П'ять мод Шумана — від 7,83 до 33,8 Гц

Порожнина Земля–іоносфера грає не одну ноту. Будь-яка хвиля, чия довжина вкладається в ціле число кіл, виживає як стояча — результатом стає сімейство з п'яти мод резонансу: стійка основна близько 7,83 Гц та обертони близько 14,3, 20,8, 27,3 і 33,8 герца, що поступово слабшають і неспокояться. Цей гід описує характер кожної моди та показує, як упізнавати їх на томському спектрограмі. Про базову фізику читайте на сторінці що таке резонанс Шумана?

Мода I — 7,83 Гц: основна, «серцебиття»

Основна мода — найдовша стояча хвиля порожнини й зірка спектру: найяскравіша лінія, найстійкіша. Її вимірюють всюди на планеті майже на одній частоті в той самий момент, і ця глобальна однорідність із 1970-х живить метафору «серцебиття Землі». На спектрограмі мода I — майже безперервна горизонтальна смуга в нижній частині графіка. Її частота коливається близько ±0,5 герця з сезоном і годиною; на питання, яка мода домінує, відповідь майже завжди — I.

Мода II — 14,3 Гц: неспокійна

Друга мода лежить трохи нижче подвоєної основної і поводиться зовсім інакше: вона неспокійна. Її амплітуда може змінюватися в рази за години, її смуга розпадається і зникає на цілі періоди. Вона значно чутливіша за основну до денного балансу іоносфери, що робить її цінним зондом для іоносферних досліджень. На спектрограмі мода II виглядає як дихаюча смуга — сильні години, порожні години.

Мода III — 20,8 Гц: полуденний пік

Третя мода знаменита тим, що слідує за африканським блискавичним сектором: вона помітно посилюється близько його місцевих післяполудневих годин. Це слабка мода, але її регулярний годинний ритм робить її впізнаваною мелодійною лінією на графіку. Слідкуйте за верхньою частиною спектрограми — якщо лінія яскравішає під час африканського дня і гасне після, найімовірніше, ви дивитеся на моду III.

Мода IV — 27,3 Гц: бліда

Четверта мода завжди бореться: низька амплітуда, бліда, рвана смуга. Вона стає видимого передусім, коли іоносфера тиха і добре проводить — зазвичай уночі та в геомагнітно спокійні дні. Новачкам вона дається найважче; досвідчені читачі вважають її чесним звітом про стан іоносфери.

Мода V — 33,8 Гц: мода гроз

П'ята мода — грозовий вартовий на краю спектру: у звичайних умовах вона майже не з'являється, але за інтенсивних спалахів блискавок — особливо коли тропічні грозові скупчення посилюються одночасно — вона помітно спалахує. Деякі читачі звуть її «модою гроз». Години, коли видна мода V, зазвичай збігаються з годинами яскравої моди I унизу: енергія йде від тих самих гроз.

Чому амплітуда дихає протягом дня

Блискавки розподілені глобально нерівномірно: три великі центри зосереджені над Африкою, Азією та Америками. Кожен сягає піку ближче до свого місцевого післяполудня, і три максимуми обертаються протягом доби UTC. Це обертання породжує коливання амплітуди мод до ~15% — дихання панелі не збій, а справжня фізика. Жива панель на головній сторінці оновлює відносні амплітуди п'яти мод кожні 4 хвилини.

Моди одним поглядом