i dag registreres Schumann-resonanser på mange separate forskningsstationer rundt om i verden. Sensorerne, der bruges til at måle Schumann-resonanser, består typisk af to vandrette magnetiske induktive spoler til måling af magnetfeltets nord-syd og øst-vest komponenter og en lodret elektrisk dipolantenne til måling af den lodrette komponent i det elektriske felt. Et typisk passbånd af instrumenterne er 3-100 h.., Schumann resonans elektriske feltamplitude (~300 mikrovolt per meter) er meget mindre end det statiske fair-weathereather elektriske felt (~150 V/m) i atmosfæren. Tilsvarende er amplituden af Schumann-resonansmagnetfeltet (~1 picotesla) mange størrelsesordener mindre end Jordens magnetfelt (~30-50 mikroteslas). Specialiserede modtagere og antenner er nødvendige for at registrere og registrere Schumann-resonanser. Den elektriske komponent måles ofte med en kugleantenne, foreslået af Oga .a et al., i 1966, forbundet til en højimpedansforstærker., De magnetiske induktionsspoler består typisk af titusinder til hundreder af tusinder af drejninger af tråd viklet omkring en kerne med meget høj magnetisk permeabilitet.
afhængighed af global lynaktivitetrediger
fra begyndelsen af Schumann-resonansstudier var det kendt, at de kunne bruges til at overvåge global lynaktivitet. På ethvert givet tidspunkt er der omkring 2000 tordenvejr rundt om i verden. Producerer cirka halvtreds lyn begivenheder per sekund, er disse tordenvejr direkte knyttet til baggrunden Schumann resonans signal.,
Bestemmelse af den geografiske lightning distribution fra Schumann resonans records er et komplekst problem: for at vurdere lyn intensitet fra Schumann resonans poster det er nødvendigt at tage højde for både afstand til lyn kilder og bølgeudbredelse mellem kilde og iagttager. En fælles tilgang er at foretage en foreløbig antagelse om den rumlige lynfordeling baseret på de kendte egenskaber ved lynklimatologi., En alternativ tilgang er at placere modtageren på nord-eller Sydpolen, som forbliver omtrent lige langt fra de vigtigste tordenvejrcentre i løbet af dagen. En metode der ikke kræver foreløbige antagelser om lightning distribution er baseret på nedbrydning af den gennemsnitlige baggrund Schumann resonans spektre, udnytte forholdet mellem den gennemsnitlige elektriske og magnetiske spektre og mellem deres lineær kombination., Denne teknik antager, at hulrummet er sfærisk symmetrisk og derfor ikke inkluderer kendte hulrumsymmetrier, der antages at påvirke resonans-og udbredelsesegenskaberne for elektromagnetiske bølger i systemet.
daglige variationeredit
de bedst dokumenterede og mest omdiskuterede træk ved Schumann-resonansfænomenet er de daglige variationer i baggrunden Schumann-resonanseffektspektrum.,
en karakteristisk Schumann resonans daglige rekord afspejler egenskaberne af både global lynaktivitet og tilstanden af jord–ionosfærehulen mellem kildeområdet og observatøren. Det lodrette elektriske felt er uafhængigt af kildens retning i forhold til observatøren og er derfor et mål for global lynnedslag., Den døgnets adfærd af den vertikale elektriske felt viser tre distinkte maxima, der er forbundet med de tre “hot spots” af planetariske lyn aktivitet: en på 9 UT (Universal Time), som er knyttet til den daglige toppen af tordenvejr aktivitet fra Sydøst Asien; en på 14 UT knyttet til toppen af Afrikanske lyn aktivitet, og en på 20 UT knyttet til toppen af sydamerikanske lyn aktivitet. Tid og amplitude af toppene varierer hele året, knyttet til sæsonmæssige ændringer i lynaktivitet.,
“skorsten” rankingEdit
generelt er den afrikanske top den stærkeste, hvilket afspejler det store bidrag fra Den Afrikanske “skorsten” til global lynaktivitet. Rangeringen af de to andre toppe—asiatiske og Amerikanske—er genstand for en kraftig tvist blandt Schumann-resonansforskere. Schumann resonans observationer fra Europa viser et større bidrag fra Asien end fra Sydamerika, mens observationer fra Nordamerika indikerer det dominerende bidrag kommer fra Sydamerika.,
Williams og Sátori tyder på, at for at opnå “den korrekte” Asien-Usa skorsten placering, er det nødvendigt at fjerne indflydelse af dag/nat variationer i ionosfære ledningsevne (dag-nat asymmetri indflydelse) fra Schumann resonans poster. De” korrigerede ” optegnelser præsenteret i arbejdet af S .tori, et al. vis, at selv efter fjernelse af dag-nat asymmetri indflydelse fra Schumann resonans optegnelser, den asiatiske bidrag forbliver større end amerikansk.
