Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Схема резонансов Шумана в атмосфере Земли

В резонансы Шумана ( SR ) представляют собой набор пиков спектра в крайне низкой частоты (ELF) части Земли «ы электромагнитного поля спектра. Резонансы Шумана - это глобальные электромагнитные резонансы , генерируемые и возбуждаемые грозовыми разрядами в полости, образованной поверхностью Земли и ионосферой . [1]

Описание [ править ]

Это явление глобального электромагнитного резонанса названо в честь физика Винфрида Отто Шумана, который математически предсказал его в 1952 году. Резонансы Шумана возникают из-за того, что пространство между поверхностью Земли и проводящей ионосферой действует как закрытый волновод . Ограниченные размеры Земли заставляют этот волновод действовать как резонатор для электромагнитных волн в диапазоне СНЧ . Полость естественно возбуждается электрическими токами молнии. Резонансы Шумана являются основным фоном в части электромагнитного спектра [2] от 3 Гц до 60 Гц, [3]и проявляются в виде отдельных пиков на чрезвычайно низких частотах (СНЧ) около 7,83 Гц (основная), [4] 14,3, 20,8, 27,3 и 33,8 Гц. [5]

В описании нормальных мод резонансов Шумана основная мода - это стоячая волна в полости Земля – ионосфера с длиной волны, равной окружности Земли. Режим наименьшей частоты имеет самую высокую интенсивность, и частота всех режимах может немного изменяться вследствие солнечных индуцированных возмущений в ионосфере (которые сжимают верхнюю стенку замкнутой полости) [ править ] среди других факторов. Более высокие резонансные моды разнесены с интервалом примерно 6,5 Гц (как можно увидеть, введя числа в формулу), характеристика, приписываемая сферической геометрии атмосферы. Пики имеют спектральную ширину примерно 20% из-за затухания соответствующих мод в диссипативном резонаторе.

Наблюдения резонансов Шумана использовались для отслеживания глобальной грозовой активности. Из-за связи между грозовой активностью и климатом Земли было высказано предположение, что они также могут использоваться для мониторинга изменений глобальной температуры и колебаний водяного пара в верхних слоях тропосферы. Было высказано предположение, что внеземные молнии (на других планетах) также могут быть обнаружены и изучены с помощью их резонансных сигнатур Шумана. Резонансы Шумана использовались для изучения нижней ионосферы на Земле, и это было предложено как один из способов исследования нижней ионосферы на небесных телах. Сообщалось о влиянии на резонансы Шумана после геомагнитных и ионосферных возмущений. Совсем недавно дискретные возбуждения шумановского резонанса были связаны с кратковременными световыми явлениями.- спрайты , ЭЛЬФЫ , джеты и другие молнии в верхних слоях атмосферы . [ необходима цитата ] Новая область интересов с использованием резонансов Шумана связана с краткосрочным прогнозом землетрясений . [ необходима цитата ] Интерес к резонансам Шумана возобновился в 1993 году, когда Э. Р. Вильямс показал корреляцию между резонансной частотой и температурой воздуха в тропиках, предполагая, что резонанс можно использовать для мониторинга глобального потепления . [6] [7] В геофизических исследованиях резонансы Шумана используются для обнаружения морских месторождений углеводородов.[8] [ необходима страница ]

История [ править ]

В 1893 году Джордж Фрэнсис Фицджеральд заметил, что верхние слои атмосферы должны быть достаточно хорошими проводниками. Предполагая, что высота этих слоев составляет около 100 км над землей, он оценил, что колебания (в данном случае самая низкая мода резонансов Шумана) будут иметь период 0,1 секунды. [9] Из-за этого вклада было предложено переименовать эти резонансы в «резонансы Шумана-Фитцджеральда». [10] Однако открытия Фитцджеральда не были широко известны, поскольку они были представлены только на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки , за которым следовало краткое упоминание в колонке в Nature .

Следовательно, первое предположение о существовании ионосферы, способной улавливать электромагнитные волны , приписывается Хевисайду и Кеннелли (1902). [11] [12] Прошло еще двадцать лет, прежде чем Эдвард Эпплтон и Барнетт в 1925 году [13] смогли экспериментально доказать существование ионосферы.

Хотя некоторые из наиболее важных математических инструментов для работы со сферическими волноводами были разработаны Г. Н. Ватсоном в 1918 году [14], именно Винфрид Отто Шуман первым изучил теоретические аспекты глобальных резонансов системы волноводов Земля-ионосфера , известных сегодня как резонансы Шумана. В 1952–1954 годах Шуман вместе с Х.Л. Кенигом пытался измерить резонансные частоты. [15] [16] [17] [18] Однако так было до измерений, проведенных Бальзером и Вагнером в 1960–1963 гг. [19] [20] [21] [22] [23]что были доступны адекватные методы анализа для извлечения информации о резонансе из фонового шума. С тех пор интерес к резонансам Шумана в самых разных областях растет.

Основная теория [ править ]

Грозовые разряды считаются основным естественным источником возбуждения шумановского резонанса; Каналы молний ведут себя как огромные антенны, излучающие электромагнитную энергию на частотах ниже примерно 100 кГц. [24] Эти сигналы очень слабые на больших расстояниях от источника молнии, но волновод Земля-ионосфера ведет себя как резонатор на частотах СНЧ и усиливает спектральные сигналы от молний на резонансных частотах. [24]

В идеальной полости, то резонансная частота в -м режиме определяется радиусом Земли и скорости света . [15]

Настоящий волновод Земля – ионосфера не является идеальным электромагнитным резонатором. Потери из-за конечной электропроводности ионосферы снижают скорость распространения электромагнитных сигналов в полости, в результате чего резонансная частота ниже, чем можно было бы ожидать в идеальном случае, а наблюдаемые пики широки. Кроме того, существует ряд горизонтальных асимметрий - разница днем ​​и ночью в высоте ионосферы, широтные изменения магнитного поля Земли , внезапные ионосферные возмущения, поглощение полярной шапки, изменение радиуса Земли на ± 11 км от экватора до географические полюса и т. д., которые производят другие эффекты в спектрах мощности резонанса Шумана.

