Мишель Гокилен. Волны Шумана предлагается также использовать в качестве «всеземного» термометра, чтобы следить за глобальным потеплением на планете. Это явление связано с прямой зависимостью между температурой воздуха и его электропроводностью: чем выше электропроводность воздуха - тем выше частота резонанса Шумана.