Шумановские резонансы - Schumann resonances

Схема резонансов Шумана в атмосфере Земли

В Шумановские резонансы (SR) представляют собой набор пиков спектра в чрезвычайно низкая частота (ELF) часть земной шар с электромагнитное поле спектр. Резонансы Шумана - это глобальные электромагнитные резонансы, созданный и возбужденный молния разрядов в полости, образованной поверхностью Земли и ионосфера.[1]

Описание

Это явление глобального электромагнитного резонанса названо в честь физика. Винфрид Отто Шуман который математически предсказал это в 1952 году. Резонансы Шумана возникают потому, что пространство между поверхностью Земли и проводящей ионосферой действует как замкнутая волновод. Ограниченные размеры Земли заставляют этот волновод действовать как резонансная полость за электромагнитные волны в ELF группа. 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 крайне низких частотах (СНЧ) около 7,83 Гц (основная),[4] 14,3, 20,8, 27,3 и 33,8 Гц.[5]

В нормальном описании резонансов Шумана основной режим это стоячая волна в полости Земля – ионосфера с длина волны равной окружности Земли. Самая низкочастотная мода имеет самую высокую интенсивность, а частота всех мод может незначительно изменяться из-за возмущений ионосферы, вызванных солнечными лучами (которые сжимают верхнюю стенку закрытой полости).[нужна цитата ] среди других факторов. Более высокие резонансные моды разнесены с интервалом примерно 6,5 Гц (как можно увидеть, введя числа в формула ), 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 резонансные возбуждения Шумана были связаны с кратковременные световые явления —спрайты, ЭЛЬФЫ, струи, и другие молния в верхних слоях атмосферы.[нужна цитата ] Новая область интересов, в которой используются резонансы Шумана, связана с краткосрочными прогноз землетрясения.[нужна цитата ] Интерес к резонансам Шумана возобновился в 1993 году, когда Э. Р. Уильямс показал корреляцию между резонансной частотой и температурой воздуха в тропиках, предположив, что резонанс можно использовать для мониторинга глобальное потепление.[6][7] В геофизические исследования, Резонансы Шумана используются для обнаружения морских месторождений углеводородов.[8][страница нужна ]

История

В 1893 г. Джордж Фрэнсис Фицджеральд отметил, 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 самые низкие Режим резонансов Шумана) будет иметь период 0,1 секунды.[9] Из-за этого вклада было предложено переименовать эти резонансы в резонансы Шумана – Фитцджеральда.[10] Однако результаты Фитцджеральда не были широко известны, поскольку были представлены только на встрече Британская ассоциация развития науки, с последующим кратким упоминанием в столбце в Природа.

Отсюда первое предположение о существовании ионосферы, способной удерживать электромагнитные волны, приписывается Хевисайд и Питомник (1902).[11][12] Прошло еще двадцать лет, прежде чем Эдвард Эпплтон и Барнетт в 1925 г.[13] смогли экспериментально доказать существование ионосферы.

Хотя некоторые из наиболее важных математических инструментов для работы со сферическими волноводы были разработаны Г. Н. Уотсон в 1918 г.,[14] это было Винфрид Отто Шуман кто первым изучил теоретические аспекты глобальных резонансов Земля-ионосфера волновод система, известная сегодня как резонансы Шумана. В 1952–1954 гг. Шуман вместе с Х. Л. Кениг, попытался измерить резонансные частоты.[15][16][17][18] Однако только измерения, сделанные 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 возрастает интерес к резонансам Шумана в самых разных областях.

Основная теория

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

В идеальной полости резонансная частота из -й режим определяется Радиус Земли и скорость света .[15]

Реальная Земля – ионосфера волновод не является совершенной электромагнитной резонансной полостью. Потери из-за конечной ионосферы электрическая проводимость снизить скорость распространения электромагнитных сигналов в полости, что приведет к тому, что резонансная частота будет ниже, чем можно было бы ожидать в идеальном случае, и наблюдаемые пики будут широкими. Кроме того, существует ряд горизонтальных асимметрий - дневная и ночная разница в высоте ионосферы, широтные изменения высоты ионосферы. Магнитное поле Земли, внезапные ионосферные возмущения, поглощение в полярной шапке, изменение Радиус Земли ± 11 км от экватора до географических полюсов и т. д., которые вызывают другие эффекты в спектрах мощности резонанса Шумана.