Измерения [ править ]

Сегодня резонансы Шумана регистрируются на многих отдельных исследовательских станциях по всему миру. Датчики, используемые для измерения резонансов Шумана, обычно состоят из двух горизонтальных магнитных индукционных катушек для измерения компонент магнитного поля север-юг и восток-запад и вертикальной электрической дипольной антенны для измерения вертикальной компоненты электрического поля . Типичная полоса пропускания инструментов составляет 3–100 Гц. Амплитуда электрического поля шумановского резонанса (~ 300 микровольт на метр) намного меньше, чем статическое электрическое поле в хорошую погоду (~ 150 В / м) в атмосфере . Точно так же амплитуда резонансного магнитного поля Шумана (~ 1 пикотесла) составляет много порядков величины.меньше магнитного поля Земли (~ 30–50 микротесласов). [25] Для обнаружения и регистрации шумановских резонансов необходимы специальные приемники и антенны. Электрическая составляющая обычно измеряется с помощью шаровой антенны, предложенной Огавой и др. В 1966 г. [26], подключенной к высокоомному усилителю . Катушки магнитной индукции обычно состоят из от десятков до сотен тысяч витков проволоки, намотанной вокруг сердечника с очень высокой магнитной проницаемостью .

Зависимость от глобальной молнии [ править ]

С самого начала исследований резонанса Шумана было известно, что их можно использовать для мониторинга глобальной грозовой активности. В любой момент времени на земном шаре бывает около 2000 гроз . [27] Вызывая примерно пятьдесят молний в секунду , [28] эти грозы напрямую связаны с фоновым сигналом шумановского резонанса.

Определение пространственного распределения молний по записям шумановского резонанса представляет собой сложную задачу: чтобы оценить интенсивность молний по записям шумановского резонанса, необходимо учитывать как расстояние до источников молний, ​​так и распространение волны между источником и наблюдателем. Обычный подход состоит в том, чтобы сделать предварительное предположение о пространственном распределении молний на основе известных свойств климатологии молний . Альтернативный подход - разместить приемник на Северном или Южном полюсе , которые остаются примерно на одинаковом расстоянии от основных центров грозы в течение дня. [29] Один метод, не требующий предварительных предположений о распределении молнии.[30] основан на разложении средних фоновых спектров шумановского резонанса с использованием соотношений между средними электрическими и магнитными спектрами и их линейной комбинацией. Этот метод предполагает, что полость является сферически симметричной и, следовательно, не включает в себя известные асимметрии полости, которые, как считается, влияют на свойства резонанса и распространения электромагнитных волн в системе.

Суточные вариации [ править ]

Наиболее документированными и наиболее обсуждаемыми особенностями явления резонанса Шумана являются суточные вариации спектра мощности фонового резонанса Шумана.

Характерная суточная запись шумановского резонанса отражает как свойства глобальной грозовой активности, так и состояние полости Земля – ионосфера между областью источника и наблюдателем. Вертикальное электрическое поле не зависит от направления источника относительно наблюдателя и, следовательно, является мерой глобальной молнии. Суточное поведение вертикального электрического поля показывает три отдельных максимума, связанных с тремя «горячими точками» планетарной молниевой активности: один в 9 UT ( всемирное время ), связанный с дневным пиком грозовой активности в Юго-Восточной Азии ; один в 14 UT связан с пиком африканской грозовой активности; и один в 20 UT, связанный с пикомМолниеносная активность в Южной Америке . Время и амплитуда пиков меняются в течение года, что связано с сезонными изменениями грозовой активности.

Рейтинг «Дымохода» [ править ]

В целом пик Африки является самым сильным, что отражает основной вклад африканского «дымохода» в глобальную грозовую активность. Рейтинг двух других пиков - азиатской и американской - является предметом ожесточенных споров среди ученых, занимающихся резонансом Шумана. Наблюдения резонанса Шумана, сделанные в Европе, показывают больший вклад из Азии, чем из Южной Америки, в то время как наблюдения, сделанные из Северной Америки, показывают, что преобладающий вклад исходит из Южной Америки.

Уильямс и Сатори [31] предполагают, что для получения «правильного» ранжирования дымоходов Азия-Америка необходимо исключить влияние дневных / ночных изменений проводимости ионосферы (влияние асимметрии день-ночь) из записей резонанса Шумана. . «Исправленные» записи, представленные в работе Sátori, et al. [32] показывают, что даже после устранения влияния асимметрии дня и ночи из записей резонанса Шумана, азиатский вклад остается больше, чем американский.

Аналогичные результаты были получены Печони и др. [33], которые рассчитали поля резонанса Шумана по спутниковым данным о молниях. Предполагалось, что распределение молний на спутниковых картах было хорошим показателем для источников шумановских возбуждений, даже несмотря на то, что спутниковые наблюдения в основном измеряют молнии в облаках, а не молнии между облаками и землей, которые являются основными возбудителями резонансов. Оба моделирования - пренебрегающие асимметрией день-ночь и учитывающие эту асимметрию - показали одинаковый рейтинг дымоходов Азия-Америка. С другой стороны, некоторые данные оптических спутников и климатологические данные о молниях предполагают, что грозовой центр в Южной Америке сильнее азиатского. [28]

Причина несоответствия рейтингов азиатских и американских дымовых труб в записях резонанса Шумана остается неясной и является предметом дальнейших исследований.

