Rezonans Schumanna

Na możliwość istnienia pól rezonansowych na powierzchni Ziemi zwrócił uwagę fizyk niemiecki W. O. Schumann. Zauważył on podobieństwo układu Ziemia - jonosfera do rezonatora elektromagnetycznego, zbudowanego z dwu współśrodkowych przewodzących sfer. W 1952 r. opublikował ścisłe rozwiązania równań Maxwella i formułę na częstotliwości własne tej niezwykłej wnęki [1]. Wynikało z niej, że elektryczne szumy atmosferyczne powinny mieć silne maksima na częstotliwościach: 10.6, 18.3, 25.8, 33.4 i 40.9 Hz.

Pomiary szumów podjęte przez Schumanna nie powiodły się. Pierwszą udaną obserwację rezonansu przeprowadzili w 1960 r. M. Balser i C. A. Wagner z Lincolm Laboratory [2]. W eksperymencie przeprowadzonym w Nowej Anglii zastosowali najnowocześniejsze zdobycze techniki tego czasu: 6 bitowy lampowy przetwornik analogowo-cyfrowy, opracowany w IBM, i szybką lampową maszynę cyfrową do analizy sygnałów. Częstotliwości wyznaczonych maksimów: 8, 14, 20, 26 i 32 Hz okazały się niższe niż przewidywane. Przyczyną jest duża stratność wnęki ziemskiej, której Schumann nie brał pod uwagę.

Przykład widma mocy pola naturalnego obserwowanego w Bieszczadach. Widoczne linie 8, 14 i 20 Hz

 

Głównym źródłem energii zasilającej wnękę Ziemia - jonosfera są wyładowania elektryczne powstające w komórkach burzowych. Na całej kuli zdarza się średnio 100 wyładowań w ciągu sekundy, co zapewnia stosunkowo płynne pompowanie rezonatora energią.

 

[1] W. O. Schumann, Z. Naturforschung, 72, 149, 250, 1952

[2] M. Balser, C. A. Wagner, Nature, 188, 638, 1960