Зв'язок довжини хвилі та периметра Землі
Ключем до розуміння резонансу Шумана є зв'язок між довжиною хвилі та периметром Землі. Резонанс настає тоді, коли довжина хвилі цілісно „вкладається“ навколо всієї планети.
Ключем до розуміння резонансу Шумана є зв'язок між довжиною хвилі та периметром Землі. Резонанс настає тоді, коли довжина хвилі цілісно „вкладається“ навколо всієї планети.
Довжину хвилі обчислюємо з основного співвідношення \lambda = c / f, де c \approx 3 \times 10^8 м/с є швидкістю світла, а f — частотою. Для фундаментальної моди справедливо \lambda = 3 \times 10^8 / 7{,}83 \approx 38\,000 км. Це напрочуд близько до периметра Землі, який становить приблизно 40 000 км. Отже, довжина хвилі першої моди приблизно дорівнює периметру планети — і саме тому на цій частоті виникає резонанс: хвиля після обходу навколо Землі повертається у фазу сама із собою.
Моди вищого порядку відповідають випадкам, коли навколо периметра Землі „вкладається“ подвоєний, потроєний тощо основний рисунок, чому відповідають вищі частоти ряду 14,3; 20,8; 27,3; 33,8 Гц (див. #4). Цей простий геометричний зв'язок між розміром планети та довжиною хвилі є ядром первісного передбачення Шумана Schumann 1952 і зазвичай наводиться в оглядах Price 2016Sentman 1995. Крім того, реальні значення скориговані втратами в іоносфері (див. #4 та кластер C).
Ключові слова
Джерела
- Price2016Price, C. (2016). ELF Electromagnetic Waves from Lightning: The Schumann Resonances. Atmosphere, 7(9), 116. — Otevřený, čtivý přehled. doi:10.3390/atmos7090116
- Schumann1952Schumann, W. O. (1952). Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist. Zeitschrift für Naturforschung A, 7(2), 149–154. — Původní teoretická predikce rezonancí. doi:10.1515/zna-1952-0202
- Sentman1995Sentman, D. D. (1995). Schumann resonances. In H. Volland (Ed.), Handbook of Atmospheric Electrodynamics, Vol. I (s. 267–295). CRC Press. — Klasický přehled. doi:10.1201/9780203719503