Влияние асимметрии дня и ночи [ править ]

В ранней литературе наблюдаемые суточные вариации мощности резонанса Шумана объяснялись вариациями геометрии источник-приемник (наблюдатель молнии). [19] Был сделан вывод, что для объяснения этих изменений не требуется никаких особых систематических изменений ионосферы (которая служит верхней границей волновода ). [34] Последующие теоретические исследования подтвердили ранние оценки небольшого влияния ионосферной асимметрии день-ночь (разницы между дневной и ночной проводимостью ионосферы) на наблюдаемые вариации напряженности поля шумановского резонанса. [35]

Интерес к влиянию асимметрии день-ночь в проводимости ионосферы на резонансы Шумана приобрел новую силу в 1990-х годах после публикации работы Сентмана и Фрейзера. [36] Сентман и Фрейзер разработали метод разделения глобального и локального вкладов в наблюдаемые вариации мощности поля с использованием записей, полученных одновременно.на двух станциях, далеко разнесенных по долготе. Они интерпретировали суточные вариации, наблюдаемые на каждой станции, как комбинацию суточного изменения глобального возбуждения, модулируемого высотой локальной ионосферы. Их работа, которая объединила как наблюдения, так и аргументы в пользу сохранения энергии, убедила многих ученых в важности ионосферной асимметрии дня и ночи и вдохновила на многочисленные экспериментальные исследования. Однако недавно было показано, что результаты, полученные Сентманом и Фрейзером, могут быть приблизительно смоделированы с помощью единой модели (без учета дневных и ночных вариаций ионосферы) и, следовательно, не могут быть однозначно интерпретированы исключительно в терминах вариаций высоты ионосферы. [37]

Записи амплитуды шумановского резонанса показывают значительные суточные и сезонные вариации, которые в целом совпадают по времени с временами перехода день-ночь ( терминатор ). Это временное согласование, по-видимому, подтверждает предположение о значительном влиянии асимметрии ионосферы день-ночь на амплитуды шумановского резонанса. Есть записи, показывающие почти часовую точность изменения суточной амплитуды. [32] С другой стороны, бывают дни, когда амплитуды резонанса Шумана не увеличиваются на восходе солнца и не уменьшаются на закате . Существуют исследования, показывающие, что общее поведение амплитуды шумановского резонансазаписи могут быть воссозданы на основе суточной и сезонной миграции при грозе без учета ионосферных вариаций. [33] [35] Два недавних независимых теоретических исследования показали, что вариации мощности резонанса Шумана, связанные с переходом день-ночь, намного меньше, чем вариации, связанные с пиками глобальной молниевой активности, и поэтому глобальная грозовая активность играет важную роль. более важную роль в изменении мощности резонанса Шумана. [33] [38]

Общепризнано, что эффекты «источник-наблюдатель» являются доминирующим источником наблюдаемых суточных колебаний, но остаются значительные разногласия относительно степени присутствия в данных сигнатур дня и ночи. Частично это противоречие проистекает из того факта, что параметры резонанса Шумана, извлекаемые из наблюдений, предоставляют лишь ограниченное количество информации о геометрии связанной системы источник молнии-ионосфера. Таким образом, проблема инвертирования наблюдений для одновременного вывода как функции источника молнии, так и структуры ионосферы крайне недооценена, что приводит к возможности неоднозначных интерпретаций.

«Обратная задача» [ править ]

Одна из интересных задач исследования шумановских резонансов - определение характеристик источника молнии («обратная задача»). Временное разрешение каждой отдельной вспышки невозможно, потому что средняя скорость возбуждения молнией, ~ 50 молний в секунду в глобальном масштабе, смешивает отдельные вклады вместе. Однако иногда случаются очень большие вспышки молний, ​​которые создают отличительные сигнатуры, которые выделяются на фоне фоновых сигналов. Они называются «Q-всплески» и возникают в результате сильных ударов молнии, которые переносят большие количества заряда от облаков на землю и часто несут высокий пиковый ток. [26] Q-всплески могут превышать амплитуду уровня фонового сигнала в 10 и более раз и появляться с интервалами ~ 10 с,[30]что позволяет рассматривать их как изолированные события и определять местоположение источника молнии. Местоположение источника определяется с помощью методов нескольких станций или одной станции и требует принятия модели для полости Земля – ионосфера. Многостанционные методы более точны, но требуют более сложных и дорогих средств.

Исследование нестационарных световых событий [ править ]

Сейчас считается, что многие из переходных процессов резонанса Шумана (Q-всплески) связаны с переходными световыми явлениями (TLE) . В 1995 году Boccippio et al. [39] показали, что спрайты , наиболее распространенные TLE, создаются положительной молнией облако-земля, возникающей в стратиформной области грозовой системы, и сопровождаются Q-всплеском в полосе резонансов Шумана. Недавние наблюдения [39] [40] показывают, что появление спрайтов и Q-всплесков сильно коррелировано, и данные резонансов Шумана, возможно, могут быть использованы для оценки глобальной частоты появления спрайтов. [41]

Глобальная температура [ править ]

Уильямс [1992] [42] предположил, что глобальную температуру можно контролировать с помощью резонансов Шумана. Связью между резонансом Шумана и температурой является частота вспышек молнии, которая нелинейно увеличивается с температурой. [42] нелинейность соотношения молнии к температуре обеспечивает естественный усилитель изменений температуры и делает Шуман резонанс чувствительным «термометра». Более того, частицы льда, которые, как считается, участвуют в процессах электризации, которые приводят к разряду молнии [43], играют важную роль в эффектах радиационной обратной связи, которые влияют на температуру атмосферы. Поэтому резонансы Шумана могут помочь нам понять эту обратную связь.последствия. В 2006 году была опубликована статья, связывающая резонанс Шумана с глобальной температурой поверхности [44], за которой последовало исследование 2009 года. [45]

Водяной пар в верхних слоях тропосферы [ править ]

Водяной пар тропосферы является ключевым элементом климата Земли, который оказывает прямое воздействие как парниковый газ , а также косвенное воздействие через взаимодействие с облаками , аэрозолями и химическим составом тропосферы. Верхний тропосфере водяной пар (UTWV) имеет большое влияние большее на парниковый эффект , чем водяного пара в нижней атмосфере , [46] , но является ли это влияние является положительным или отрицательным обратной связи все еще остается неопределенным. [47] Основная проблема при решении этого вопроса - сложность мониторинга UTWV в глобальном масштабе в течение длительного времени. Континентальный глубококонвективныйГрозы производят большинство разрядов молний на Земле. Кроме того, они переносят большое количество водяного пара в верхнюю тропосферу , доминируя в вариациях глобального UTWV. Прайс [2000] [48] предположил, что изменения в UTWV могут быть получены из записей резонансов Шумана.