Измерения

Сегодня резонансы Шумана регистрируются на многих отдельных исследовательских станциях по всему миру. Датчики, используемые для измерения резонансов Шумана, обычно состоят из двух горизонтальных магнитные индукционные катушки для измерения компонент север-юг и восток-запад магнитное поле, а также вертикальная электрическая дипольная антенна для измерения вертикальной составляющей электрическое поле. Типичная полоса пропускания инструментов составляет 3–100 Гц. Амплитуда электрического поля шумановского резонанса (~ 300 микровольт на метр) намного меньше, чем статическое ясное электрическое поле (~ 150 В / м) в атмосфера. Точно так же амплитуда резонансного магнитного поля Шумана (~ 1 пикотесла) много порядки величины меньше, чем Магнитное поле Земли (~ 30–50 микротеслов).[25] Для обнаружения и регистрации резонансов Шумана необходимы специализированные приемники и антенны. Электрический компонент обычно измеряется с помощью шаровой антенны, предложенной Огавой и др. В 1966 г.[26] подключен к высокоомному усилитель мощности. Магнитный индукционные катушки обычно состоят из десятков и сотен тысяч витков проволоки, намотанной вокруг сердечника очень высокой магнитная проницаемость.

Зависимость от глобальной грозовой активности

С самого начала исследований резонанса Шумана было известно, что их можно использовать для мониторинга глобальной грозовой активности. В любой момент времени существует около 2000 грозы вокруг глобус.[27] Производство примерно пятидесяти событий молнии за второй,[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. Общий подход состоит в том, чтобы сделать предварительное предположение о пространственном распределении молнии на основе известных свойств молнии. климатология. Альтернативный подход - размещение приемника в север или же Южный полюс, которые остаются примерно равноудаленный от основных грозовых очагов 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

Наиболее задокументированные и наиболее обсуждаемые особенности явления резонанса Шумана - это 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. Вертикаль электрическое поле не зависит от направления источника относительно наблюдателя и, следовательно, является мерой глобальной молнии. Суточное поведение вертикального электрического поля показывает три отчетливых максимума, связанных с тремя «горячими точками» планетарной молниевой активности: один в 9 UT (Всемирное время ) связано с дневным пиком гроза активность от Юго-Восточная Азия; один в 14 UT связан с пиком Африканский молниеносная активность; и один в 20 UT, связанный с пиком южноамериканец молниеносная активность. Время и амплитуда пиков меняются в течение года, что связано с сезонными изменениями грозовой активности.

Рейтинг «Дымоход»

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" рейтинга дымоходов Азия-Америка необходимо удалить влияние дневных / ночных вариаций ионосферной проводимости (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] который рассчитал 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 дня и ночи и учитывающие эту асимметрию - показали одинаковый рейтинг дымоходов между Азией и Америкой. 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

В ранней литературе наблюдаемые суточные вариации мощности резонанса Шумана объяснялись вариациями геометрии источник-приемник (наблюдатель молнии).[19] Был сделан вывод об отсутствии особых систематических изменений ионосферы (служащей верхней волновод граница) необходимы для объяснения этих изменений.[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 Зентмана и Фрейзера.[36] Сентман и Фрейзер разработали метод разделения глобального и локального вкладов в наблюдаемые вариации мощности поля с использованием полученных записей. 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]

Шумановский резонанс амплитуда записи показывают значительные суточные и сезонные колебания, которые в целом совпадают по времени со временами перехода дня и ночи ( 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 шумановского резонанса не увеличиваются при Восход солнца или не уменьшаются при закат солнца. Есть исследования, показывающие, что общее поведение резонанса Шумана амплитуда записи могут быть воссозданы из дневных и сезонных гроза миграции, без привлечения 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 грозовой активности, и поэтому глобальная грозовая активность играет 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 ограниченный объем информации о геометрии связанной системы источник молнии-ионосфера. Поэтому проблема инвертирования наблюдений для одновременного вывода как функции источника молнии, так и структуры ионосферы крайне недооценена, что приводит к возможности неоднозначных интерпретаций.

