Вулканы и молнии: как изучать катастрофы с помощью резонанса Шумана

В январе 2022 года мир был потрясен мощным извержением подводного вулкана Тонга, которое вызвало цунами, затопившее берега нескольких островов Тихого океана, и облако пепла, затянувшее небо над половиной планеты. Но помимо этих очевидных последствий, извержение породило еще одно удивительное явление — грязную грозу, в которой в облаке пепла возникали тысячи молний. Эта гроза была настолько сильной, что ее электромагнитное излучение можно было зарегистрировать на другом конце света с помощью специальных приборов. Именно таким образом международная группа ученых, в состав которой вошел радиофизик Санкт-Петербургского университета Юрий Галюк, исследовала возможность применения резонанса Шумана для дистанционного зондирования катастрофических явлений.


Резонанс Шумана — электромагнитные колебания, возникающие между земной поверхностью и ионосферой — верхним слоем атмосферы, который ионизуется под действием солнечного излучения. Эти колебания имеют частоту от 7 до 50 герц и могут быть вызваны различными источниками — молниями, солнечной активностью или искусственными сигналами. Резонанс Шумана может служить индикатором состояния окружающей среды и климата, так как он зависит от температуры, влажности, давления и других параметров атмосферы.

Исследователи использовали данные, собранные двумя наблюдательными пунктами в Италии, которые регистрировали электромагнитное излучение в полосе резонанса Шумана. Они также использовали компьютерную модель полости «поверхность Земли — ионосфера», основанную на данных Всемирной сети локализации молний. Эта сеть состоит из более чем 70 станций по всему миру, которые определяют местоположение и характеристики молний.

Анализ показал, что во время основной фазы извержения Тонга электромагнитная волна, зафиксированная в Италии, исходила из компактной области вокруг вулкана — вулканического облака, в котором активно били молнии. Уровень локальной грозовой активности в этом облаке оказался значительно выше уровня грозовой активности на всей остальной планете до и после извержения. Это означает, что резонанс Шумана может служить эффективным инструментом для дистанционного зондирования катастрофических явлений, таких как вулканические извержения, землетрясения или цунами.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.