На других планетах и ​​лунах [ править ]

Существование шумановских резонансов обусловлено прежде всего двумя факторами:

  1. Замкнутая полость планетарного размера и приблизительно сферической формы, состоящая из проводящих нижней и верхней границ, разделенных изолирующей средой. Для Земли проводящей нижней границей является ее поверхность, а верхней границей - ионосфера. Другие планеты могут иметь аналогичную геометрию электропроводности, поэтому предполагается, что они должны обладать аналогичным резонансным поведением.
  2. Источник электрического возбуждения электромагнитных волн КНЧ диапазона.

В Солнечной системе есть пять кандидатов на обнаружение резонанса Шумана, помимо Земли: Венера , Марс , Юпитер , Сатурн и самый большой спутник Сатурна Титан . Моделирование шумановских резонансов на планетах и лунах Солнечной системы затруднено из-за незнания параметров волновода . Нет на месте в возможности существует сегодня для проверки результатов.

Венера [ править ]

Сильное свидетельство молнии на Венере исходит от импульсных электромагнитных волн , обнаруженных Venera 11 и 12 спускаемых. Теоретические расчеты резонансов Шумана на Венере были выполнены Николаенко и Рабинович [1982] [49] и Печони и Прайс [2004]. [50] Оба исследования дали очень близкие результаты, показывающие, что резонансы Шумана должны быть легко обнаружены на этой планете при наличии источника возбуждения молнии и подходящего датчика.

Марс [ править ]

В случае с Марсом были проведены наземные наблюдения спектров радиоизлучения, которые были связаны с резонансами Шумана. [51] Сообщенные радиоизлучения являются не первичными электромагнитными модами Шумана, а скорее вторичными модуляциями нетепловых микроволновых излучений планеты примерно на ожидаемых частотах Шумана, и не было независимо подтверждено, что они связаны с грозовой активностью на Марсе. . Есть вероятность, что в будущих экспедициях на посадочных модулях можно будет использовать приборы для выполнения необходимых измерений на месте. Теоретические исследования в первую очередь направлены на параметризацию проблемы для будущих исследователей планет.

Об обнаружении грозовой активности на Марсе сообщили Ruf et al. [2009]. [51] Доказательства являются косвенными и представляют собой модуляцию нетеплового микроволнового спектра примерно на ожидаемых частотах резонанса Шумана. Независимых подтверждений того, что они связаны с электрическими разрядами на Марсе, не было. Если подтверждение будет сделано прямыми наблюдениями на месте, это подтвердит предположение о возможности разделения зарядов и ударов молнии в марсианских пыльных бурях, сделанных Иденом и Воннегутом [1973] [52] и Ренно и др. [2003]. [53] Марсианские глобальные резонансы были смоделированы Сухоруковым [1991], [54] Печони и Прайсом [2004], [50]и Молина-Куберос и др. [2006]. [55] Результаты трех исследований несколько различаются, но кажется, что по крайней мере первые две моды резонанса Шумана должны быть обнаружены. Свидетельства первых трех мод шумановского резонанса присутствуют в спектрах радиоизлучения молний, ​​обнаруженных во время марсианских пыльных бурь. [51]

Титан [ править ]

Это было давно предположил , что разряды молнии могут происходить на Титане , [56] , но последние данные Кассини-Гюйгенс , кажется, указывает , что нет никакой грозовой активности на этом крупнейшем спутнике Сатурна. Из-за недавнего интереса к Титану, связанному с миссией Кассини – Гюйгенс, его ионосфера, пожалуй, наиболее тщательно моделируется на сегодняшний день. Резонансам Шумана на Титане было уделено больше внимания, чем на любом другом небесном теле, в работах Бессера и др. [2002], [57] Morente et al. [2003], [58] Молина-Куберос и др. [2004], [59] Николаенко и др. [2003], [60] и Печони и Прайс [2004]. [50]Похоже, что на Титане можно обнаружить только первую резонансную моду Шумана.

С момента посадки зонда «Гюйгенс» на поверхность Титана в январе 2005 г. появилось много сообщений о наблюдениях и теории атипичного резонанса Шумана на Титане. После нескольких десятков пролетов «Кассини» ни молнии, ни грозы в атмосфере Титана не обнаружено. Поэтому ученые предложили еще один источник электрического возбуждения: индукцию ионосферных токов одновременно вращающейся магнитосферой Сатурна. Все данные и теоретические модели соответствуют резонансу Шумана, вторая собственная мода которого наблюдалась зондом Гюйгенса. Наиболее важным результатом этого является доказательство существования погребенного жидкого водно-аммиачного океана под несколькими десятками километров ледяной подповерхностной коры. [61] [62] [63] [64]

Юпитер и Сатурн [ править ]

