舒曼共振的科学解释，区分科学与神话
舒曼共振是地球电离层腔体的共振频率，代表环绕我们星球的驻留电磁波。
NASA对地球舒曼共振的图示。图片来源：NASASVS
如果你测量地球大气层中的全部电磁活动，会发现电磁频谱上不同位置存在多个峰值。
其中有一个峰值出现在50赫兹，由全球各地的市电电网辐射产生；但更受关注的是极低频（ELF）频段——即3赫兹至30赫兹范围内——所呈现的一系列峰值。
这些峰值出现在舒曼共振频率处，即地球电离层空腔的谐振频率，它们是由闪电活动激发、环绕地球传播的电磁驻波。
了解磁场与电磁波谱的相关知识
了解这些波是如何生成的以及哪些因素会影响它们，使科学家能够监测全球的雷暴活动。
由于雷暴随着温度升高变得更加频繁，近年来有人提出，追踪舒曼共振也可以作为监测气候变化的一种有用方式。
事实上，关于舒曼共振已有各种各样的说法——其中大多数都缺乏充分的科学证据支持。
但首先，让我们来看看这些驻波电磁场最初是如何形成的。
深入了解舒曼共振有助于我们更好地认识闪电和雷暴现象。
地球的自然频率
地球及其大气层可以被看作是一个多层结构的球体。地球的内核与外核、地幔和地壳构成了我们脚下的层层结构，而地面上方的大气则由多个层次组成。
对流层（至12公里，我们生活的地方） 平流层（1250公里，包含臭氧层） 中间层（5080公里，非常寒冷） 电离层（80700公里，较温暖） 散逸层（70010000公里）
在电离层中存在一层被太阳辐射电离过的温暖空气，这个区域被称为电离层。
该层与地球地壳类似，具有很高的电导率，而其间的其他大气层则不具备这一特性。
因此，地球电离层空腔本质上是一个位于两层导电层之间的球形非导电空气层，电磁波（例如由闪电产生的电磁波）可在其中反复反射。
且该层具有若干共振或固有频率。
正如你可能从学校科学课上记得的那样，所有物体都有其固有的振动频率，当外界激励频率与之匹配时，物体将产生更强的振动，即发生共振。
士兵在列队通过桥梁时会特意打乱步伐，以防其行进节奏与桥梁的固有频率一致，从而引发共振，导致桥梁结构受损。
另一个很好的例子是向瓶口吹气。
空气从你嘴唇中呼出的声音基本上就是白噪声——它包含了许多不同频率的声音，混杂在一起。
但当你向瓶口吹气时，瓶内的空气会响应其自身的固有频率，在这团气流中被激发，从而产生熟悉的哨声或嗡鸣声。
进一步了解地球大气层如何影响您的天文影像，以及天空为何呈现蓝色。
用嘴吹空瓶子来发出声音，是自然频率的一个很好例子。
地球共振频率
现在回到闪电的话题。在任何时刻，地球上大约有2000场雷暴正在活跃，全球每秒大约产生50道闪电。
这些闪电产生的电磁辐射涵盖广泛的频率，但其中大部分在穿过地球与电离层之间的导电外层时无害地被吸收或直接逸散到太空中。
然而，对于频率合适的电磁波，地球与电离层之间的空腔会起到波导的作用，使其在地面与电离层之间来回反射。
这会产生环绕地球的驻波电磁波。
这些波的频率大约为7.83、14.3、20.8、27.3和33.8赫兹，被称为舒曼共振。
它们以德国物理学家温弗里德奥托舒曼的名字命名，他首次描述了这种现象。
然而，这些频率确实会因各种原因而略有变化。
例如，电离层的精确高度会随气候和天气条件而变化。
这将改变地球与电离层之间的腔体的整体形状和体积，从而改变其固有频率，进而影响驻波的波长和频率。
探索系外行星上的电流现象
木星上的一道闪电。舒曼共振可用于探测其他行星上的闪电。图像资料版权：知识共享署名许可
舒曼共振，科学与神话
围绕舒曼共振，网上已兴起一整套伪科学产业。
但几乎没有证据表明舒曼共振对生物生命（人类或其他生物）有任何影响，任何关于其对精神或身体健康影响的说法都应该持高度怀疑态度。
舒曼共振确实存在——并且从理论上讲，任何具有像地球这样多层大气的行星上也可能存在舒曼共振。
这使它们成为天文学家的有力工具，因为如果某行星大气的电磁光谱呈现出与地球相似的峰值组合，就强烈表明该行星存在闪电活动——即使这种现象无法通过光学设备探测到。
相关知识（天文术语）
舒曼共振是指地球大气层与地表之间形成的电磁谐振现象，主要由全球闪电活动激发，其频率约为7.83赫兹，是地球自然电磁背景的一部分。它对研究地球电离层、气候变化及生物电磁环境具有重要意义，是地球物理领域的重要研究对象。
BY: Russell Deeks
FY: AI
如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
选文：天文志愿文章组-
翻译：AI
审核：天文志愿文章组-
终审：天文志愿文章组-零度星系
排版：天文志愿文章组-零度星系
美观：天文志愿文章组-
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/space-science/schumann-resonances
本文由AI翻译自文章作者Russell Deeks的作品，如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除。
注意： 所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。
结束，感谢您的阅读与关注
全文排版：天文在线（零度星系）
转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底
4001102288 欢迎批评指正
All Rights Reserved 新浪公司 版权所有
