Колебания в оболочках Земного шара

Главная > Естественные науки > Науки о Земле > Науки о геосфере > Сейсмология > Геоколебания

Разделы страницы о геоколебаниях:


Стоячие волны в земной ионосфере (резонанс Шумана)

Ионосферные стоячие колебания Шумана

Земля и окружающий её воздушный слой (ионосфера) образуют гигантский сферический резонатор. С точки зрения радиотехники это две сферы, помещённые одна в другую, полость между которыми ограничена проводящими поверхностями. В таком резонаторе хорошо распространяются и резонируют волны определённой длины.

Первым, кто открыл особые низкие и сверхнизкие частоты колебаний атмосферы Земли был американский физик и изобретатель Никола Тесла, а затем физик Винфрид Отто Шуман и врач Герберт Кёниг. Они установили, что в атмосфере Земли существуют так называемые «стоячие электромагнитные волны», впоследствии названные «волнами Шумана».

Резонанс, или частота Шумана – стоячие электромагнитные волны низких и сверхнизких частот между поверхностью Земли и ионосферой. Это собственные электромагнитные частоты планеты Земля. Одна из них, основная, равна 7,83 Гц. Также имеются пики на частотах примерно 8 [I], 14 [II], 20 [III], 26 [IV], 32-33 [V], 39 (VI) и 45 (VII) Гц (это все сверхнизкие и низкие частоты). На более высоких частотах резонансы этого пульса Земли становятся почти незаметными. Частота волн меняется в течение суток, т. к. на солнечной стороне отражающий слой (слой Хевисайда) расположен ниже, чем ночной отражающий слой. Что интересно, с начала 90-х годов частота Шумана постепенно стала возрастать. Волны Шумана распространяются со скоростью света, огибают Землю 8 раз за секунду и имеют длину 38 тыс. км.

Эти волны возбуждаются разрядами в облаках (молниями) и магнитными процессами на Солнце. Сильнее всего резонансы Шумана заметны вблизи мировых очагов гроз. А гроз больше всего в Африке.

Волны Шумана - еще один фактор модуляции биосферы

Вероятно, волны Шумана необходимы для синхронизации биологических ритмов и нормального существования всего живого на Земле. Основная частота резонанса Шумана соответствует частоте альфа-ритма мозга человека – 7, 83 Гц. Бета-ритм мозга человека (в состоянии бодрствования) - 13-35 Гц. Есть еще более низкочстотные дельта-ритм (0,3-4 Гц - у глубоко спящего человека) и тета-ритм (4-7,5 Гц - во время сонливости), а также более высокочастотный гамма-ритм (35-100 Гц - ритм перевозбужденной или тревожной мозговой активности). Словом, частотная полоса изменения биотоков мозга лежит в пределах изменения резонансных частот полости Земля – ионосфера в спокойных условиях.

Собственные колебания Земли

Любое упругое тело после удара подобно колоколу совершает колебания. В 1911 году математик Ляв (Love) вычислил период собственных колебания стального шара размером с Землю. Оказалось, что он будет равен одному часу. Первые собственные колебания Земли с периодом 57 мин обнаружены Беньоффом в 1952 году после землетрясения на Камчатке. Зарегистрированы [сфероидальные] колебания Земли с периодом 54 мин после чилийского землетрясения в 1960 году. Поскольку Земля -- не однородный стальной шар, а имеет значительно более сложное строение, то и собственные колебания имеют достаточно богатый спектр.

Существуют два типа собственных колебаний упругого шара, которые называют модами. Сфероидальные колебания дают моду S, а крутильные колебания -- моду T. Каждая мода имеет свою конфигурацию: расположение минимумов и максимумов, узловых линий и поверхностей, где отклонения равны нулю. Узловые линии или поверхности могут быть расположены как на поверхности сферы, так и внутри ее.

Установлено, что одновременно с сейсмогравитационными колебаниями в отсутствие сильных землетрясений возбуждаются колебания с периодами, близкими к периодам собственных колебаний Земли, вплоть до основного сфероидального колебания с центральным периодом 54 минуты, испытывающего расщепление из-за вращения Земли.

Сейсмогравитационные колебания имеют планетарный характер и проявляются в физических процессах другой природы: в огибающей акустической эмиссии горных пород; в вариациях атмосферного давления, вызванного процессами в Земле; в cпектрах АЕ-индекса, характеризующего интенсивность токовых струй в ионосфере авроральной зоны.

Анализ структуры геомагмагнитных вариаций, выполненный в разные годы по наблюдениям станций, удаленных на большие расстояния друг от друга на поверхности Земли, указывает на возбуждение колебаний с периодами, близкими к собственным колебаниям Земли. [Неужели возможна такая связь механических колебаний с электромагнитными?!]

При исследовании колебаний в диапазоне периодов от 5 до 90 мин выявлены колебания с периодами 25-28, 32-40 и 50-60 мин, которые авторы соотносят с основными модами собственных колебаний Земли четвертой (25,78 мин), третьей (35,5 мин) и второй (от 51 до 57 мин) степеней. Выявлены и более длиннопериодные колебания 120-140, 250-300 , а также 480-500 и 600-800 мин. Особенность вариаций с периодом 120-140 мин заключается в их стационарном характере, установленном по наблюдениям следующих, удаленных друг от друга станций: Fresco (Калифорния, США), Kakioka (Япония), Tucson (Аризона, США), College (Аляска, США).

Результаты наблюдений за геомагнитными вариациями так же, как и анализ наблюдений сейсмогравитационных колебаний Земли, указывают на то, что колебания со средним периодом Т~54 мин регистрируются до землетрясения, а колебания с периодами Т~120-140, 250-300 мин проявляют устойчивость как до, так и после землетрясений.


Главная
Сейсмология: Земные автоколебания | Сейсмические колебания | Феноменальные землетрясения | Книги о землетрясениях
Близкие по теме страницы: Вулканология | Катаклизмы | Карты | Музеи и библиотеки
На правах рекламы (см. условия):    


© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005. Пишите письма (Письмо И.Гаршину).
Страница обновлена 23.10.2018
Я.Метрика: просмотры, визиты и хиты сегодня