На Юпитере оптически обнаружена грозовая активность. Существование грозовой активности на этой планете было предсказано Бар-Наном [1975] [65], и теперь оно подтверждается данными Галилео , Вояджеров 1 и 2, Пионеров 10 и 11 и Кассини . Также подтверждено, что Сатурн имеет молниеносную активность. [66] Хотя три космических корабля посещения ( Pioneer 11 в 1979 г., Voyager 1 в 1980 г. и Voyager 2в 1981 г.) не смог предоставить убедительных доказательств из оптических наблюдений, в июле 2012 г. космический аппарат Кассини обнаружил видимые вспышки молний, ​​а электромагнитные датчики на борту космического корабля обнаружили характерные для молний сигнатуры. Мало что известно об электрических параметрах внутренней части Юпитера или Сатурна. Даже вопрос о том, что должно служить нижней границей волновода, в случае газовых планет нетривиален. Кажется, что нет работ, посвященных резонансам Шумана на Сатурне. На сегодняшний день была сделана только одна попытка смоделировать резонансы Шумана на Юпитере. [67]Здесь профиль электропроводности в газовой атмосфере Юпитера был рассчитан с использованием методов, аналогичных тем, которые используются для моделирования звездных недр, и было указано, что те же методы можно легко распространить на другие газовые гиганты Сатурн, Уран и Нептун. Учитывая интенсивную молниеносную активность на Юпитере, резонансы Шумана должны быть легко обнаружены датчиком, соответствующим образом расположенным в планетарно-ионосферной полости.

См. Также [ править ]

  • Плазма (физика)
  • Энергия излучения
  • Теллурический ток
  • Гул
  • Киматика

