Schumann erresonantzia

Schumann erresonantzia nola gertatzen den azaltzen duen animazioa.

Schumann erresonantzia Lurraren espektro elektromagnetikoaren ELF (ingelesezko extremely low frequencies; euskaraz maiztasun zeharo baxuak) bandako gailur-multzo bat da.

Historia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Fenomenoak Winfried Otto Schumann (1888-1974) zientzialariari zor dio izena, zeinak 1952an haren existentzia matematikoki iragarri zuen.^[1] Alabaina, Nikola Teslak behatu zuen lehen aldiz erresonantzia eta bere energia transmisiorako eta haririk gabeko komunikazioetarako eskemaren oinarri izan zen.^[2] Fenomeno honen lehen irudikapen espektrala Balser eta Wagner zientzialariek prestatu zuten 1960an.^[1]

Azalpena[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Fenomeno hau gertatzearen arrazoia ionosfera geruzaren (lurrazaletik 90 eta 500 kilometro artean dago) eta gure planetako lurrazalaren arteko espazioa da, zeinak uhin-gida modura jarduten duen. Lurraren tamaina mugatuak uhin-gida honek barrunbe durunditsu gisa jardutea eragiten du, eta horrek erasaten die ELF bandako uhin elektromagnetikoei, Schumann erresonantzia sortaraziz.

Barrunbe hori modu naturalean kitzikatua izan daiteke tximistei esker, adibidez. Baina era artifizialean ere kitzikatu daiteke, adibidez, 60 Hz-ko maiztasuneko korronte alternoa erabiltzen den lurraldeetan aipatutako barrunbea kitzikatua izan daiteke, korronte mota horren zazpigarren gaintonua (harmonikoa) aipatutako maiztasunean kokatzen delako, gutxi gorabehera.

Schumann erresonantziaren maiztasunik baxuena, eta beraz intentsitaterik altuena, gutxi gorabehera 7,83 Hz-ekoa da. Gaintonu atzemangarriak ordea kilohertzetaraino irits daitezke.

Oinarrizko teoria[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Schumann erresonantziaren kitzikapenaren erantzule nagusiak naturalak direla uste da egun, zehazki, tximisten deskargak. Izan ere, tximista-kanalak 100 kilohertz baino maiztasun baxuagoetan energia elektromagnetikoa igortzen duten antena erraldoiak balira bezala jarduten dute. Tximistaren jatorritik urrundu ahala, seinale hauek gero eta ahulagoak bihurtzen dira, baina Lurraren ionosfera geruza (uhin-gidaren funtzio bere gain hartzen duenak) ELF maiztasunen durundatzaile bat bezalakoa denez, tximistak igorritako seinale espektralak anplifikatu egiten dira, erresonantziaren maiztasunean betiere. Hau da, tximistatik datozen seinale espektralek ionosferaren mugen aurka talka egiten dutenean errebotatu egiten dute eta horrela, ez dira uxatzen edo laster batean galtzen, haien igorpena anplifikatu egiten da. Horregatik esan ohi da Lurraren ionosferak barrunbe bat bezala jokatzen duela, seinale horiei ez dielako ateratzen uzten.^[3]

Barrunbe ideal batean, $n$ nodoaren maiztasun erresonantea, $f_{n}$ , Lurraren erradioaren eta argiaren abiaduraren menpekoa da.^[4]

$f_{n}={\frac {c}{2\pi a}}{\sqrt {n(n+1)}}$

Lurraren ionosfera uhin-gida gisa ez da barrunbe durundatzaile elektromagnetiko perfektu bat. Barrunbeko seinale elektromagnetikoen hedapen-abiadura murriztu egiten da ionosfera finituaren eroankortasun elektrikoaren ondorioz gertatzen diren galerengatik. Hori dela eta, erresonantziaren maiztasuna kasu idealekoa baino baxuagoa da, eta gailurrak zabalagoak. Gainera, asimetria horizontal batzuk ere badira: ionosferaren altuera aldatu egiten da egunetik gauera; Lurraren eremu magnetikoan latitude aldaketak gertatzen dira; bat-bateko perturbazio ionosferikoak eta polo-geruzako xurgapenak gerta daitezke eta Lurraren erradioak ± 11 km-ko aldaketa du ekuatoretik polo geografikoetara, besteak beste. Horiek guztiek Schumann erresonantziaren potentzia-espektroetan eragina dute.