La résonance de Schumann

La résonance de Schumann est un ensemble de pics dans le spectre de fréquences extrêmement basses (ELF) du champ électromagnétique terrestre. Ces pics sont nommés d’après le physicien allemand Winfried Otto Schumann qui a prédit leur existence mathématique en 1952.

Le champ magnétique terrestre

Le champ magnétique terrestre est un phénomène fascinant qui a des implications importantes pour notre planète et la vie qu’elle abrite. Pour comprendre ce qu’est le champ magnétique terrestre, il est utile de commencer par une compréhension de base de ce qu’est un champ magnétique.

Un champ magnétique est une région de l’espace où une particule chargée, comme un électron ou un proton, subit une force. Cette force est due à l’interaction entre le mouvement de la particule chargée et le champ magnétique lui-même. Les champs magnétiques sont générés par des courants électriques, qui sont simplement des flux de particules chargées.

Maintenant, parlons du champ magnétique terrestre. Notre planète génère son propre champ magnétique, qui s’étend de son noyau interne jusqu’à l’espace, où il rencontre le vent solaire, un flux de particules chargées émanant du soleil. Le champ magnétique terrestre ressemble beaucoup à celui d’un simple aimant à barreaux, avec un pôle nord et un pôle sud.

La source du champ magnétique terrestre est le noyau interne de la Terre, qui est composé principalement de fer et de nickel en fusion. Les mouvements de convection dans ce métal en fusion génèrent des courants électriques, qui à leur tour créent le champ magnétique terrestre. Ce processus est connu sous le nom de dynamo géodynamo.

En termes mathématiques, le champ magnétique est souvent décrit par un vecteur, qui a à la fois une magnitude (force) et une direction. Le champ magnétique en un point particulier est souvent représenté par la lettre B. La force du champ magnétique est mesurée en teslas (T) dans le système international d’unités.

La loi de Biot-Savart permet de calculer le champ magnétique B créé par un courant électrique :

Cette équation montre que le champ magnétique est proportionnel au courant et inversement proportionnel au carré de la distance au courant.

C’est une introduction de base au champ magnétique terrestre. Il y a beaucoup plus à apprendre sur ce sujet, y compris comment le champ magnétique protège la Terre des particules chargées du vent solaire, comment il varie avec le temps et l’emplacement, et comment il affecte la technologie et la vie sur Terre.

Les résonances de Schumann

Pour comprendre la résonance de Schumann, imaginez notre planète comme une sphère géante. Cette sphère est entourée d’une autre sphère plus grande, l’ionosphère, qui est une couche de l’atmosphère chargée électriquement. Entre ces deux sphères, il y a une cavité qui agit comme un guide d’ondes. Les éclairs qui se produisent partout dans le monde excitent ces ondes, créant des ondes électromagnétiques qui rebondissent d’avant en arrière entre la Terre et l’ionosphère, créant des ondes stationnaires. Les fréquences de ces ondes, les résonances de Schumann, sont principalement situées dans la plage de fréquences extrêmement basses, entre 3 et 60 Hz.

La fréquence fondamentale, ou le premier mode de résonance, de la résonance de Schumann est d’environ 7,83 Hz. Les autres fréquences sont des multiples de cette fréquence fondamentale, et sont approximativement 14,3 Hz, 20,8 Hz, 27,3 Hz et 33,8 Hz.

La formule mathématique pour calculer les fréquences de résonance de Schumann est la suivante :

f_n = (c/2π) * sqrt(n(n+1)/R^2)

où :
– f_n est la fréquence du n-ème mode de résonance
– c est la vitesse de la lumière
– n est le numéro du mode de résonance (0 pour le mode fondamental, 1 pour le premier mode harmonique, etc.)
– R est le rayon de la Terre

Cette formule donne une approximation des fréquences de résonance de Schumann. Cependant, en réalité, ces fréquences peuvent varier légèrement en raison de divers facteurs tels que les variations saisonnières et diurnes de l’ionosphère.

La résonance de Schumann est un sujet fascinant car elle relie les phénomènes atmosphériques tels que la foudre à des ondes électromagnétiques de très basse fréquence. Elle est également étudiée pour ses effets potentiels sur la biologie et la cognition humaine.