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Резонанс Шумана" . НАСА . Проверено 8 ноября 2017 года .
  2. ^ MacGorman, DR; Ржавчина, WD (1998). Электрическая природа штормов . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 114. ISBN 9780195073379. OCLC  35183896 .
  3. ^ Volland, Ганс (1995). Справочник по электродинамике атмосферы . 1 . Бока-Ратон: CRC Press. п. 277. ISBN. 9780849386473. OCLC  31408654 .
  4. ↑ Русов, В.Д. (2012). «Могут ли резонансные колебания ионосферы Земли влиять на биоритм мозга человека?». arXiv : 1208.4970 [ Physics.gen -ph ]. Кафедра теоретической и экспериментальной ядерной физики, Одесский национальный политехнический университет, Украина
  5. ^ Montiel, I .; Bardasano, JL; Рамос, Дж. Л. (2005). «Биофизическое устройство для лечения нейродегенеративных заболеваний». В Мендес-Вилас, А. (ред.). Последние достижения в междисциплинарной прикладной физике. Труды Первого международного совещания по прикладной физике (APHYS-2003) 13–18 октября 2003 г., Бадахос, Испания . С. 63–69. DOI : 10.1016 / B978-008044648-6.50011-2 . ISBN 9780080446486.
  6. ↑ Уильямс, Эрл Р. (22 мая 1992 г.). «Резонанс Шумана: глобальный тропический термометр». Наука . 256 (5060): 1184–1187. Bibcode : 1992Sci ... 256.1184W . DOI : 10.1126 / science.256.5060.1184 . PMID 17795213 . 
  7. ^ Barr, R .; Лланвин Джонс, Дэвид; Роджер, CJ (2000). "Радиоволны СНЧ и ОНЧ" (PDF) . Журнал атмосферной и солнечно-земной физики . 62 (17–18): 1689–1718. Bibcode : 2000JASTP..62.1689B . DOI : 10.1016 / S1364-6826 (00) 00121-8 .
  8. ^ Стефан, Сейнсон (2017). Электромагнитный каротаж морского дна: новый инструмент для геофизиков . Springer. ISBN 978-3-319-45355-2.
  9. ^ Фитцджеральд, GF (1893). «О периоде вибрации электрических возмущений на Земле» . Отчет Британской ассоциации содействия развитию науки . 63-е заседание: 682.
  10. Перейти ↑ Jackson, JD (август 2008 г.). «Примеры теоремы о нуле из истории науки» (PDF) . Американский журнал физики . 76 (8): 704–719. arXiv : 0708.4249 . Bibcode : 2008AmJPh..76..704J . DOI : 10.1119 / 1.2904468 .
  11. Перейти ↑ Heaviside, O. (1902). «Телеграфия, Раздел 1, Теория». Encyclopdia Britannica . 9 (10-е изд.). Лондон. С. 213–218.
  12. ^ Kennelly, Артур Э. (1902). «О возвышении электропроводящих слоев земной атмосферы». Мир и инженер . 32 : 473.
  13. ^ Appleton, EV; Барнетт, MAF (1925). "О некоторых прямых доказательствах отражения электрических лучей вниз от атмосферы" . Труды Королевского общества Лондона . 109 (752): 621–641. Bibcode : 1925RSPSA.109..621A . DOI : 10.1098 / rspa.1925.0149 .
  14. ^ Уотсон, GN (1918). «Дифракция электрических волн на Земле» . Труды Королевского общества Лондона . 95 (666): 83–99. Bibcode : 1918RSPSA..95 ... 83W . DOI : 10,1098 / rspa.1918.0050 .
  15. ^ a b Шуман, WO (1952). "Über die strahlungslosen Eigenschwingungen einer leitenden Kugel, die von einer Luftschicht und einer Ionosphärenhülle umgeben ist". Zeitschrift für Naturforschung . 7 (2): 149–154. Bibcode : 1952ZNatA ... 7..149S . DOI : 10.1515 / зна-1952-0202 .
  16. ^ Шуман, WO (1952). "Über die Dämpfung der elektromagnetischen Eigenschwingnugen des Systems Erde - Luft - Ionosphäre" . Zeitschrift für Naturforschung . 7 (3–4): 250–252. Bibcode : 1952ZNatA ... 7..250S . DOI : 10.1515 / зна-1952-3-404 .
  17. ^ Шуман, WO (1952). "Uber die Ausbreitung sehr Langer elektriseher Wellen um die Signale des Blitzes". Nuovo Cimento . 9 (12): 1116–1138. Bibcode : 1952NCim .... 9.1116S . DOI : 10.1007 / BF02782924 .
  18. ^ Шуман, Вашингтон; Кениг, Х. (1954). "Über die Beobactung von Atmospherics bei geringsten Frequenzen". Naturwissenschaften . 41 (8): 183–184. Bibcode : 1954NW ..... 41..183S . DOI : 10.1007 / BF00638174 .
  19. ^ а б Бальзер, М .; Вагнер, К. (1960). «Измерение спектра радиопомех от 50 до 100 ц / с» . Журнал исследований Национального бюро стандартов . 64D (4): 415–418. DOI : 10,6028 / jres.064d.050 .
  20. ^ Balser, M .; Вагнер, К. (1960). «Наблюдения резонансов полости Земля – ионосфера». Природа . 188 (4751): 638–641. Bibcode : 1960Natur.188..638B . DOI : 10.1038 / 188638a0 .
  21. ^ Balser, M .; Вагнер, К. (1962). «Суточные вариации мощности режимов полости Земля – ионосфера и их связь с грозовой активностью во всем мире». Журнал геофизических исследований . 67 (2): 619–625. Bibcode : 1962JGR .... 67..619B . DOI : 10.1029 / JZ067i002p00619 .
  22. ^ Balser, M .; Вагнер, К. (1962). «О частотных вариациях мод каверны Земля – ионосфера». Журнал геофизических исследований . 67 (10): 4081–4083. Bibcode : 1962JGR .... 67.4081B . DOI : 10.1029 / JZ067i010p04081 .
  23. ^ Balser, M .; Вагнер, К. (1963). «Влияние высотного ядерного взрыва на полость Земля – ионосфера». Журнал геофизических исследований . 68 (13): 4115–4118. Bibcode : 1963JGR .... 68.4115B . DOI : 10,1029 / jz068i013p04115 .
  24. ^ a b Волланд, Х. (1984). Атмосферная электродинамика . Шпрингер-Верлаг, Берлин.
  25. ^ Цена, C .; Печоны, О .; Гринберг, Э. (2006). «Шумановские резонансы в исследованиях молний». Журнал Lightning Research . 1 : 1–15.
  26. ^ а б Огава, Т .; Tanka, Y .; Миура, Т .; Ясухара, М. (1966). «Наблюдения за естественными электромагнитными помехами КНЧ с помощью шаровых антенн» . Журнал геомагнетизма и геоэлектричества . 18 (4): 443–454. Bibcode : 1966JGG .... 18..443O . DOI : 10,5636 / jgg.18.443 .
  27. ^ Хекман, SJ; Уильямс, Э. (1998). «Полная глобальная молния, полученная из измерений резонанса Шумана» . Журнал геофизических исследований . 103 (D24): 31775–31779. Bibcode : 1998JGR ... 10331775H . DOI : 10.1029 / 98JD02648 .
