hoy en día las resonancias de Schumann se registran en muchas estaciones de investigación separadas en todo el mundo. Los sensores utilizados para medir las resonancias de Schumann consisten típicamente en dos bobinas inductivas magnéticas horizontales para medir los componentes norte-sur y este-oeste del campo magnético, y una antena dipolar Eléctrica vertical para medir el componente vertical del campo eléctrico. Una banda de paso típica de los instrumentos es de 3-100 Hz., La amplitud del campo eléctrico de resonancia de Schumann (~300 microvoltios por metro) es mucho más pequeña que el campo eléctrico estático de buen tiempo (~150 V/m) en la atmósfera. Del mismo modo, la amplitud del campo magnético de resonancia de Schumann (~1 picotesla) es muchos órdenes de magnitud más pequeña que el campo magnético de la Tierra (~30-50 microteslas). Se necesitan receptores y antenas especializados para detectar y grabar Resonancias Schumann. El componente eléctrico se mide comúnmente con una antena de bola, sugerido por Ogawa et al., en 1966, conectado a un amplificador de alta impedancia., Las bobinas de inducción magnética típicamente consisten en decenas a cientos de miles de vueltas de alambre enrollado alrededor de un núcleo de muy alta permeabilidad magnética.
dependencia de la actividad de los rayos globaleseditar
desde el principio de los estudios de resonancia de Schumann, se sabía que podían usarse para monitorear la actividad global de los rayos. En un momento dado hay alrededor de 2000 tormentas en todo el mundo. Produciendo aproximadamente cincuenta eventos de rayos por segundo, estas tormentas eléctricas están directamente vinculadas a la señal de Resonancia Schumann de fondo.,
determinar la distribución espacial de los rayos a partir de los registros de resonancia de Schumann es un problema complejo: para estimar la intensidad de los rayos a partir de los registros de resonancia de Schumann es necesario tener en cuenta tanto la distancia a las fuentes de rayos como la propagación de ondas entre la fuente y el observador. Un enfoque común es hacer una suposición preliminar sobre la distribución espacial del rayo, basada en las propiedades conocidas de la climatología del rayo., Un enfoque alternativo es colocar el receptor en el Polo Norte O Sur, que permanecen aproximadamente equidistantes de los principales centros de tormentas eléctricas durante el día. Un método que no requiere suposiciones preliminares sobre la distribución del rayo se basa en la descomposición de los espectros de resonancia de Schumann de fondo promedio, utilizando relaciones entre los espectros eléctricos y magnéticos promedio y entre su combinación lineal., Esta técnica asume que la cavidad es esféricamente simétrica y, por lo tanto, no incluye asimetrías de cavidad conocidas que se cree que afectan las propiedades de resonancia y propagación de las ondas electromagnéticas en el sistema.
variacioneseditar
las características mejor documentadas y más debatidas del fenómeno de resonancia de Schumann son las variaciones diurnas del espectro de potencia de resonancia de Schumann de fondo.,
un registro diurno de resonancia característica de Schumann refleja las propiedades tanto de la actividad global del rayo como del Estado de la cavidad tierra–ionosfera entre la región fuente y el observador. El campo eléctrico vertical es independiente de la dirección de la fuente en relación con el observador, y por lo tanto es una medida del rayo global., El comportamiento diurno del campo eléctrico vertical muestra tres máximos distintos, asociados con los tres «puntos calientes» de la actividad de los rayos planetarios: uno a 9 UT (Tiempo Universal) vinculado al pico diario de la actividad de tormentas eléctricas del Sudeste Asiático; uno a 14 UT vinculado al pico de la actividad de los rayos africanos; y uno a 20 UT vinculado al pico de la actividad de los rayos sudamericanos. El tiempo y la amplitud de los picos varían a lo largo del año, vinculados a los cambios estacionales en la actividad de los rayos.,
«chimenea» rankingEdit
en general, el pico africano es el más fuerte, lo que refleja la mayor contribución de la «chimenea» africana a la actividad global de los rayos. La clasificación de los otros dos picos—Asiático y americano—es objeto de una vigorosa disputa entre los científicos de Resonancia Schumann. Las observaciones de resonancia de Schumann realizadas desde Europa muestran una mayor contribución de Asia que de América del Sur, mientras que las observaciones realizadas desde América del Norte indican que la contribución dominante proviene de América del Sur.,
Williams y Sátori sugieren que para obtener una clasificación «correcta» de la chimenea de Asia-América, es necesario eliminar la influencia de las variaciones día/noche en la conductividad ionosférica (influencia de la asimetría día-noche) de los registros de resonancia de Schumann. Los registros «corregidos»presentados en la obra de Sátori, et al. mostrar que incluso después de la eliminación de la influencia asimétrica día-noche de los registros de resonancia de Schumann, la contribución Asiática sigue siendo mayor que la Estadounidense.
