Литературный обзор, Определения и основные характеристики электромагнитного поля - Исследование воздействия электромагнитного поля низкой частоты на клетки крови

Определения и основные характеристики электромагнитного поля

Среди электромагнитных полей вообще, порожденных электрическими зарядами и их движением, принято относить собственно к излучению ту часть переменных электромагнитных полей, которая способна распространяться наиболее далеко от своих источников - движущихся зарядов, затухая наиболее медленно с расстоянием [1].

В зависимости от длины волны различают: гамма - излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны и низкочастотные электромагнитные колебания. Диапазоны в которых распространяются электромагнитные колебания представлен на рисунке 1.

электромагнитный спектр

Рисунок 1 - Электромагнитный спектр

В данной работе мы будем рассматривать электромагнитные поля низких частот, к которым относятся частоты от 0 Гц до 300 кГц.

Источники электромагнитных излучений ультранизкой (0 - 10 Гц) и низкой частоты (10 - 1000 Гц) - электрифицированный городской и железнодорожный транспорт, линии электропередач, подстанции и кабельные трассы.

Электромагнитное поле способно распространяться практически во всех средах. В вакууме (пространстве, свободном от вещества и тел, поглощающих или испускающих электромагнитные волны) электромагнитное излучение распространяется без затуханий на сколь угодно большие расстояния, но в ряде случаев достаточно хорошо распространяется и в пространстве, заполненном веществом (несколько изменяя при этом свое поведение).

Чтобы лучше понять каково электромагнитное поле Земли рассмотрим объемный резонатор, состоящий из двух концентрических проводящих сфер [2]. Внутренняя сфера представляет собой поверхность Земли, а внешняя - ионизированный газ ионосферы, находящийся на высоте около 80 км над землей.

Предположим, что электромагнитная волна, n раз отражаясь попеременно от поверхности Земли и ионосферы, огибает земной шар. Если на окружности Земли укладывается целое число отражений как показано на рисунке 2, то возникает резонанс, и такая волна может существовать продолжительное время.

электромагнитные колебания низкой частоты, возникающие в резонансной полости между поверхностью земли и ионосферой (резонанс шумана)

Рисунок 2 - Электромагнитные колебания низкой частоты, возникающие в резонансной полости между поверхностью земли и ионосферой (резонанс Шумана)

Считая, что волна распространяется со скоростью света с = 300 000 км/с, а окружность Земли составляет L = 40 000 км, получим частоту колебаний, равную:

(1)

Для первых пяти гармоник формула (1) дает ряд частот 7,5 - 15,0 - 22,5 - 30,0 - 37,5 ... Гц. Сравнивая теоретические частоты с частотами, полученными экспериментально (7,83 - 14,1 - 20,3 - 26,4 - 32,4 ... Гц), заметим, что при хорошем совпадении частоты первой гармоники ошибка с ростом n увеличивается.

В своей оригинальной работе [3] проанализировал колебания, возникающие в сферическом объемном резонаторе. При этом он учитывал, что поверхность земли имеет постоянную проводимость около у = 10?3 См/м, а проводимость ионосферы на высотах 70 - 90 км меняется в пределах у = 10?5 - 10?3 См/м. Из-за этого средняя скорость распространения электромагнитной волны V(у) примерно на 20 % меньше, чем при отражении от сферы с бесконечной проводимостью. Для частоты n-й гармоники Шуман получил формулу (2):

(2)

Что для первых пяти гармоник формула (2) дает 8,5 - 14,7 - 20,8 - 26,8 - 32,9 Гц.

Похожие статьи




Литературный обзор, Определения и основные характеристики электромагнитного поля - Исследование воздействия электромагнитного поля низкой частоты на клетки крови

Предыдущая | Следующая