lignende resultater blev opnået ved pechony et al., hvem beregnet Schumann resonans felter fra satellit lyn data. Det blev antaget, at fordelingen af lyn på satellit-kort var en god proxy for Schumann excitations-kilder, selv om satellit-observationer overvejende foranstaltning, i-sky lyn snarere end sky-til-jord lyn, der er den primære gældende for exciteren af resonanser. Begge simuleringer-dem, der forsømmer asymmetrien dag—nat, og dem, der tager højde for denne asymmetri-viste den samme Asia-America skorstensrangering., På den anden side antyder nogle optiske satellit-og klimatologiske lyndata, at det sydamerikanske tordenvejrcenter er stærkere end det asiatiske center.
årsagen til forskellen mellem placeringer af asiatiske og amerikanske skorstene i Schumann-resonansposter er fortsat uklar og er genstand for yderligere forskning.
indflydelse af dag-nat asymmetryEdit
i den tidlige litteratur de observerede daglige variationer af Schumann resonans magt blev forklaret af variationerne i kilden-modtager (lightning-observer) geometri., Det blev konkluderet, at der ikke er behov for særlige systematiske variationer af ionosfæren (som tjener som den øvre bølgeledergrænse) for at forklare disse variationer. Efterfølgende teoretiske undersøgelser støttet de tidlige vurderinger af den lille påvirkning af ionosfæren, dag-nat asymmetri (forskel mellem dag-og aften-side ionosfæren ledningsevne) på de observerede variationer i Schumann resonans-felt intensiteter.,
Den interesse, i den indflydelse, dag-nat asymmetri i ionosfæren ledningsevne på Schumann resonanser vundet ny styrke i 1990’erne, efter offentliggørelse af et værk af Sentman og Fraser. Sentman og Fraser udviklede en teknik til at adskille de globale og de lokale Bidrag til de observerede felteffektvariationer ved hjælp af poster opnået samtidigt på to stationer, der var vidt adskilt i længdegrad., De fortolkede de daglige variationer observeret på hver station med hensyn til en kombination af en diurnalt varierende global e .citation moduleret af den lokale ionosfærehøjde. Deres arbejde, der kombinerede både observationer og energibesparelsesargumenter, overbeviste mange forskere om betydningen af den ionosfæriske asymmetri dag-nat og inspirerede adskillige eksperimentelle undersøgelser., For nylig blev det imidlertid vist, at resultater opnået af Sentman og Fraser kan simuleres omtrent med en ensartet model (uden at tage hensyn til ionosfæren dag-nat variation) og derfor ikke kan fortolkes unikt udelukkende med hensyn til ionosfærehøjdevariation.
Schumann resonans amplitude optegnelser viser betydelige daglige og sæsonmæssige variationer, som generelt falder sammen i tid med de tidspunkter af dag-nat overgang (terminator)., Denne tid-matching synes at understøtte forslaget om en betydelig indflydelse af dag-nat ionosfæren asymmetri på Schumann resonans amplituder. Der er poster, der viser næsten urlignende nøjagtighed af de daglige amplitudeændringer. På den anden side er der adskillige dage, hvor Schumann-resonansamplituder ikke stiger ved solopgang eller ikke falder ved solnedgang. Der er undersøgelser, der viser, at den generelle opførsel af Schumann resonans amplitude optegnelser kan genskabes fra daglige og sæsonmæssige tordenvejr migration, uden at påberåbe ionosfæriske variationer., To nylige uafhængige teoretiske undersøgelser har vist, at variationer i Schumann resonans magt i relation til dag-nat overgang er meget mindre end dem, der er forbundet med toppene af den globale lyn aktivitet, og derfor er den globale lyn aktivitet spiller en vigtig rolle i variationen af Schumann resonans magt.