«Обратная задача»

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 во всем мире, 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 амплитуда уровня фонового сигнала в 10 и более раз и появляются 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

Сейчас считается, что многие переходные процессы шумановского резонанса (Q-всплески) связаны с переходные световые события (TLE). В 1995 году Boccippio et al.[39] показало, что спрайты, наиболее распространенные TLE, производятся положительной молнией облако-земля, возникающей в стратиформной области гроза системы, и сопровождаются Q-всплеском в полосе шумановских резонансов. 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

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] В нелинейность отношения молнии к температуре обеспечивает естественное усилитель мощности изменения температуры и делает резонанс Шумана чувствительным «термометром». 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, влияющих на температуру атмосферы. Поэтому резонансы Шумана могут помочь нам понять эти Обратная связь последствия. В 2006 году была опубликована статья, связывающая резонанс Шумана с глобальной температурой поверхности.[44] за которым последовало исследование 2009 года.[45]

Водяной пар верхних слоев тропосферы

Тропосферный водяной пар является ключевым элементом климата Земли, который оказывает прямое воздействие на парниковый газ, а также косвенные эффекты через взаимодействие с облака, аэрозоли и химия тропосферы. Водяной пар из верхних слоев тропосферы (UTWV) оказывает гораздо большее влияние на парниковый эффект чем водяной пар в нижнем атмосфера,[46] но является ли это влияние положительным или отрицательным Обратная связь все еще неясно.[47] Основная проблема в решении этого вопроса - сложность мониторинга UTWV в глобальном масштабе в течение длительного времени. Континентальный глубококонвективный грозы производят большую часть разрядов молний на Земле. Кроме того, они перевозят большое количество водяной пар в верхний тропосфера, доминируя над вариациями глобального UTWV. Цена [2000][48] предположил, что изменения в UTWV могут быть получены из записей резонансов Шумана.

На других планетах и ​​лунах

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 электромагнитные волны в диапазоне ELF.

В рамках Солнечная система помимо Земли есть пять кандидатов на обнаружение резонанса Шумана: Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, и самый большой спутник Сатурна Титан.Моделирование резонансов Шумана на планетах и луны Солнечной системы осложняется незнанием волновод параметры. Нет на месте сегодня существует возможность проверить результаты.

Венера

Самым убедительным доказательством наличия молнии на Венере являются импульсные электромагнитные волны, обнаруженные Венера 11 и 12 посадочных мест. 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, указывающие на то, что резонансы Шумана должны быть легко обнаружены на этой планете при наличии источника возбуждения молнии и подходящего датчика.

Марс

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 приблизительно на ожидаемых частотах Шумана, и не было подтверждено независимо от того, 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 Renno et al. [2003].[53] Марсианские глобальные резонансы были смоделированы Сухоруковым [1991],[54] Печоны и Прайс [2004],[50] и Молина-Куберос и др. [2006].[55] Результаты трех исследований несколько различаются, но кажется, что по крайней мере первые две моды шумановского резонанса должны быть обнаружены. Свидетельства первых трех мод шумановского резонанса присутствуют в спектрах радиоизлучения молний, ​​обнаруженных во время марсианских пыльных бурь.[51]

Титан

Давно предполагалось, что разряды молнии могут возникать на Титан,[56] но последние данные из Кассини – Гюйгенс похоже, указывает на то, что на этом крупнейшем спутник 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. Важнейшим результатом этого является доказательство существования погребенного жидкого водно-аммиачного океана под несколькими десятками километров ледяной подповерхностной коры.[61][62][63][64]

