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2026-01-16T14:36:50Z

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[[Datei:Schumann resonance 01 en.png|mini|rechts|Räumliche Ausdehnung (erste bis dritte Schwingungsmode)]]
Als '''Schumann-Resonanz''' (benannt nach dem deutschen [[Physiker]] und [[Elektroingenieur]] [[Winfried Otto Schumann]]) bezeichnet man das [[Phänomen]], dass [[elektromagnetische Welle]]n bestimmter [[Frequenz]]en entlang des Umfangs der [[Erde]] [[stehende Welle]]n bilden. Die ausreichend [[Elektrische Leitfähigkeit|leitfähige]] Erdoberfläche (größtenteils [[Salzwasser]]) und die gut leitfähige [[Ionosphäre]] darüber begrenzen einen [[kugelschale]]n<nowiki/>förmigen [[Hohlraumresonator]], aus dessen Abmessungen sich mögliche [[Resonanzfrequenz]]en berechnen lassen. Diese können durch [[Blitz]]e angeregt werden, sind aber von so geringer [[Amplitude]], dass sie nur mit sehr empfindlichen Instrumenten nachgewiesen werden können.

== Berechnung der Frequenzen ==
Der mittlere [[Erdumfang]] beträgt a = 39.985 km (am Äquator 40.075 km, Polumfang 39.940 bzw. 40.007 km). Bei einer [[Lichtgeschwindigkeit|Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts]] von c = 299.792.458 m/s (im [[Vakuum]]) ergeben sich für den mittleren Erdumfang dabei rechnerisch c/a = 7,5 Hz für die niedrigste Frequenz. Für einen Hohlraumresonator mit ideal leitenden Wänden führen genauere Berechnungen auf die Formel:<ref name="Jack">{{Literatur|Autor = John David Jackson |Übersetzer = Kurt Müller, Christopher Witte|Titel = [[Classical Electrodynamics|Klassische Elektrodynamik]] |Verlag = Gruyter | Ort = Berlin | Auflage = 4. | Jahr = 2005 | ISBN = 978-3110189704}}</ref>

:<math>\omega_{n} =\frac{c}{a}\sqrt{n(n+1)}</math>

für die n-te Frequenz (mit n = 1, 2, 3 …).

Da die Erde aber keine ideal leitenden Wände besitzt, muss obige Formel für die beobachteten Werte mit 0,78 multipliziert werden und führt dann für n = 1, 2, 3 … auf 7,83 ([[Grundschwingung|fundamental]]),<ref>[http://www.arxiv.org/pdf/1208.4970 Can Resonant Oscillations of the Earth Ionosphere Influence the Human Brain Biorhythm? - V.D. Rusov, Department of Theoretical and Experimental Nuclear Physics, Odessa National Polytechnic University, Ukraine]</ref> 14,3; 20,8; 27,3 und 33,8 Hz.<ref>The electrical nature of storms By D. R. MacGorman, W. D. Rust, W. David Rust. Page 114.</ref><ref>Recent advances in multidisciplinary applied physics By A. Méndez-Vilas. Page 65.</ref> Durch [[Dispersion (Physik)|Dispersion]], Ionosphäreneffekte und andere nicht-ideale Eigenschaften des Systems weichen die Messwerte geringfügig von den theoretischen Werten ab und schwanken abhängig von den [[Jahreszeiten]]. Schumann-Resonanzfrequenzen von 3 Hz bis 30 Hz gehören in den [[Frequenzband|Frequenzbereich]], der international als [[Extremely Low Frequency]] bezeichnet wird.

== Anregung ==
Durch [[Blitz]]e und andere Vorgänge wird in der [[Erdatmosphäre|Atmosphäre]] und der Ionosphäre ein breites Spektrum [[elektromagnetische Welle|elektromagnetischer Wellen]] ausgesendet, die auch als [[Sferics]] bezeichnet werden. Niederfrequente Wellen breiten sich hauptsächlich in der nur wenig leitfähigen Atmosphäre zwischen dem Erdboden und der Ionosphäre aus, die beide elektrisch ausreichend gut leiten. Wellen, die sich nach einer Erdumrundung wieder in der gleichen [[Phasenwinkel|Phase]] befinden (d. h. der Erdumfang ist ein ganzzahliges Vielfaches der [[Wellenlänge]]) werden verstärkt, andere löschen sich aus. Dadurch ergibt sich eine tiefste Resonanzfrequenz von durchschnittlich etwa 7,8 Hz.

== Entdeckung ==
Das Phänomen wurde 1952 von Winfried Otto Schumann und Herbert L. König entdeckt und 1960 experimentell untersucht.<ref>R. Barr, D. Llanwyn Jones, C. J. Rodger (2000): ''ELF and VLF radio waves'' in ''Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics 62'', Elsevier, https://doi.org/10.1016/S1364-6826(00)00121-8</ref> Bereits früher war die Existenz derartiger Resonanzen postuliert und u. a. von [[Nikola Tesla]] beschrieben worden, ohne dass dieser sie allerdings systematisch einzuordnen vermochte. In einer Serie von Artikeln in den Jahren 1952 bis 1957 schließlich behandelte Schumann das Phänomen unter Berücksichtigung von [[Dämpfung]] und Anregung der Resonanzen durch Blitze weiter.

Die elektromagnetischen Wellen werden lokal leicht durch künstlich erzeugte [[Wechselfeld]]er verdeckt. Bei der Vermessung des [[Frequenzspektrum]]s in diesem niederfrequenten Bereich kann man auch stärkere künstlich erzeugte Wellen beobachten, z. B. die Frequenzen des europäischen und des amerikanischen [[Stromnetz]]es (50 Hz bzw. 60 Hz) und amerikanischer bzw. russischer [[U-Boot #Kommunikation|U-Boot-Kommunikationssysteme]] (76 Hz bzw. 82 Hz).

== Siehe auch ==
* [[Eigenschwingungen der Erde]]
* [[Sferics]]
* [[Erdmagnetfeld]]
* [[Ionosphärischer Wellenleiter]]

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=Kristian Schlegel, Martin Füllekrug |Titel=Weltweite Ortung von Blitzen: 50 Jahre Schumann-Resonanzen |Sammelwerk=Physik in unserer Zeit |Band=33 |Nummer=6 |DOI=10.1002/1521-3943(200211)33:6<256::AID-PIUZ256>3.0.CO;2-V |Seiten=256–261 |Datum=2002 |ISSN=0031-9252}}
* {{Literatur |Autor=John David Jackson |Übersetzer=Kurt Müller, Christopher Witte |Titel=[[Classical Electrodynamics|Klassische Elektrodynamik]] |Verlag=De Gruyter |Ort=Berlin |Auflage=4 |Datum=2005 |ISBN=978-3110189704}}

== Weblinks ==
*Frequenz Monitor: [https://sonnen-sturm.de/schumann-frequenz Schumann Resonanz Frequenz Monitor]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Geophysik]]
[[Kategorie:Schwingungslehre]]
[[Kategorie:Wellenlehre]]

Schumann-Resonanz - Versionsgeschichte

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