hoje ressonâncias de Schumann são registradas em muitas estações de pesquisa separadas ao redor do mundo. Os sensores usados para medir ressonâncias de Schumann consistem tipicamente de duas bobinas indutivas magnéticas horizontais para medir os componentes norte-sul e leste-oeste do campo magnético, e uma antena dipolar vertical elétrica para medir o componente vertical do campo elétrico. Uma faixa típica dos instrumentos é de 3-100 Hz., A amplitude do campo elétrico de ressonância de Schumann (~300 microvolts por metro) é muito menor que o campo elétrico estático de clima justo (~150 V/m) na atmosfera. Similarmente, a amplitude do campo magnético de ressonância de Schumann (~1 picotesla) é muitas ordens de magnitude menor que o campo magnético da Terra (~30-50 microteslas). Receptores especializados e antenas são necessários para detectar e registrar ressonâncias de Schumann. O componente elétrico é comumente medido com uma antena de bola, sugerido por Ogawa et al., in 1966, connected to a high-impedance amplifier., As bobinas de indução magnética consistem tipicamente em dezenas a centenas de milhares de voltas de fio enroladas em torno de um núcleo de permeabilidade magnética muito alta.
Dependence on global lightning activityEdit
from the very beginning of Schumann resonance studies, it was known that they could be used to monitor global lightning activity. Em qualquer momento, há cerca de 2000 trovoadas ao redor do globo. Produzindo cerca de cinquenta relâmpagos por segundo, estas tempestades estão diretamente ligadas ao sinal de ressonância de Schumann.,
determinar a distribuição espacial de raios a partir de registros de ressonância de Schumann é um problema complexo: a fim de estimar a intensidade de raios a partir de registros de ressonância de Schumann é necessário ter em conta tanto a distância para Fontes de raios quanto a propagação de ondas entre a fonte e o observador. Uma abordagem comum é fazer uma suposição preliminar sobre a distribuição espacial de raios, baseada nas propriedades conhecidas da climatologia de raios., Uma abordagem alternativa é colocar o receptor no Pólo Norte ou sul, que permanecem aproximadamente equidistantes dos principais centros de tempestade durante o dia. Um método que não requer suposições preliminares sobre a distribuição de raios é baseado na decomposição do espectro de ressonância de Schumann de fundo médio, utilizando relações entre o espectro elétrico médio e magnético e entre sua combinação linear., Esta técnica assume que a cavidade é esférica simétrica e, portanto, não inclui as assimetrias da cavidade conhecidas que se acredita afetarem as propriedades de ressonância e propagação das ondas eletromagnéticas no sistema.
variationsEdit
As características mais bem documentadas e mais debatidas do fenômeno de ressonância de Schumann são as variações diurnas do espectro de ressonância de Schumann.,um registro diurno de ressonância de Schumann característico reflete as propriedades da atividade relâmpago global e do estado da cavidade Terra–ionosfera entre a região fonte e o observador. O campo elétrico vertical é independente da direção da fonte em relação ao observador, e é, portanto, uma medida de raio global., O comportamento diurno do campo elétrico vertical mostra três máximos distintos, associados com os três “pontos quentes” da atividade de relâmpagos planetários: um a 9 UT (Tempo Universal) ligado ao Pico Diário da atividade de tempestade do Sudeste Asiático; um a 14 UT ligado ao Pico da atividade de relâmpagos africanos; e um a 20 UT ligado ao Pico da atividade de relâmpagos Sul-Americanos. O tempo e a amplitude dos picos variam ao longo do ano, ligados a mudanças sazonais na atividade relâmpago.,
“chaminé” rankingEdit
Em geral, o pico Africano é o mais forte, reflectindo a maior contribuição da “chaminé” Africana para a actividade do raio global. O ranking dos outros dois picos-Asiático e americano—é objeto de uma vigorosa disputa entre os cientistas de Ressonância Schumann. As observações de Schumann feitas na Europa mostram uma maior contribuição da Ásia do que da América do Sul, enquanto as observações feitas na América do Norte indicam que a contribuição dominante vem da América do Sul.,