Юпитер и Сатурн

На Юпитере оптически обнаружена грозовая активность. Существование грозовой активности на этой планете было предсказано Бар-Нун [1975][65] и теперь это подтверждается данными из Галилео, Путешественники 1 и 2, Пионеры 10 и 11, и Кассини. Также подтверждено, что Сатурн имеет молниеносную активность.[66] Хотя три космических корабля посещения (Пионер 11 в 1979 г. Вояджер 1 в 1980 г. и Вояджер 2 в 1981 г.) не смогли предоставить убедительных доказательств из оптических наблюдений, в июле 2012 года 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 нижним волновод граница является нетривиальной в случае газовых планет. 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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Резонанс Шумана». НАСА. Получено 8 ноября, 2017.
  2. ^ MacGorman, D. R .; Ржавчина, В. Д. (1998). Электрическая природа штормов. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 114. ISBN  9780195073379. OCLC  35183896.
  3. ^ Волланд, Ганс (1995). Справочник по электродинамике атмосферы. 1. Бока-Ратон: CRC Press. п. 277. ISBN  9780849386473. OCLC  31408654.
  4. ^ Русов, В. (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, J.L .; 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. Дои: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:1992Наука ... 256.1184W. Дои:10.1126 / science.256.5060.1184. PMID  17795213.
  7. ^ Barr, R .; Лланвин Джонс, Дэвид; Роджер, С.Дж. (2000). "Радиоволны СНЧ и ОНЧ" (PDF). Журнал атмосферной и солнечно-земной физики. 62 (17–18): 1689–1718. Bibcode:2000JASTP..62.1689B. Дои: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, Г.Ф. (1893). «О периоде вибрации электрических возмущений на Земле». Отчет Британской ассоциации развития науки. 63-е заседание: 682.
  10. ^ Джексон, Дж. Д. (август 2008 г.). «Примеры теоремы нуля истории науки» (PDF). Американский журнал физики. 76 (8): 704–719. arXiv:0708.4249. Bibcode:2008AmJPh..76..704J. Дои:10.1119/1.2904468.
  11. ^ Хевисайд, О. (1902). «Телеграфия, Раздел 1, Теория». Британская энциклопедия. 9 (10-е изд.). Лондон. С. 213–218.
  12. ^ Кеннелли, Артур Э. (1902). «О возвышении электропроводящих слоев земной атмосферы». Мир и инженер. 32: 473.
  13. ^ Appleton, E. V .; Барнетт, М.А.Ф. (1925). "О некоторых прямых доказательствах отражения электрических лучей вниз от атмосферы". Труды Лондонского королевского общества A. 109 (752): 621–641. Bibcode:1925RSPSA.109..621A. Дои:10.1098 / rspa.1925.0149.
  14. ^ Уотсон, Г. Н. (1918). «Дифракция электрических волн на Земле». Труды Лондонского королевского общества A. 95 (666): 83–99. Bibcode:1918RSPSA..95 ... 83Вт. Дои:10.1098 / rspa.1918.0050.
  15. ^ а б Шуман, В. О. (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. Bibcode:1952ZNatA ... 7..149S. Дои:10.1515 / zna-1952-0202.
  16. ^ Шуман, В. О. (1952). "Über die Dämpfung der elektromagnetischen Eigenschwingnugen des Systems Erde - Luft - Ionosphäre". Zeitschrift für Naturforschung A. 7 (3–4): 250–252. Bibcode:1952ZNatA ... 7..250S. Дои:10.1515 / зна-1952-3-404.
  17. ^ Шуман, В. О. (1952). "Uber die Ausbreitung sehr Langer elektriseher Wellen um die Signale des Blitzes". Nuovo Cimento. 9 (12): 1116–1138. Bibcode:1952NCim .... 9.1116S. Дои:10.1007 / BF02782924.
  18. ^ Schumann, W. O .; Кениг, Х. (1954). "Über die Beobactung von Atmospherics bei geringsten Frequenzen". Naturwissenschaften. 41 (8): 183–184. Bibcode:1954NW ..... 41..183S. Дои:10.1007 / BF00638174.
  19. ^ а б Balser, M .; Вагнер, К. (1960). «Измерение спектра радиошумов от 50 до 100 ц / с». Журнал исследований Национального бюро стандартов. 64D (4): 415–418. Дои:10.6028 / jres.064d.050.
  20. ^ Balser, M .; Вагнер, К. (1960). «Наблюдения резонансов полости Земля – ионосфера». Природа. 188 (4751): 638–641. Bibcode:1960Натура.188..638Б. Дои: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. Дои: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. Дои: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. Дои:10.1029 / jz068i013p04115.
  24. ^ а б Волланд, Х. (1984). Атмосферная электродинамика. Шпрингер-Верлаг, Берлин.
