ma a Schumann rezonanciákat a világ számos különböző kutatóállomásán rögzítik. A Schumann rezonanciák mérésére használt érzékelők jellemzően két vízszintes mágneses induktív tekercsből állnak a mágneses mező észak-déli és kelet-nyugati komponenseinek mérésére, valamint egy függőleges elektromos dipólantenna az elektromos mező függőleges elemének mérésére. A műszerek tipikus sávja 3-100 Hz., A Schumann rezonancia elektromos mező amplitúdója (~300 mikrovolt / méter)sokkal kisebb, mint a légkörben lévő statikus, tisztességes időjárási elektromos mező (~150 V/m). Hasonlóképpen, a Schumann rezonancia mágneses mező amplitúdója (~1 picotesla) sok nagyságrenddel kisebb, mint a Föld mágneses mezője (~30-50 mikroteslas). Speciális vevőkészülékekre és antennákra van szükség a Schumann rezonanciák észleléséhez és rögzítéséhez. Az elektromos komponenst általában gömbantennával mérik, Ogawa et al., 1966-ban, nagy impedanciájú erősítőhöz csatlakoztatva., A mágneses indukciós tekercsek általában tíz-több százezer fordulatú huzalból állnak, amelyek nagyon nagy mágneses permeabilitású mag körül vannak tekercselve.
függőség a globális villámaktivitástólszerkesztés
a Schumann rezonancia vizsgálatok kezdetétől kezdve ismert volt, hogy felhasználhatók a globális villámaktivitás megfigyelésére. Bármikor vannak mintegy 2000 zivatarok szerte a világon. Körülbelül ötven villám esemény másodpercenként, ezek a zivatarok közvetlenül kapcsolódnak a háttér Schumann rezonancia jeléhez.,
a Schumann rezonancia rekordokból származó térbeli villámeloszlás meghatározása összetett probléma: a Schumann rezonancia rekordokból származó villámintenzitás becsléséhez figyelembe kell venni mind a villámforrásoktól való távolságot, mind a forrás és a megfigyelő közötti hullámterjedést. Közös megközelítés az, hogy előzetes feltételezést tegyünk a térbeli villámeloszlásról, a villám-klimatológia ismert tulajdonságai alapján., Alternatív megközelítés az, hogy a vevőt az északi vagy a déli pólusra helyezzük, amely a nap folyamán megközelítőleg azonos távolságra marad a fő zivatarközpontoktól. Az egyik olyan módszer, amely nem igényel előzetes feltételezéseket a villámeloszlásról, az átlagos háttér Schumann rezonancia spektrumok bomlásán alapul, felhasználva az átlagos elektromos és mágneses spektrumok közötti arányokat, valamint azok lineáris kombinációját., Ez a technika feltételezi, hogy az üreg gömbszimmetrikus, ezért nem tartalmaz olyan ismert üreges aszimmetriákat, amelyek feltételezhetően befolyásolják az elektromágneses hullámok rezonanciáját és terjedési tulajdonságait a rendszerben.
napi variációkszerkesztés
a Schumann-rezonancia jelenség legjobban dokumentált és legvitatottabb jellemzői A háttér Schumann-rezonancia-spektrum napi variációi.,
a jellegzetes Schumann-rezonancia napi rekord tükrözi mind a globális villámaktivitás, mind a Föld–ionoszféra üregének a forrásrégió és a megfigyelő közötti állapotát. A függőleges elektromos mező független a forrás irányától a megfigyelőhöz képest, ezért a globális villámlás mértéke., A napi viselkedését a függőleges elektromos mező mutatja, hogy három különböző maxima, társul a három “forró foltok” a planetáris villám tevékenység: az egyik 9 UT (Universal Time) kapcsolódik a napi csúcs a vihar tevékenység Délkelet-Ázsia; egy 14 UT kapcsolódik a csúcs az Afrikai villám tevékenység; valamint egy 20 UT kapcsolódik a csúcs a Dél-Amerikai villám tevékenység. A csúcsok időtartama és amplitúdója egész évben változik, ami a villámtevékenység szezonális változásaihoz kapcsolódik.,
“Chimney” rankingEdit
általában az afrikai csúcs a legerősebb, ami az afrikai “kémény” jelentős hozzájárulását tükrözi a globális villámaktivitáshoz. A másik két csúcs—az ázsiai és az amerikai—rangsorolása a Schumann-rezonancia tudósok között heves vita tárgyát képezi. Az Európából származó Schumann-rezonancia megfigyelések nagyobb hozzájárulást mutatnak Ázsiából, mint Dél-Amerikából, míg az Észak-Amerikából származó megfigyelések azt mutatják, hogy a domináns hozzájárulás Dél-Amerikából származik.,
Williams és Sátori arra utalnak, hogy a “helyes” Ázsia-Amerika rangsor megszerzéséhez el kell távolítani a nappali/éjszakai variációk hatását az ionoszféra vezetőképességében (nappali-éjszakai aszimmetria hatás) a Schumann-rezonancia rekordokból. A sátori, et al.művében bemutatott” korrigált ” feljegyzések. mutassuk meg, hogy még a nappali aszimmetria hatásának eltávolítása után is a Schumann resonance records, az ázsiai hozzájárulás továbbra is nagyobb, mint az amerikai.
