1889年美国工程师
特斯拉在实验里发现地球的
共振频率接近8赫兹,1952年德国科学家舒曼在研究地球及其
电离层的系统时也发现这个共振频率,后来称之为舒曼共振(Schumann Resonance)。
舒曼共振是每秒7.83周期(7.83赫兹)。舒曼共振是以
德国物理学家温弗里德奥托·
舒曼(W.O.Schumann)的名字命名的,被认为是地球的
振动频率。这使得在
ELF(
超低频)地球的总的
电磁频谱范围舒曼共振。
舒曼共振也与19.7赫兹,13.8赫兹,25.7赫兹,31.7赫兹,39赫兹和45赫兹有关。确切的频率也随时间变化。最重要的是,有证据表明,地球的平均频率是随着时间的推移漂流。
在7.83赫兹舒曼共振在于阿尔法
脑电波范围内的。因此,聆听到双耳舒曼共振的节拍,往往会增加阿尔法脑电波模式。
1889年美国工程师特斯拉决定迁往可以让他有做高频
高压实验的地方,即
科罗拉多州的
科罗拉多斯普林斯,并开始在那儿进行研究。到达后不久他向记者说,他正在做将讯号从派克斯峰(附近的一座山)送到巴黎的
无线传输实验。特斯拉的日记里有他对关于电离层及地下
纵波与
横波实验的阐述。在实验室中,特斯拉证明了泥土是
导电体并制造出
人造闪电。特斯拉通过自己的
接收器观察了闪电并研究了大气电。特斯拉的接收器与
检波器的
复制品到了非常复杂的程度(例如,分布式元模型,
Q因子,
空腔谐振器,
无线电频率反馈和
再生电路)。特斯拉研究如何无线传输能量与电力。他在自己的实验与发现的基础之上通过计算得出地球的
共振频率接近8赫兹。
1952年德国科学家舒曼(W.O.Schumann)在研究地球及其电离层的系统时也发现这个共振频率,证实电离层的空腔谐振频率在此范围之内,后来称之为舒曼共振。1954年他发表了文章介绍。
简单的说全球
雷暴产生的闪电活动等效于一个
电流发生器,向
电离层充电维持了全球电流平衡和电离层电位。闪电产生
频数很宽的
电磁辐射,其低频部份强度很弱,但对于零级
波型,即其波长等于地球周长(或其整数倍)时,地球波导作用就像一个
共振器,闪电辐射被放大。考虑到地球为球形波导、传播中的损耗以及
各向异性的电离层、
边界层影响,从波导理论到得
谐振频率约为7.8赫兹。来自闪电的7.8赫兹(这个值的说法很多,7.83/7.5/7.2等),辐射波被称为“舒曼共振波”。对于理想波导,零级舒曼共振波是一个随高度不变的重直电分量即电离层电位。表征全球闪电
活动强度的舒曼共振波和电离层电位
线性相关,通常用测量舒曼共振波磁场来表示征全球闪电活动,且可以在地球上任意地方测量,相差不大,当然会有
局地影响以及电离层
不均匀性等影响,故通常采用月
平均值,应用这个原理就可以在一定条件下探测相对区域内的雷电活动情况。
举个形象的例子,就像2个
音叉,当其中A音叉被外力敲响后就会产生振动并发出一定频率的振动波A1,A1通过
空气传播由于频率衰减无法被B音叉接收到。
而与A1相同频率的振动波A2,通过
共鸣箱加强了频率振动了
周围的空气,当A2靠近静止的B音叉时,B音叉的共鸣箱就会接收振动波A2,从而产生与A音叉相同频率的振动波A2,可见共鸣箱的作用是巨大的。
而此时,原来传播振动的A音叉,并未由于静止B音叉的共振而产生衰减;依次轮推,可以有无数的音叉都会通过共振从A音叉获得振动的能量,这些从
静止状态到振动状态产生的能量就是
共振能。