Det er almindeligt anerkendt, at kilde-observatør effekter er den dominerende kilde til den observerede døgnets variationer, men der er fortsat stor uenighed om graden af dag-nat underskrifter er til stede i data., En del af denne kontrovers stammer fra det faktum, at Schumann-resonansparametrene, der kan ekstraheres fra observationer, kun giver en begrænset mængde information om den koblede lynkilde-ionosfærisk systemgeometri. Problemet med inverterende observationer for samtidig at udlede både lynkildefunktionen og ionosfærisk struktur er derfor ekstremt underdetermineret, hvilket fører til muligheden for ikke-unikke fortolkninger.,
“Inverse problem”Rediger
et af de interessante problemer i Schumann resonansstudier er at bestemme lynkildekarakteristika (det “inverse problem”). Midlertidigt at løse hver enkelt flash er umulig, fordi den gennemsnitlige e .citationshastighed ved lynnedslag, ~50 lynhændelser pr. Imidlertid forekommer lejlighedsvis ekstremt store lynnedslag, der producerer karakteristiske signaturer, der skiller sig ud fra baggrundssignalerne., De kaldes “bur-bursts” og produceres af intense lynnedslag, der overfører store mængder ladning fra skyer til jorden og ofte bærer høj spidsstrøm. Bur-bursts kan overstige amplituden af baggrundssignalniveauet med en faktor på 10 eller mere og vises med intervaller på ~10 s, hvilket gør det muligt for dem at blive betragtet som isolerede begivenheder og bestemme kilden lynplacering. Kildeplaceringen bestemmes med enten multi-station eller single-station teknikker og kræver, at man antager en model for jord–ionosfærehulen., De multi-station teknikker er mere præcise, men kræver mere komplicerede og dyre faciliteter.
transient luminous events researchEdit
det antages nu, at mange af Schumann-resonansens transienter (bur-bursts) er relateret til de transient luminous events (TLEs). I 1995 boccippio et al. viste, at sprites, de mest almindelige TLE, er produceret af positive sky-til-jord lyn, der forekommer i stratiform region af et tordenvejr-system, og er ledsaget af Q-brast i Schumann resonanser band., Nylige observationer afslører, at forekomster af sprites og bur-udbrud er stærkt korrelerede, og Schumann-resonansdata kan muligvis bruges til at estimere den globale forekomst af sprites.
Global temperaturedit
Williamilliams foreslog, at global temperatur kan overvåges med Schumann-resonanserne. Forbindelsen mellem Schumann resonans og temperatur er lynnedslag sats, hvilket øger ikke-lineært med temperaturen., Ikke-lineariteten af lyn-til-temperatur-forholdet giver en naturlig forstærker af temperaturændringerne og gør Schumann-resonans til et følsomt “termometer”. Desuden isen partikler, der menes at deltage i elektrificering processer, som resulterer i en lyn udledning har en vigtig rolle i de sporstoffers betydning feedback effekter, der påvirker atmosfæren temperatur. Schumann-resonanser kan derfor hjælpe os med at forstå disse feedbackeffekter., Et papir blev offentliggjort i 2006, der forbinder Schumann resonance med global overfladetemperatur, som blev fulgt op med en 2009-undersøgelse.
øvre troposfærisk vanddampdet
troposfærisk vanddamp er et centralt element i Jordens klima, som har direkte virkninger som drivhusgas, såvel som indirekte virkninger gennem interaktion med skyer, aerosoler og troposfærisk Kemi., Øvre troposfæriske vanddamp (UTWV) har en langt større indvirkning på drivhuseffekten end vanddamp i den nedre atmosfære, men hvorvidt denne virkning er en positiv eller en negativ feedback er stadig usikker. Den største udfordring i at løse dette spørgsmål er vanskeligheden ved at overvåge ut .v globalt over lange tidsskalaer. Continental dyb konvektive tordenvejr producere de fleste af de lyn udledninger på jorden. Derudover transporterer de store mængder vanddamp ind i den øvre troposfære, der dominerer variationerne i global ut .v., Pris foreslog, at ændringer i UT .v kan udledes af registreringer af Schumann-resonanser.
Skriv et svar