hasonló eredményeket ért el Pechony et al., ki számított Schumann rezonancia mezők műholdas villám adatok. Azt feltételezték, hogy az engedély a villám, a műholdas térképek volt egy jó proxy Schumann uralják a források, bár műholdas megfigyelések elsősorban intézkedés-felhő villám inkább, mint a felhő-föld villámok, amelyek az elsődleges exciters a rezgések. Mindkét szimuláció—ezek elhanyagolása a nap aszimmetria, illetve azoknál, akik ezt az aszimmetria figyelembe—mutatott ugyanaz, Ázsia, Amerika, kémény rangsorban., Egyes optikai műhold-és klimatológiai adatok viszont arra utalnak, hogy a dél-amerikai zivatarközpont erősebb, mint az ázsiai központ.
az ázsiai és az amerikai kémények között a Schumann-rezonancia rekordokban mért különbség oka továbbra sem tisztázott, és további kutatások tárgyát képezi.
a nappali-éjszakai aszimmetria Hatásaszerkesztés
a korai irodalomban a Schumann rezonancia teljesítmény megfigyelt napi változásait a forrás-vevő (lightning-observer) geometria variációi magyarázták., Arra a következtetésre jutottak, hogy ezeknek a változásoknak a magyarázatához nincs szükség az ionoszféra (amely a felső hullámvezető határként szolgál) különös szisztematikus variációira. Későbbi elméleti vizsgálatok alátámasztották, hogy a korai becslések a kis hatása az ionoszféra éjjel-nappal aszimmetria (különbség nap-oldalán, valamint éjjel-oldalán ionoszféra vezetőképesség) a megfigyelt eltérések a Schumann rezonancia mező intenzitás.,
az 1990-es években az ionoszféra vezetőképességében a nappali aszimmetria Schumann rezonanciákra gyakorolt hatása iránti érdeklődés új erőt nyert, miután Sentman és Fraser egy művét közzétette. Sentman és Fraser kifejlesztettek egy technikát, hogy elkülönítsék a globális és a helyi hozzájárulásokat a megfigyelt térerő-változásokhoz két olyan állomáson egyidejűleg kapott rekordok felhasználásával, amelyek széles körben elkülönültek a hosszúsági hosszúságban., Az egyes állomásokon megfigyelt napi eltéréseket a helyi ionoszféra magassága által Modulált, diurnálisan változó globális gerjesztés kombinációjával értelmezték. Munkájuk, amely mind a megfigyeléseket, mind az energiatakarékossági érveket egyesítette, sok tudósot meggyőzött az ionoszférikus nappali aszimmetria fontosságáról, és számos kísérleti tanulmányt inspirált., Azonban nemrég kiderült, hogy a kapott eredmények által Sentman, valamint Fraser lehet körülbelül szimulált egységes modell (figyelembevétele nélkül ionoszféra éjjel-nappal variáció), ezért nem lehet egyedileg értelmezett kizárólag szempontjából ionoszféra magasság változása.
a Schumann-rezonancia amplitúdó rekordok jelentős napi és szezonális eltéréseket mutatnak, amelyek általában időben egybeesnek a nappali-éjszakai átmenet idejével (a Terminátor)., Úgy tűnik, hogy ez az időmegfelelés támogatja a nappali ionoszféra aszimmetriájának a Schumann rezonancia amplitúdókra gyakorolt jelentős befolyását. Vannak olyan rekordok, amelyek a napi amplitúdó változásainak szinte óraszerű pontosságát mutatják. Másrészt számos nap van, amikor a Schumann rezonancia amplitúdók napkeltekor nem növekednek,vagy naplementekor nem csökkennek. Vannak tanulmányok, amelyek azt mutatják, hogy a Schumann rezonancia amplitúdó rekordok általános viselkedése a napi és a szezonális zivatar migrációjából újrateremthető, anélkül, hogy ionoszférikus változásokra hivatkozna., Újabb két független elméleti tanulmányok kimutatták, hogy az eltérések a Schumann rezonancia energia kapcsolatos éjjel-nappal átmenet sokkal kisebbek, mint azok a kapcsolódó csúcsok a globális villám tevékenység, ezért a globális villám tevékenység játszik fontosabb szerepet a módosítás a Schumann rezonancia energia.