  28. ^ а б Кристиан, HJ; Blakeslee, RJ; Боччиппио, диджей; Boeck, WL; и другие. (2003). «Глобальная частота и распределение молний, ​​наблюдаемых из космоса с помощью оптического детектора переходных процессов» . Журнал геофизических исследований . 108 (D1): 4005. Bibcode : 2003JGRD..108.4005C . DOI : 10.1029 / 2002JD002347 .
  29. ^ Николаенко, AP (1997). «Современные аспекты исследований резонанса Шумана». Журнал атмосферной и солнечно-земной физики . 59 (7): 806–816. Bibcode : 1997JASTP..59..805N . DOI : 10.1016 / s1364-6826 (96) 00059-4 .
  30. ^ а б Швец А.В. (2001). «Методика восстановления глобального профиля расстояния до молнии по фоновому сигналу шумановского резонанса». Журнал атмосферной и солнечно-земной физики . 63 (10): 1061–1074. Bibcode : 2001JASTP..63.1061S . DOI : 10.1016 / s1364-6826 (01) 00024-4 .
  31. ^ Уильямс, ER; Сатори, Г. (2004). «Молниеносное, термодинамическое и гидрологическое сравнение двух тропических континентальных дымовых труб». Журнал атмосферной и солнечно-земной физики . 66 (13–14): 1213–1231. Bibcode : 2004JASTP..66.1213W . DOI : 10.1016 / j.jastp.2004.05.015 .
  32. ^ a b Sátori, G .; Неска, М .; Williams, E .; Szendrői, J. (2007). "Сигнатуры неоднородной полости Земля – ионосфера в записях шумановского резонанса высокого разрешения по времени" . Радио наука . 42 (2): RS003483. Bibcode : 2007RaSc ... 42.2S10S . DOI : 10.1029 / 2006RS003483 .
  33. ^ a b c Печоны, О .; Цена, у.е. Николаенко, А.П. (2007). «Относительное значение асимметрии день-ночь в записях амплитуды шумановского резонанса» . Радио наука . 42 (2): RS2S06. Bibcode : 2007RaSc ... 42.2S06P . DOI : 10.1029 / 2006RS003456 .
  34. ^ Мэдден, Т .; Томпсон, В. (1965). «Низкочастотные электромагнитные колебания полости Земля – ионосфера». Обзоры геофизики . 3 (2): 211. Bibcode : 1965RvGSP ... 3..211M . DOI : 10,1029 / RG003i002p00211 .
  35. ^ a b Николаенко А.П .; Хаякава, М. (2002). Резонансы в полости Земля – ионосфера . Kluwer Academic Publishers, Дордрехт-Бостон-Лондон.
  36. ^ Sentman, DD; Фрейзер, Б.Дж. (1991). «Одновременные наблюдения резонансов Шумана в Калифорнии и Австралии - свидетельство модуляции интенсивности локальной высотой области D». Журнал геофизических исследований . 96 (9): 15973–15984. Bibcode : 1991JGR .... 9615973S . DOI : 10.1029 / 91JA01085 .
  37. ^ Печоны, О .; Прайс, К. (2006). «Резонансы Шумана: интерпретация локальных модуляций суточной интенсивности». Радио наука . 42 (2): RS2S05. Bibcode : 2006RaSc ... 41.2S05P . DOI : 10.1029 / 2006RS003455 .
  38. ^ Ян, H .; Пасько, ВП (2007). «Трехмерное конечно-разностное моделирование во временной области суточных и сезонных изменений параметров шумановского резонанса» . Радио наука . 41 (2): RS2S14. Bibcode : 2006RaSc ... 41.2S14Y . DOI : 10.1029 / 2005RS003402 .
  39. ^ a b Boccippio, DJ; Уильямс, ER; Хекман, SJ; Лион, Вашингтон; и другие. (1995). «Спрайты, переходные процессы ELF и положительные штрихи земли». Наука . 269 (5227): 1088–1091. Bibcode : 1995Sci ... 269.1088B . DOI : 10.1126 / science.269.5227.1088 . PMID 17755531 . 
  40. ^ Цена, C .; Greenberg, E .; Yair, Y .; Sátori, G .; и другие. (2004). «Наземное обнаружение мощных молний, ​​вызывающих TLE, во время миссии MEIDEX на борту космического корабля« Колумбия »» . Письма о геофизических исследованиях . 31 (20): L20107. Bibcode : 2004GeoRL..3120107P . DOI : 10.1029 / 2004GL020711 .
  41. ^ Ху, Вт .; Каммер, С.А.; Лион, Вашингтон; Нельсон Т.Э. (2002). «Момент разряда молнии меняется для инициирования спрайтов» . Письма о геофизических исследованиях . 29 (8): 1279. Bibcode : 2002GeoRL..29.1279H . DOI : 10.1029 / 2001GL014593 .
  42. ^ а б Уильямс, ER (1992). «Резонанс Шумана: глобальный тропический термометр». Наука . 256 (5060): 1184–1186. Bibcode : 1992Sci ... 256.1184W . DOI : 10.1126 / science.256.5060.1184 . PMID 17795213 . 
  43. Перейти ↑ Williams, ER (1989). «Тройная структура гроз». Журнал геофизических исследований . 94 (D11): 13151–13167. Bibcode : 1989JGR .... 9413151W . DOI : 10.1029 / JD094iD11p13151 .
  44. ^ Секигучи, М .; Hayakawa, M .; Николаенко, АП; Хобара, Ю. (2006). «Свидетельства о связи между интенсивностью резонанса Шумана и глобальной температурой поверхности» . Annales Geophysicae . 24 (7): 1809–1817. Bibcode : 2006AnGeo..24.1809S . DOI : 10,5194 / angeo-24-1809-2006 .
  45. ^ Hobara, Y .; Harada, T .; Hayakawa, M .; Сэкигучи, М .; Охта, К. (2009). «Исследование по мониторингу глобального потепления с использованием данных резонанса Шумана». Тезисы осеннего собрания AGU . 2009 : AE43B – 0267. Bibcode : 2009AGUFMAE43B0267H .
  46. ^ Хансен, J .; Lacis, A .; Rind, D .; Russel, G .; и другие. (1984). «Климатическая чувствительность: анализ механизмов обратной связи». В Hansen, JE; Takahashi, T. (ред.). Климатические процессы и чувствительность климата . Серия геофизических монографий AGU. 29 . С. 130–163. Bibcode : 1984GMS .... 29..130H . DOI : 10,1029 / gm029p0130 . ISBN 978-0-87590-404-7.
  47. ^ Ринд, Д. (1998). «Просто добавьте водяной пар» . Наука . 28 (5380): 1152–1153. DOI : 10.1126 / science.281.5380.1152 .
  48. Перейти ↑ Price, C. (2000). «Свидетельства связи между глобальной грозовой активностью и водяным паром в верхних слоях тропосферы». Природа . 406 (6793): 290–293. Bibcode : 2000Natur.406..290P . DOI : 10.1038 / 35018543 . PMID 10917527 . 
  49. ^ Николаенко, А.П .; Рабинович, LM (1982). «О возможности существования глобальных электромагнитных резонансов на планетах Солнечной системы». Космические исследования . 20 : 82–89.