Williams e Sátori sugerem que, a fim de obter uma classificação “correta” da chaminé Ásia-América, é necessário remover a influência das variações de dia/noite na condutividade ionosférica (influência de assimetria de Dia-Noite) dos registros de ressonância de Schumann. Os registros “corrigidos” apresentados na obra de Sátori, et al. mostrar que mesmo após a remoção da influência de assimetria Dia-Noite dos registros de ressonância de Schumann, a contribuição Asiática permanece maior do que a americana.resultados semelhantes foram obtidos por Pechony et al., que calculou os campos de Ressonância Schumann a partir de dados de raios de satélite. Foi assumido que a distribuição de raios nos mapas de satélite era um bom proxy para as fontes de excitações de Schumann, mesmo que as observações de satélite medem predominantemente relâmpagos na nuvem ao invés dos raios de nuvem para terra que são os excitadores primários das ressonâncias. Ambas as simulações-aquelas que negligenciam a assimetria de dia—noite, e aquelas que levam essa assimetria em conta-mostraram o mesmo ranking de chaminés Ásia-América., Por outro lado, alguns dados de satélites ópticos e de raios climatológicos sugerem que o centro de tempestade sul-americano é mais forte do que o centro Asiático.
A razão para a disparidade entre rankings de chaminés asiáticas e americanas em registros de ressonância de Schumann permanece incerta, e é objeto de pesquisas adicionais.
Influence of the day-night asymmetryEdit
In the early literature the observed diurnal variations of Schumann resonance power were explained by the variations in the source-receiver (lightning-observer) geometry., Concluiu-se que não são necessárias variações sistemáticas particulares da ionosfera (que serve como limite superior de onda) para explicar estas variações. Estudos teóricos subsequentes apoiaram as primeiras estimativas da pequena influência da assimetria de Dia-Noite da ionosfera (diferença entre a condutividade da ionosfera do dia e da noite) sobre as variações observadas nas intensidades de campo de ressonância de Schumann.,
o interesse na influência da assimetria dia-noite na condutividade ionosfera nas ressonâncias de Schumann ganhou nova força na década de 1990, após a publicação de um trabalho de Sentman e Fraser. Sentman e Fraser desenvolveram uma técnica para separar as contribuições globais e locais para as variações de energia de campo observadas usando registros obtidos simultaneamente em duas estações que foram amplamente separadas em longitude., Eles interpretaram as variações diurnas observadas em cada estação em termos de uma combinação de uma excitação global diurnalmente variável modulada pela altura da ionosfera local. Seu trabalho, que combinava observações e argumentos de conservação de energia, convenceu muitos cientistas da importância da assimetria de Dia-Noite ionosférica e inspirou numerosos estudos experimentais., No entanto, recentemente foi mostrado que os resultados obtidos por Sentman e Fraser podem ser aproximadamente simulados com um modelo uniforme (sem levar em conta a variação da ionosfera dia-noite) e, portanto, não podem ser interpretados unicamente em termos de variação da altura da ionosfera.os registros de amplitude de ressonância de Schumann mostram variações diurnas e sazonais significativas que, em geral, coincidem no tempo com os tempos da transição dia-noite (o terminador)., Este ajuste de tempo parece apoiar a sugestão de uma influência significativa da assimetria da ionosfera diurna e noturna nas amplitudes de ressonância de Schumann. Há registros mostrando quase precisão de clock-like das mudanças de amplitude Diurna. Por outro lado, há inúmeros dias em que as amplitudes de ressonância de Schumann não aumentam ao nascer do sol ou não diminuem ao pôr do sol. Existem estudos que mostram que o comportamento geral dos registros de amplitude de ressonância de Schumann pode ser recriado a partir da migração diurna e sazonal de trovoadas, sem invocar variações ionosféricas., Dois recentes independente teórico, estudos têm mostrado que as variações na ressonância Schumann poder relacionado ao dia-noite de transição são muito menores do que aqueles associados com os picos da global relâmpago atividade, e, portanto, o global relâmpago atividade desempenha um papel mais importante na variação da ressonância Schumann poder.