  25. ^ Цена, у.е. Печоны, О .; Гринберг, Э. (2006). «Шумановские резонансы в исследованиях молний». Журнал Lightning Research. 1: 1–15.
  26. ^ а б Ogawa, T .; 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. Дои:10.5636 / jgg.18.443.
  27. ^ Хекман, С. Дж .; Уильямс, Э. (1998). «Полная глобальная молния, полученная из измерений резонанса Шумана». Журнал геофизических исследований. 103 (D24): 31775–31779. Bibcode:1998JGR ... 10331775H. Дои:10.1029 / 98JD02648.
  28. ^ а б Christian, H.J .; Blakeslee, R.J .; Boccippio, D. J .; Boeck, W. L .; 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. Дои:10.1029 / 2002JD002347.
  29. ^ Николаенко, А. П. (1997). «Современные аспекты исследований резонанса Шумана». Журнал атмосферной и солнечно-земной физики. 59 (7): 806–816. Bibcode:1997JASTP..59..805N. Дои:10.1016 / с 1364-6826 (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. Дои:10.1016 / с1364-6826 (01) 00024-4.
  31. ^ Уильямс, E. R .; 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. Дои:10.1016 / j.jastp.2004.05.015.
  32. ^ а б 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. Дои:10.1029 / 2006RS003483.
  33. ^ а б c Печоны, О .; Цена, у.е. Николаенко, А. П. (2007). «Относительная важность асимметрии день-ночь в записях амплитуды резонанса Шумана». Радио Наука. 42 (2): RS2S06. Bibcode:2007RaSc ... 42.2S06P. Дои:10.1029 / 2006RS003456.
  34. ^ Madden, T .; Томпсон, В. (1965). «Низкочастотные электромагнитные колебания полости Земля – ионосфера». Обзоры геофизики. 3 (2): 211. Bibcode:1965РвГСП ... 3..211М. Дои:10.1029 / RG003i002p00211.
  35. ^ а б Николаенко, А.П .; Хаякава, М. (2002). Резонансы в полости Земля – ионосфера.. Kluwer Academic Publishers, Дордрехт-Бостон-Лондон.
  36. ^ Sentman, D. D .; 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. Дои: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. Дои:10.1029 / 2006RS003455.
  38. ^ Ян, H .; Пасько, В. П. (2007). «Трехмерное конечно-разностное моделирование во временной области суточных и сезонных изменений параметров шумановского резонанса». Радио Наука. 41 (2): RS2S14. Bibcode:2006RaSc ... 41.2S14Y. Дои:10.1029 / 2005RS003402.
  39. ^ а б Boccippio, D. J .; Уильямс, E. R .; Хекман, С. Дж .; Lyons, W. A .; и другие. (1995). «Спрайты, переходные процессы ELF и положительные штрихи земли». Наука. 269 (5227): 1088–1091. Bibcode:1995Научный ... 269.1088B. Дои:10.1126 / science.269.5227.1088. PMID  17755531.
  40. ^ Цена, у.е. Greenberg, E .; Yair, Y .; Sátori, G .; и другие. (2004). "Наземное обнаружение интенсивных молний, ​​вызывающих TLE, во время миссии MEIDEX на борту космического корабля" Шаттл " Колумбия". Письма о геофизических исследованиях. 31 (20): L20107. Bibcode:2004GeoRL..3120107P. Дои:10.1029 / 2004GL020711.
  41. ^ Hu, W .; Каммер, С. А .; Lyons, W. A .; Нельсон, Т. Э. (2002). «Момент разряда молнии меняется для инициирования спрайтов». Письма о геофизических исследованиях. 29 (8): 1279. Bibcode:2002GeoRL..29.1279H. Дои:10.1029 / 2001GL014593.
  42. ^ а б Уильямс, Э. Р. (1992). «Резонанс Шумана: глобальный тропический термометр». Наука. 256 (5060): 1184–1186. Bibcode:1992Наука ... 256.1184W. Дои:10.1126 / science.256.5060.1184. PMID  17795213.
  43. ^ Уильямс, Э. Р. (1989). «Тройная структура гроз». Журнал геофизических исследований. 94 (D11): 13151–13167. Bibcode:1989JGR .... 9413151W. Дои:10.1029 / JD094iD11p13151.
  44. ^ Сэкигучи, М .; Hayakawa, M .; Николаенко, А.П .; Хобара, Ю. (2006). «Доказательства связи между интенсивностью резонанса Шумана и глобальной температурой поверхности». Annales Geophysicae. 24 (7): 1809–1817. Bibcode:2006AnGeo..24.1809S. Дои: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. ^ Hansen, J .; Lacis, A .; Rind, D .; Russel, G .; и другие. (1984). «Климатическая чувствительность: анализ механизмов обратной связи». В Hansen, J. E .; Takahashi, T. (ред.). Климатические процессы и чувствительность к климату. Серия геофизических монографий AGU. 29. С. 130–163. Bibcode:1984GMS .... 29..130H. Дои:10.1029 / gm029p0130. ISBN  978-0-87590-404-7.