resultados similares fueron obtenidos por Pechony et al., la OMS calculó los campos de resonancia de Schumann a partir de datos de rayos satelitales. Se asumió que la distribución de los rayos en los mapas satelitales era un buen proxy para las fuentes de excitación de Schumann, a pesar de que las observaciones satelitales miden predominantemente los rayos en la nube en lugar de los rayos de la nube a tierra que son los excitadores primarios de las resonancias. Ambas simulaciones-las que descuidaron la asimetría día-noche y las que tuvieron en cuenta esta asimetría—mostraron la misma clasificación de las chimeneas de Asia y América., Por otro lado, algunos datos de satélites ópticos y rayos climatológicos sugieren que el Centro Sudamericano de tormentas eléctricas es más fuerte que el Centro Asiático.
la razón de la disparidad entre las clasificaciones de las chimeneas asiáticas y americanas en los registros de resonancia de Schumann sigue sin estar clara, y es objeto de nuevas investigaciones.
influencia de la asimetría día-nocheditar
en la literatura temprana, las variaciones diurnas observadas de la potencia de resonancia de Schumann se explicaron por las variaciones en la geometría fuente-receptor (rayo-observador)., Se llegó a la conclusión de que no se necesitan variaciones sistemáticas particulares de la ionosfera (que sirve como límite superior de la guía de ondas) para explicar estas variaciones. Estudios teóricos posteriores respaldaron las primeras estimaciones de la pequeña influencia de la asimetría de la ionosfera día-noche (diferencia entre la conductividad de la ionosfera del lado del día y del lado de la noche) en las variaciones observadas en las intensidades del campo de resonancia de Schumann.,
el interés en la influencia de la asimetría día-noche en la conductividad de la ionosfera en las resonancias de Schumann ganó nueva fuerza en la década de 1990, después de la publicación de un trabajo de Sentman y Fraser. Sentman y Fraser desarrollaron una técnica para separar las contribuciones globales y locales a las variaciones de potencia de campo observadas utilizando registros obtenidos simultáneamente en dos estaciones que estaban ampliamente separadas en longitud., Interpretaron las variaciones diurnas observadas en cada estación en términos de una combinación de una excitación global variable diurna modulada por la altura de la ionosfera local. Su trabajo, que combinaba observaciones y argumentos de conservación de energía, convenció a muchos científicos de la importancia de la asimetría ionosférica día-noche e inspiró numerosos estudios experimentales., Sin embargo, recientemente se demostró que los resultados obtenidos por Sentman y Fraser se pueden simular aproximadamente con un modelo uniforme (sin tener en cuenta la variación de la ionosfera día-noche) y, por lo tanto, no pueden interpretarse únicamente en términos de variación de la altura de la ionosfera.
Los registros de amplitud de resonancia de Schumann muestran variaciones diurnas y estacionales significativas que, en general, coinciden en el tiempo con los tiempos de la transición día-noche (el terminador)., Esta coincidencia de tiempo parece apoyar la sugerencia de una influencia significativa de la asimetría de la ionosfera día-noche en las amplitudes de resonancia de Schumann. Hay registros que muestran la precisión casi como un reloj de los cambios de amplitud diurna. Por otro lado, hay numerosos días en los que las amplitudes de resonancia de Schumann no aumentan al amanecer o no disminuyen al atardecer. Hay estudios que muestran que el comportamiento general de los registros de amplitud de resonancia de Schumann puede ser recreado a partir de la migración diurna y estacional de tormentas eléctricas, sin invocar variaciones ionosféricas., Dos estudios teóricos independientes recientes han demostrado que las variaciones en la potencia de resonancia de Schumann relacionadas con la transición día-noche son mucho más pequeñas que las asociadas con los Picos de la actividad global del rayo, y por lo tanto la actividad global del Rayo juega un papel más importante en la variación de la potencia de resonancia de Schumann.
