Показать сообщение отдельно
Старый 29.12.2009, 03:10   #2 (permalink)
Кандидат в мастера слова
 
Аватар для UVA

Регистрация: 05.11.2009
Адрес: Беларусь, Минск
Сообщений: 847
Сказал(а) спасибо: 388
Поблагодарили 634 раз(а) в 393 сообщениях

По умолчанию

Ритмы Земли


В.О. Ашкеназы,
доцент кафедры информатики и методов оптимизации
Тверского государственного университета, член-корреспондент
Российской Академии космонавтики им. К.Э. Циолковского



Хотя первые предположения о существовании верхних ионизированных электропроводящих слоев атмосферы Земли были высказаны еще в конце прошлого века, прямые опыты, доказавшие существование ионосферы Земли, относятся к 1925 г. Отражение радиоволн различных диапазонов от ионосферы, окружающей Землю на высотах от 50-100 км, обеспечивает их распространение на большие расстояния, вплоть до кругосветных.

Исследуя электромагнитные поля в сферическом слое, ограниченном поверхностью Земли и нижней ионосферой, В.О. Шуман в 1952 г. сначала теоретически предсказал, а затем экспериментально подтвердил существование естественных резонансов в полости Земля-ионосфера. Предсказанные им резонансные частоты соответствуют так называемым "стоячим волнам" в тонком сферическом волноводе Земля-ионосфера, и длина волны для электромагнитных колебаний основного резонанса близка к длине окружности земного шара - вспомним оценку для альфа-ритма мозга человека, приведенную в предыдущем разделе. В дневные часы Шуманом и Кёнигом были зарегистрированы одиночные "цуги" колебаний амплитудой до 100 мкВ/м с частотой заполнения 9 Гц, обычно длившиеся 0.3-3 сек, реже до 30 сек.

Работы Шумана вызвали большой интерес. Открытые им резонансные явления часто стали называть его именем - "шумановские резонансы". Дальнейшие теоретические изыскания и многочисленные измерения, предпринятые различными учеными, позволили уточнить свойства резонатора Земля-ионосфера и оценить суточные, сезонные и глобальные особенности электромагнитных колебаний на резонансных частотах. Обзор некоторых результатов этих исследований см., например, в

По единодушному мнению большинства специалистов, причиной возбуждения электромагнитных колебаний на резонансных частотах, определяемых формой и размерами Земли, служат разряды атмосферного электричества - молнии, вызываемые всей совокупностью гроз на земном шаре (примерно 100 разрядов в секунду).

В спектре шумановских резонансов наблюдаются четко выраженные максимумы, соответствующие резонансным частотам, определяемым по формулам

f = (c/2p Rз) [n(n+1)]1/2,

где f - частота (в Гц), c - скорость света, Rз - радиус Земли, а n - порядковый номер резонанса. Однако из-за неидеальной проводимости "стенок" добротность резонатора Земля-ионосфера мала (порядка Q = 4-6), что вызывает сдвиг резонансных частот, определяемый выражением

f = fi (1-1/Q),

где fi - частота в резонаторе с идеальными стенками.

Усредненные спектры шумановских резонансов, экспериментально зарегистрированные в Arrival Heights, Антарктика (AH), в Sondrestromfjord, Гренландия (SS), и в Стэнфорде, Калифорния, США (SU) за период с января по март 1990 г., показаны на рисунке.


Ритмы Земли

Среднемесячные экспериментально наблюдаемые значения наиболее четко выраженных резонансных частот составляют примерно 8, 14, 20, 26, 32 Гц. На более высоких частотах резонансы становятся почти незаметными. Для основной - нижней, самой интенсивной спектральной линии возможны вариации резонансной частоты в пределах 7-11 Гц, но большей частью в течение суток разброс резонансных частот обычно лежит в пределах = (0.1-0.2) Гц.

По измерениям, проведенным авторами летом 1963 г. в Таджикистане, для первых двух резонансных частот были получены следующие результаты:

- частота = 8.5 Гц, ширина полосы резонанса (на уровне 0.5) = 2.5 Гц;

- частота = 14.5 Гц, ширина полосы резонанса (на уровне 0.5) = 4.5 Гц.

Наибольшей интенсивности резонансные колебания в полости Земля-ионосфера достигают днем. На частоте около 8 Гц спектральная плотность колебаний составляет 0.1 мВ/м Гц в магнитоспокойные дни и возрастает на 15% во время магнитных бурь. Ночью резонансные свойства слабее выражены, так как возрастает утечка низкочастотных электромагнитных волн сквозь ионосферу, в это время пониженную электронную концентрацию. Отношение послеполуденного максимума амплитуд к ночному минимуму составляет 5-10 раз.

Резонансные колебания в волноводе Земля-ионосфера наиболее отчетливо выражены вблизи возбудителей этих колебаний - мировых очагов гроз (Африка, Южная Америка, Индонезия, Индия). Поэтому их интенсивность при измерениях на средних широтах выше, чем в приполярных регионах.
rusnauka.narod.ru
UVA вне форума   Ответить с цитированием
Этот пользователь сказал спасибо автору за это сообщение:
сергий (29.04.2010)