  47. ^ Ринд, Д. (1998). "Просто добавьте водяной пар". Наука. 28 (5380): 1152–1153. Дои:10.1126 / science.281.5380.1152.
  48. ^ Прайс, К. (2000). «Свидетельства связи между глобальной грозовой активностью и водяным паром в верхних слоях тропосферы». Природа. 406 (6793): 290–293. Bibcode:2000Натура406..290П. Дои:10.1038/35018543. PMID  10917527.
  49. ^ Николаенко, А.П .; Рабинович, Л. М. (1982). «О возможности существования глобальных электромагнитных резонансов на планетах Солнечной системы». Космические исследования. 20: 82–89.
  50. ^ а б 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. Дои:10.1029 / 2004RS003056.
  51. ^ а б c Ruf, C .; Ренно, Н.О .; Kok, J. F .; 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. Дои:10.1029 / 2009GL038715. HDL:2027.42/94934.
  52. ^ Eden, H. F .; Воннегут, Б. (1973). «Электрический пробой, вызванный движением пыли в атмосфере низкого давления: рассмотрение Марса». Наука. 180 (4089): 962–963. Bibcode:1973Sci ... 180..962E. Дои:10.1126 / science.180.4089.962. PMID  17735929.
  53. ^ Ренно, Н.О .; Вонг, А .; Атрея, С. К .; 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. Дои:10.1029 / 2003GL017879. HDL:2027.42/95558.
  54. ^ Сухоруков, А. И. (1991). «О резонансах Шумана на Марсе». Планета. Космические науки. 39 (12): 1673–1676. Bibcode:1991P & SS ... 39.1673S. Дои:10.1016/0032-0633(91)90028-9.
  55. ^ Молина-Куберос, Дж. Дж .; Morente, J. A .; Besser, B.P .; Porti, J .; и другие. (2006). «Резонансы Шумана как инструмент для изучения нижней ионосферы Марса». Радио Наука. 41 (1): RS1003. Bibcode:2006RaSc ... 41.1003M. Дои: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. Дои:10.1016 / S0032-0633 (00) 00171-9.
  57. ^ Besser, B.P .; Schwingenschuh, K .; Jernej, I .; Eichelberger, H.U .; и другие. (2002). «Резонансы Шумана как индикаторы освещения на Титане». Материалы Второго Европейского семинара по экзо / астробиологии, Грац, Австрия, 16–19 сентября.
  58. ^ Morente, J. A .; Молина-Куберос, Дж. Дж .; Porti, J. A .; Schwingenschuh, K .; и другие. (2003). «Исследование распространения электромагнитных волн в атмосфере Титана численным методом TLM». Икар. 162 (2): 374–384. Bibcode:2003Icar..162..374M. Дои:10.1016 / S0019-1035 (03) 00025-3.
  59. ^ Молина-Куберос, Дж. Дж .; Porti, J .; Besser, B.P .; Morente, J. A .; и другие. (2004). «Шумановские резонансы и электромагнитная прозрачность в атмосфере Титана». Достижения в космических исследованиях. 33 (12): 2309–2313. Bibcode:2004AdSpR..33.2309M. Дои:10.1016 / S0273-1177 (03) 00465-4.
  60. ^ Николаенко, А.П .; Besser, B.P .; Швингеншу К. (2003). «Модельные расчеты резонанса Шумана на Титане». Планетарная и космическая наука. 51 (13): 853–862. Bibcode:2003P & SS ... 51..853N. Дои: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. Дои: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 на основе данных Гюйгенса и Кассини». Планетарная и космическая наука. 57 (14–15): 1872–1888. Bibcode:2009P & SS ... 57.1872B. Дои:10.1016 / j.pss.2009.04.006.
  63. ^ Беген, Кристиан; Сотин, Кристоф; Амлен, Мишель (июнь 2010 г.). «Родной океан Титана раскрылся под 45 км льда в результате резонанса, подобного шумановскому». Comptes Rendus Geoscience. 342 (6): 425–433. Bibcode:2010CRGeo.342..425B. Дои:10.1016 / j.crte.2010.03.003.
  64. ^ Беген, Кристиан; Рандриамбоарисон, Орелен; 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. Дои:10.1016 / j.icarus.2012.02.005. HDL:2060/20140002248.
  65. ^ Бар-Нун, А. (1975). «Грозы на Юпитере». Икар. 24 (1): 86–94. Bibcode:1975Icar ... 24 ... 86B. Дои:10.1016/0019-1035(75)90162-1.
  66. ^ «Сияние молнии при дневном свете (изображения Сатурна с космического корабля НАСА Кассини)». www.ciclops.org. Получено 8 ноября, 2017.
  67. ^ Сентман, Д. Д. (1990). «Электропроводность неглубоких недр Юпитера и формирование резонансной планетно-ионосферной полости». Икар. 88 (1): 73–86. Bibcode:1990Icar ... 88 ... 73S. Дои:10.1016 / 0019-1035 (90) 90177-Б.

Внешние статьи и ссылки

Общие ссылки
Сайты
Анимация