általánosan elismert tény, hogy a megfigyelt napi változások domináns forrása a forrás-megfigyelő hatások, de továbbra is jelentős vita áll fenn arról, hogy a nappali-éjszakai aláírások milyen mértékben vannak jelen az adatokban., Ennek a vitának egy része abból a tényből ered, hogy a megfigyelésekből kivonható Schumann rezonancia paraméterek csak korlátozott mennyiségű információt szolgáltatnak a kapcsolt villámforrásról-az ionoszférikus rendszer geometriájáról. A megfigyelések megfordításának problémája, hogy mind a villámforrás funkciót, mind az ionoszférikus szerkezetet egyidejűleg ösztönözzék, ezért rendkívül meghatározatlan, ami nem egyedi értelmezések lehetőségéhez vezet.,
“inverz probléma”Szerkesztés
a Schumann rezonanciák egyik érdekes problémája a villámforrás jellemzőinek meghatározása (az”inverz probléma”). Az egyes villanások időleges megoldása lehetetlen, mivel a villámlás átlagos gerjesztési sebessége, ~50 villám esemény másodpercenként globálisan összekeveri az egyes hozzájárulásokat. Időnként azonban rendkívül nagy villámcsapások fordulnak elő, amelyek megkülönböztető aláírásokat hoznak létre, amelyek kiemelkednek a háttérjelekből., Az úgynevezett” Q-robban”, ezek által termelt intenzív villámcsapás, hogy át nagy mennyiségű töltés felhők a földre, és gyakran magas csúcsáram. Q-robban meghaladhatja az amplitúdó a háttér jel szinten egy 10-es vagy annál nagyobb, és úgy tűnik, időközönként ~10 s, amely lehetővé teszi számukra, hogy kell tekinteni, mint elszigetelt események, és meghatározza a forrás villám helyét. A forrás helyét többállomásos vagy egyállomásos technikával határozzák meg, és ehhez a Föld–ionoszféra üregének modelljét kell feltételezni., A több állomásos technikák pontosabbak, de bonyolultabb és drágább létesítményeket igényelnek.
tranziens világító események researchEdit
úgy gondolják, hogy a Schumann rezonanciák tranziensek (Q robban) közül sok kapcsolódik a tranziens világító eseményekhez (TLEs). 1995 – ben Boccippio et al. a sprite-ok, a leggyakoribb TLE-k, egy zivatarrendszer stratiform régiójában előforduló pozitív felhőtől földig terjedő villámok, amelyeket Q-burst kísér a Schumann rezonanciasávban., A legújabb megfigyelések azt mutatják, hogy a sprite-ok és a Q-robbanások előfordulása erősen korrelál, és a Schumann-rezonancia adatok felhasználhatók a sprite-ok globális előfordulási arányának becslésére.
globális hőmérsékletszerkesztés
Williams azt javasolta, hogy a globális hőmérsékletet a Schumann rezonanciákkal figyeljék. A Schumann-rezonancia és a hőmérséklet közötti kapcsolat a villámsebesség, ami nemlineárisan növekszik a hőmérséklettel., A villám-hőmérséklet kapcsolat nemlinearitása biztosítja a hőmérsékletváltozások természetes erősítőjét, így a Schumann rezonancia érzékeny “hőmérő”. Ezenkívül a jégrészecskék, amelyekről úgy gondolják, hogy részt vesznek a villámkibocsátást eredményező villamosítási folyamatokban, fontos szerepet játszanak a légkör hőmérsékletét befolyásoló radiatív visszacsatolási hatásokban. A Schumann rezonanciák ezért segíthetnek megérteni ezeket a visszacsatolási hatásokat., 2006-ban jelent meg egy tanulmány, amely a Schumann-rezonanciát összekapcsolta a globális felszíni hőmérséklettel, amelyet egy 2009-es tanulmány követett.
felső troposzférikus víz vaporEdit
a troposzférikus vízgőz a Föld éghajlatának kulcsfontosságú eleme, amelynek közvetlen hatása van üvegházhatású gázként, valamint közvetett hatások a felhőkkel, aeroszolokkal és troposzférikus kémiával való kölcsönhatás révén., A felső troposzférikus vízgőz (UTWV) sokkal nagyobb hatással van az üvegházhatásra, mint az alsó légkörben lévő vízgőz, de még mindig bizonytalan, hogy ez a hatás pozitív vagy negatív visszacsatolás-e. A kérdés megválaszolásának fő kihívása az UTWV hosszú időn keresztül történő globális nyomon követésének nehézsége. A kontinentális mély konvektív zivatarok a legtöbb villámcsapást okozzák a Földön. Ezenkívül nagy mennyiségű vízgőzt szállítanak a felső troposzférába, uralva a globális UTWV variációit., Az ár azt javasolta, hogy az UTWV változásai a Schumann rezonanciák nyilvántartásából származhatnak.
Vélemény, hozzászólás?