é geralmente reconhecido que os efeitos do observador-fonte são a fonte dominante das variações diurnas observadas, mas permanece considerável controvérsia sobre o grau em que as assinaturas diurnas estão presentes nos dados., Parte desta controvérsia deriva do fato de que os parâmetros de ressonância de Schumann extraíveis de observações fornecem apenas uma quantidade limitada de informações sobre a fonte de raios acoplados-geometria do sistema ionosférico. O problema de inverter observações para inferir simultaneamente tanto a função de fonte de luz e a estrutura ionosférica é, portanto, extremamente subdeterminado, levando à possibilidade de interpretações não-únicas.,
“problema inverso”editar
um dos problemas interessantes nos estudos de ressonâncias de Schumann é determinar as características da fonte de raios (o “problema inverso”). Resolver temporariamente cada flash individual é impossível porque a taxa média de excitação por relâmpago, ~50 eventos relâmpago por segundo globalmente, mistura as contribuições individuais juntas. No entanto, ocasionalmente, relâmpagos extremamente grandes ocorrem que produzem assinaturas distintivas que se destacam dos sinais de fundo., Chamados “q-bursts”, eles são produzidos por intensos relâmpagos que transferem grandes quantidades de carga das nuvens para o solo e muitas vezes carregam alta corrente de pico. As rajadas Q podem exceder a amplitude do nível do sinal de fundo por um fator de 10 ou mais e aparecer com intervalos de ~10 s, O que lhes permite ser considerados eventos isolados e determinar a localização da fonte da luz. A localização da fonte é determinada com técnicas de estações múltiplas ou de estações únicas e requer assumir um modelo para a cavidade Terra-ionosfera., As técnicas multi-estações são mais precisas, mas requerem instalações mais complicadas e caras.
eventos luminosos transitórios investigamedit
acredita-se agora que muitos dos transientes de ressonância de Schumann (rajadas Q) estão relacionados com os eventos luminosos transitórios (TLEs). Em 1995, Boccippio et al. showed that sprites, the most common TLE, are produced by positive cloud-to-ground lightning occurring in the stratiforme region of a thunderstorm system, and are accompanied by Q-burst in the Schumann resonances band., Observações recentes revelam que ocorrências de sprites e rajadas Q são altamente correlacionadas e dados de ressonâncias de Schumann podem possivelmente ser usados para estimar a taxa de ocorrência global de sprites.Williams sugeriu que a temperatura global pode ser monitorada com as ressonâncias de Schumann. A ligação entre a ressonância de Schumann e a temperatura é a velocidade do relâmpago, que aumenta não linearmente com a temperatura., A não-linearidade da relação relâmpago-a-temperatura fornece um amplificador natural das mudanças de temperatura e faz da Ressonância Schumann um “termômetro”sensível. Além disso, as partículas de gelo que se acredita participarem nos processos de electrificação que resultam numa descarga de raios têm um papel importante nos efeitos de retroalimentação radiativa que influenciam a temperatura da atmosfera. As ressonâncias de Schumann podem, portanto, nos ajudar a entender esses efeitos de feedback., Um artigo foi publicado em 2006 ligando a ressonância de Schumann à temperatura global da superfície, que foi seguido por um estudo de 2009.
vapor de água troposférica superior
vapor de água troposférico é um elemento chave do clima da Terra, que tem efeitos diretos como um gás de efeito estufa, bem como efeitos indiretos através da interação com nuvens, aerossóis e química troposférica., O vapor de água troposférico superior (UTWV) tem um impacto muito maior sobre o efeito estufa do que o vapor de água na atmosfera inferior, mas se este impacto é um feedback positivo ou Negativo Ainda é incerto. O principal desafio para abordar esta questão é a dificuldade em monitorar UTWV globalmente em prazos longos. Tempestades profundas e convectivas continentais produzem a maioria das descargas de raios na Terra. Além disso, eles transportam grande quantidade de vapor de água para a troposfera superior, dominando as variações do UTWV global., Price sugeriu que mudanças no UTWV podem ser derivadas de registros de ressonâncias de Schumann.
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