generalmente se reconoce que los efectos fuente-observador son la fuente dominante de las variaciones diurnas observadas, pero sigue habiendo una controversia considerable sobre el grado en que las firmas día-noche están presentes en los datos., Parte de esta controversia se deriva del hecho de que los parámetros de resonancia de Schumann extraíbles de las observaciones proporcionan solo una cantidad limitada de información sobre la geometría del sistema ionosférico de la fuente de rayos acoplada. El problema de invertir las observaciones para inferir simultáneamente tanto la función de la fuente de rayos como la estructura ionosférica es, por lo tanto, extremadamente infradeterminado, lo que lleva a la posibilidad de interpretaciones no únicas.,
«problema inverso»editar
uno de los problemas interesantes en los estudios de resonancias de Schumann es determinar las características de la fuente de rayos (el «problema inverso»). Resolver temporalmente cada destello individual es imposible porque la tasa media de excitación por relámpagos, ~50 eventos de relámpagos por segundo globalmente, mezcla las contribuciones individuales juntas. Sin embargo, ocasionalmente se producen destellos de relámpagos extremadamente grandes que producen firmas distintivas que se destacan de las señales de fondo., Llamadas «Q-ráfagas», son producidas por rayos intensos que transfieren grandes cantidades de carga de las nubes al suelo y, a menudo, llevan una corriente de pico alta. Q-ráfagas pueden exceder la amplitud del nivel de la señal de fondo por un factor de 10 o más y aparecen con intervalos de ~10 s, lo que les permite ser considerados como eventos aislados y determinar la ubicación del rayo fuente. La ubicación de la fuente se determina con técnicas de estación múltiple o estación única y requiere asumir un modelo para la cavidad tierra-ionosfera., Las técnicas de múltiples estaciones son más precisas, pero requieren instalaciones más complicadas y costosas.
investigación de eventos luminosos Transienteseditar
ahora se cree que muchas de las resonancias transitorias de Schumann (ráfagas Q) están relacionadas con los eventos luminosos transitorios (TLEs). En 1995, Boccippio et al. mostró que los sprites, el TLE más común, son producidos por rayos positivos de nube a tierra que ocurren en la región estratiforme de un sistema de tormentas eléctricas, y están acompañados por q-burst en la banda de resonancias de Schumann., Observaciones recientes revelan que las ocurrencias de sprites y ráfagas Q están altamente correlacionadas y los datos de resonancias de Schumann posiblemente se pueden usar para estimar la tasa de ocurrencia global de sprites.
temperatura Globaleditar
Williams sugirió que la temperatura global puede ser monitoreada con las resonancias de Schumann. El vínculo entre la resonancia de Schumann y la temperatura es la tasa de destello del rayo, que aumenta de forma no lineal con la temperatura., La no linealidad de la relación rayo-temperatura proporciona un amplificador natural de los cambios de temperatura y hace de la Resonancia Schumann un «termómetro» sensible. Por otra parte, las partículas de hielo que se cree que participan en los procesos de electrificación que dan lugar a una descarga del rayo tienen un papel importante en los efectos de retroalimentación radiativa que influyen en la temperatura de la atmósfera. Por lo tanto, las resonancias de Schumann pueden ayudarnos a comprender estos efectos de retroalimentación., En 2006 se publicó un artículo que vincula la resonancia de Schumann con la temperatura de la superficie global, que fue seguido por un estudio de 2009.
vapor de agua Troposféricaeditar
El vapor de agua troposférico es un elemento clave del clima de la tierra, que tiene efectos directos como un gas de efecto invernadero, así como efectos indirectos a través de la interacción con las Nubes, Los aerosoles y la química troposférica., El vapor de agua de la troposfera superior (UTWV) tiene un impacto mucho mayor en el efecto invernadero que el vapor de agua en la atmósfera inferior, pero aún no se sabe si este impacto es positivo o negativo. El principal desafío al abordar esta cuestión es la dificultad de monitorear la UTWV a nivel mundial durante largos períodos de tiempo. Las tormentas continentales de convección profunda producen la mayoría de las descargas eléctricas en la Tierra. Además, transportan gran cantidad de vapor de agua a la troposfera superior, dominando las variaciones del UTWV global., Price sugirió que los cambios en el UTWV pueden derivarse de registros de resonancias de Schumann.
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