Пять мод Шумана — от 7,83 до 33,8 Гц

Полость Земля–ионосфера играет не одну ноту. Любая волна, чья длина укладывается в целое число кругов, выживает как стоячая — результатом становится семейство из пяти мод резонанса: устойчивая основная около 7,83 Гц и обертоны около 14,3, 20,8, 27,3 и 33,8 герца, постепенно слабеющие и беспокоящиеся. Этот гид описывает характер каждой моды и показывает, как узнавать их на томском спектрограмме. О базовой физике читайте на странице что такое резонанс Шумана?

Мода I — 7,83 Гц: основная, «сердцебиение»

Основная мода — самая длинная стоячая волна полости и звезда спектра: самая яркая линия, самая устойчивая. Она измеряется повсюду на планете почти на одной и той же частоте в один и тот же момент, и эта глобальная однородность с 1970-х питает метафору «сердцебиения Земли». На спектрограмме мода I — почти непрерывная горизонтальная полоса в нижней части графика. Её частота колеблется около ±0,5 герца с сезоном и часом; на вопрос, какая мода доминирует, ответ почти всегда — I.

Мода II — 14,3 Гц: беспокойная

Вторая мода лежит чуть ниже удвоенной основной и ведёт себя совершенно иначе: она беспокойна. Её амплитуда может меняться в разы за часы, её полоса распадается и исчезает на целые периоды. Она гораздо чувствительнее основной к дневному балансу ионосферы, что делает её ценным зондом для ионосферных исследований. На спектрограмме мода II выглядит как дышащая полоса — сильные часы, пустые часы.

Мода III — 20,8 Гц: полуденный пик

Третья мода знаменита тем, что следует за африканским молниевым сектором: она заметно усиливается около его местных послеполуденных часов. Это слабая мода, но её регулярный часовой ритм делает её узнаваемой мелодической линией на графике. Следите за верхней частью спектрограммы — если линия ярче во время африканского дня и гаснет после, скорее всего, вы смотрите на моду III.

Мода IV — 27,3 Гц: бледная

Четвёртая мода всегда борется: низкая амплитуда, бледная, рваная полоса. Она становится видимой прежде всего, когда ионосфера тиха и хорошо проводит — обычно ночью и в геомагнитно спокойные дни. Новичкам она труднее всех даётся; опытные читатели считают её честным отчётом о состоянии ионосферы.

Мода V — 33,8 Гц: мода гроз

Пятая мода — грозовой часовой на краю спектра: в обычных условиях она почти не появляется, но при интенсивных вспышках молний — особенно когда тропические грозовые скопления усиливаются одновременно — она заметно вспыхивает. Некоторые читатели зовут её «модой гроз». Часы, когда видна мода V, обычно совпадают с часами яркой моды I внизу: энергия идёт от тех же гроз.

Почему амплитуда дышит в течение дня

Молнии распределены по глобусу неравномерно: три великих центра сосредоточены над Африкой, Азией и Америками. Каждый достигает пика ближе к своему местному послеполудью, и три максимума вращаются в течение суток UTC. Это вращение порождает колебания амплитуды мод до ~15% — дыхание панели не сбой, а настоящая физика. Живая панель на главной странице обновляет относительные амплитуды пяти мод каждые 4 минуты.

Моды одним взглядом