تشدید‌های شومان

تشدید‌های شومان به یک مجموعه از پیک‌ها در بخش به شدت فرکانس پایین در طیف الکترومغناطیسی میدان زمین گفته می‌شوند. تشدید‌های شومان تشدید‌های الکترومغناطیسی جهانی هستند که به وسیله‌ی تخلیه‌ی بار صاعقه‌ها در کاواک تشدید الکترومغناطیسی ساخته‌شده به وسیله‌ی سطح زمان و یونوسفر ایجاد و برانگیخته می‌شوند.

پدیده‌ی جهانی تشدید الکترومغناطیسی به افتخار وینفرید اوتو شومان، فیزیکدانی که آن را از طریق ریاضیات در سال ۱۹۵۲ پیش‌بینی کرده بود نام‌گذاری شده است. تشدید‌های شومان به این دلیل اتفاق میفتند که فضای بین سطح زمین و رسانای یونوسفر به عنوان یک هدایتگر بسته‌ی امواج عمل می‌کند. ابعاد محدود زمین باعث می‌شود که این هدایتگر امواج، به عنوان یک کاواک تشدید برای امواج الکترومغناطیسی در فرکانس‌های به‌شدت پایین عمل کند. کاواک به صورت طبیعی به وسیله‌ی جریان الکتریکی صاعقه‌ها برانگیخته می‌شود. تشدید‌های شومان در طیف الکترومغناطیسی بین ۳ هرتز تا ۶۰ هرتز اصلی‌ترین پس‌زمینه هستند و به شکل پیک‌های متمایز در فرکانس‌های به‌شدت پایین در حدود ۷.۸۳ (اصلی)، ۱۴.۳، ۲۰.۸، ۲۷.۳ و ۳۳.۸ ظاهر می‌شوند.

تاریخچه

در سال ۱۸۹۳ جورج فرانسیس فیتزجرارد بیان کرد که لایه‌های بالایی اتمسفر باید رساناهای بسیار خوبی باشند. با فرض اینکه ارتفاع این لایه‌ها در حدود ۱۰۰ کیلومتر باشد، وی تخمین زد که دوره‌ی نوسانات ۰.۱ ثانیه باشد. به دلیل این کار پیشنهاد شده است که به این تشدیدها، «تشدید‌های شومان-فیتزجرارد» گفته شود. هرچند اطلاع گسترده‌ای از یافته‌های فیتزجرارد به وجود نیامد چرا که آن‌ها در یک جلسه‌ی گردهمایی بریتانیا برای پیش‌برد علم مطرح شدند و پس از آن به صورت خلاصه در یک ستون مجله‌ی نیچر مطرح شدند.

اولین پیشنهاد مبنی بر اینکه یونوسفر وجود دارد و می‌تواند امواج الکترومغناطیسی را به دام بیندازد از جانب هیویساید و کنلی مطرح شد (۱۹۰۲). ۲۰ سال بعد ادوارد اپلتون و برنت در سال ۱۹۲۵ توانستند وجود یونوسفر را از راه آزمایش اثبات کنند.

هرچند برخی از مهم‌ترین ابزارهای ریاضی برای کار کردن با هدایتگر موج کروی به وسیله‌ی ج. ن. واتسون در سال ۱۹۱۸ ایجاد شده بوند، وینفرید اوتو شومان اولین کسی بود که جنبه‌های نظری تشدید‌های جهانی سیستم هدایتگر موج ناشی از وجود زمین و یونوسفر را مطالعه کرد، که امروز به نام تشدیدهای شومان شناخته می‌شوند. در سال‌های ۱۹۵۴-۱۹۵۳ شومان به همراه ه. ل. کونیگ سعی کردند که فرکانس‌های تشدید را اندازه بگیرند، اما اتفاق تا سال ۱۹۶۳-۱۹۶۰ که روش‌های تحلیلی کافی برای استخراج اطلاعات تشدید از نویز پس‌زمینه فراهم شدند رخ نداد و اندازه‌گیری به وسیله‌ی بلسر و واگنر انجام شد. از آن زمان تا کنون در زمینه‌های مختلفی به تشدید‌های شومان توجه شده است.