  50. ^ a b c Печоны, О .; Прайс, К. (2004). «Параметры резонанса Шумана, рассчитанные с помощью частично однородной модели колена на Земле, Венере, Марсе и Титане» . Радио наука . 39 (5): RS5007. Bibcode : 2004RaSc ... 39.5007P . DOI : 10.1029 / 2004RS003056 .
  51. ^ a b c Ruf, C .; Ренно, НЕТ; Kok, JF; Bandelier, E .; и другие. (2009). "Излучение нетеплового микроволнового излучения марсианской пыльной бурей" (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 36 (13): L13202. Bibcode : 2009GeoRL..3613202R . CiteSeerX 10.1.1.872.939 . DOI : 10.1029 / 2009GL038715 . ЛВП : 2027,42 / 94934 .  
  52. ^ Иден, HF; Воннегут, Б. (1973). «Электрический пробой, вызванный движением пыли в атмосфере низкого давления: рассмотрение Марса». Наука . 180 (4089): 962–963. Bibcode : 1973Sci ... 180..962E . DOI : 10.1126 / science.180.4089.962 . PMID 17735929 . 
  53. ^ Ренно, НЕТ; Вонг, А .; Атрея, СК; де Патер, I .; Роос-Сероте, М. (2003). «Электрические разряды и широкополосное радиоизлучение марсианских пылевых дьяволов и пыльных бурь» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 30 (22): 2140. Bibcode : 2003GeoRL..30.2140R . DOI : 10.1029 / 2003GL017879 . ЛВП : 2027,42 / 95558 .
  54. ^ Сухоруков, AI (1991). «О резонансах Шумана на Марсе». Планета. Космические науки . 39 (12): 1673–1676. Bibcode : 1991P & SS ... 39.1673S . DOI : 10.1016 / 0032-0633 (91) 90028-9 .
  55. ^ Молина-Куберос, GJ; Morente, JA; Бессер, БП; Porti, J .; и другие. (2006). «Резонансы Шумана как инструмент для изучения нижней ионосферы Марса» . Радио наука . 41 (1): RS1003. Bibcode : 2006RaSc ... 41.1003M . DOI : 10.1029 / 2004RS003187 .
  56. ^ Lammer, H .; Токано, Т .; Fischer, G .; Stumptner, W .; и другие. (2001). «Молниеносная активность Титана: сможет ли Кассини / Гюйгенс ее обнаружить?». Планетарная и космическая наука . 49 (6): 561–574. Bibcode : 2001P & SS ... 49..561L . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (00) 00171-9 .
  57. ^ Бессер, BP; Schwingenschuh, K .; Jernej, I .; Eichelberger, HU; и другие. (2002). «Резонансы Шумана как индикаторы освещения на Титане». Труды Второго европейского семинара по экзо / астробиологии, Грац, Австрия, 16–19 сентября .
  58. ^ Morente, JA; Молина-Куберос, ГДж; Porti, JA; Schwingenschuh, K .; и другие. (2003). «Исследование распространения электромагнитных волн в атмосфере Титана численным методом TLM». Икар . 162 (2): 374–384. Bibcode : 2003Icar..162..374M . DOI : 10.1016 / S0019-1035 (03) 00025-3 .
  59. ^ Молина-Куберос, GJ; Porti, J .; Бессер, БП; Morente, JA; и другие. (2004). «Шумановские резонансы и электромагнитная прозрачность в атмосфере Титана». Успехи в космических исследованиях . 33 (12): 2309–2313. Bibcode : 2004AdSpR..33.2309M . DOI : 10.1016 / S0273-1177 (03) 00465-4 .
  60. ^ Николаенко, А.П .; Бессер, БП; Швингеншу К. (2003). «Модельные расчеты резонанса Шумана на Титане». Планетарная и космическая наука . 51 (13): 853–862. Bibcode : 2003P & SS ... 51..853N . DOI : 10.1016 / S0032-0633 (03) 00119-3 .
  61. ^ Béghin, C .; Simões, F .; Красносельских, В .; Schwingenschuh, K .; и другие. (1 ноября 2007 г.). «Резонанс типа Шумана на Титане, вызванный магнитосферой Сатурна, возможно, обнаруженный зондом Гюйгенса». Икар . 191 (1): 251–266. Bibcode : 2007Icar..191..251B . DOI : 10.1016 / j.icarus.2007.04.005 .
  62. ^ Béghin, C .; Canu, P .; Каркошка, Э .; Сотин, Ц .; и другие. (Декабрь 2009 г.). «Новые сведения о плазменном резонансе Шумана на Титане, полученные из данных Гюйгенса и Кассини». Планетарная и космическая наука . 57 (14–15): 1872–1888. Bibcode : 2009P & SS ... 57.1872B . DOI : 10.1016 / j.pss.2009.04.006 .
  63. ^ Беген, Кристиан; Сотин, Кристоф; Амлен, Мишель (июнь 2010 г.). «Родной океан Титана обнаружился под 45 км льда в результате резонанса, подобного шумановскому». Comptes Rendus Geoscience . 342 (6): 425–433. Bibcode : 2010CRGeo.342..425B . DOI : 10.1016 / j.crte.2010.03.003 .
  64. ^ Беген, Кристиан; Рандриамбоарисон, Орельен; Амлен, Мишель; Каркошка, Эрих; и другие. (2012). "Аналитическая теория резонанса Шумана Титана: ограничения на проводимость ионосферы и погребенный водный океан". Икар . 218 (2): 1028–1042. Bibcode : 2012Icar..218.1028B . DOI : 10.1016 / j.icarus.2012.02.005 . ЛВП : 2060/20140002248 .
  65. Перейти ↑ Bar-Nun, A. (1975). «Грозы на Юпитере». Икар . 24 (1): 86–94. Bibcode : 1975Icar ... 24 ... 86В . DOI : 10.1016 / 0019-1035 (75) 90162-1 .
  66. ^ «Сияние молний при дневном свете (изображения Сатурна с космического корабля НАСА Кассини)» . www.ciclops.org . Проверено 8 ноября 2017 года .
  67. ^ Sentman, DD (1990). «Электропроводность неглубоких недр Юпитера и формирование резонансной планетно-ионосферной полости». Икар . 88 (1): 73–86. Bibcode : 1990Icar ... 88 ... 73S . DOI : 10.1016 / 0019-1035 (90) 90177-B .

Внешние статьи и ссылки [ править ]

Общие ссылки
  • Статьи в базе данных NASA ADS: Полный список | Полный текст
  • Видео исследования спрайтов: резонансы Шумана в глобальной цепи переменного тока колеблются всего с восемью циклами в секунду
Сайты
  • Хорошо иллюстрированное исследование из Университета Айовы, объясняющее конструкцию УНЧ-приемника для изучения резонансов Шумана. Ссылка обновлена ​​3 ноября 2011 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  • Global Coherence Initiative (календарь спектрограмм) живые данные резонанса Шумана
  • Открытие резонанса Шумана
  • Даннинг, Брайан (5 марта 2013 г.). "Скептоид № 352: факты и вымысел резонанса Шумана" . Скептоид .
Анимация
  • Анимация резонанса Шумана из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА