Erdmagnetfeld Das Magnetfeld der Erde, Gitterstrukturen des Erdmagnetfeldes

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15 - Magnetische Schichten und Frequenzen 1

15.1 - Distanzbetrachtung

Schaut man sich die Distanzen näher an, dann erkennt man das sie alle Vielfache des Radius R=6355758,426 m = Lo bilden. Dies ist der Grundhüllenradius. Also lassen sich die Distanzwerte auch so darstellen:
 
 
 

k

1

2

3

4

5

6

7

8

n

m

               
1 1

Lo

3Lo

5Lo

7Lo

9Lo

11Lo

13Lo

15Lo

 

15.2 - Frequenzbetrachtung

Fasst man die Distanzen l' aus der Distanztabelle als Wellenlänge der zugehörigen Hülle bzw. Schwingungsschicht auf, dann lassen sich allen Distanzen auch Frequenzen zuordnen.
 
FALL 1
Eine Möglichkeit besteht darin sich an der Abbildung 6.2 zu orientieren. Das bedeutet der doppelte Durchmesser entspricht der Wellenlänge. Es gilt dann l = 4R = 4l' und:
 
Aus der Distanztabelle werden, für die folgende Betrachtungen, die Distanzwerte für n=1 benutzt.
 
 

k

1

2

3

4

5

6

7

8

 

n

m

                 

1

1

11,79

3,93

2,358

1,68

1,31

1,07

0,907

0,786

Hz
   

6355,76

19067,28

31778,79

44490,31

57201,83

69913,34

82624,86

95336,38

Km
 
Zu beachten ist hier das für k=2 die halbe Schumann-Frequenz entsteht.

 

FALL 2
Eine weitere Möglichkeit besteht darin den gesamten Durchmesser der zugehörigen Hülle bzw. Schwingungsschicht als Wellenlänge zu nehmen. Also l = 2R = 2l' und:
 
 
Aus der Distanztabelle werden wieder die Distanzwerte für n=1 benutzt.
 
 

k

1

2

3

4

5

6

7

8

 

n

m

                 

1

1

23,584

7,861

4,716

3,369

2,62

2,143

1,814

1,572

Hz
   

6355,76

19067,28

31778,79

44490,31

57201,83

69913,34

82624,86

95336,38

Km
 
Zu beachten ist hier das für k=2 die Schumann-Frequenz entsteht. Das bedeutet aber auch das die Schuhmann-Frequenz im Spektrum der erdmagnetischen Frequenzen bereits enthalten ist. Alle auftretenden Frequenzen sind quasi Verdopplungen der bereits gefundenen Grundfrequenzen stellen also Oberwellen dar.

 

FALL 3
Zum Abschluss hier noch die Möglichkeit den Radius der zugehörigen Hülle bzw. Schwingungsschicht als Wellenlänge zu interpretieren. Also l = R = l' und:
 
 
Aus der Distanztabelle werden wieder die Distanzwerte für n=1 benutzt.
 
 

k

1

2

3

4

5

6

7

8

 

n

m

                 

1

1

47,17

15,72

9,43

6,74

5,24

4,29

3,63

3,14

Hz
   

6355,76

19067,28

31778,79

44490,31

57201,83

69913,34

82624,86

95336,38

Km
 
 
Alle auftretenden Frequenzen sind quasi Vervierfachungen der bereits gefundenen Grundfrequenzen, stellen also lediglich Oberwellen dar.

 

Insgesamt lassen sich die Distanz- und Frequenzwerte für n=1 dann folgendermassen darstellen:
 
 

k

1

2

3

4

5

6

7

8

n

m

               

1

1

3/2fS

1/2fS

3/10 fS

3/14 fS

1/6 fS

3/22 fS

3/26 fS

1/10 fS

    1/f0 1/3f0 1/5f0 1/7f0 1/9f0 1/11f0 1/13f0 1/15f0
   

Lo

3Lo

5Lo

7Lo

9Lo

11Lo

13Lo

15Lo

 

Die Konsequenz ist, dass alle auftretenden Frequenzen in Fall 1 als gebrochen rationale Vielfache bestimmter Grundfrequenzen darstellbar sind.
 
Im Buch wird die Tabelle der Extremalschichten aus Kapitel 12.2 durch die geschilderte Zuordnung (Fall 1) zu einer Frequenztabelle transformiert.

 

 

15.3 - Erdfrequenz und Schumann-Frequenz

Schaut man sich die Frequenzen näher an, dann lässt sich daraus ein Zusammenhang zwischen Erdfrequenz und Schumann-Frequenz ableiten.
Am einfachsten gelingt dies mit den Frequenzen fH2. Es existiert nämlich eine gemeinsame Teilungsfrequenz.
 
Für k=1 und k=2 existiert ein gemeinsame Teilungsfrequenz mit:
23,584 = 3 * 7,861
23,584 = 2 * 11,792
Die Frequenz 7,861 Hz = fS entspricht der Schumann-Freuqenz
Dann lässt sich die Frequenz für k=1 andererseits so zerlegen:
 
23,584 Hz =3fS = 2f0
 
Der allgemeine Zusammenhang lautet (siehe Kapitel 15.2 - Fall2):

 
Und daraus direkt ableitbar:

 

Die Schumann-Frequenz ist im Spektrum der Erdfrequenzen bereits enthalten

 

Aus der Gleichung für fH2 ist auch direkt ableitbar:
Weiterhin direkt ableitbar:
 
Der Grundhüllenradius ist nur ein wenig kleiner als Pol- bzw. Äquatorradius. daher stellt sich hier die Frage, welche Grössen fS besitzt, wenn der Hüllenradius durch RA bzw. RP ersetzt wird
 
Die Daten des Geodätischen Referenzsystems WGS84 lauten:

Polradius: RP= 6356752 m
Äquatorradius: RA= 6378137 m

Mit c = 299792458 m/s als Lichtgeschwindigkeit ergibt sich für die einzelnen Frequenzen:
     
Für die Erdfrequenzen:    
Für den Polradius = 11,7899 Hz
     
Für den Äquatorradius = 11,7503 Hz
     
Für die Schumann-Frequenzen:    
Für den Polradius = 7,8602 Hz
     
Für den Äquatorradius = 7,8339 Hz

 

Bemerkenswert ist hier noch der Umstand das die Schumann-Frequenz ja historischerweise aus einer Hohlraumresonator-Betrachtung gewonnen wird (siehe dazu Kapitel 7.1). Die gleichzeitige Ableitung aus der Erdfrequenz, also letztlich aus den Radien der Erde, zeigt das die Abmessungen dieses Planeten und die darauf erzeugten Frequenzen in einem engen Zusammenhang stehen.

 

 

15.4 - Eine Näherung für die Äquator-Frequenzen

Nimmt na den, in den geophysikalischen Wissenschaften üblichen, mittleren Radius von 6371 Km, erhält man für fS einen Wert von 47,0558 Hz. Das liegt nahe bei 47 Hz.
Rechnet man mit 47 Hz zurück, ergibt sich der Radius zu 6378,563 Km. Das ist etwa 400 Meter grösser als der Äquatorradius. Näherungsweise kann man also sagen:
47 Hz =6fS = 4f0
Daraus ergibt sich:
 
fS = 47:6 Hz = 7,8333... Hz
f0 = 47:4 Hz = 11,75 Hz
 
Dies lässt sich als gute Näherung für die Äquatorradius-Frequenzen benutzen.

 

 

15.5 - Gemeinsame Frequenzen

Im Buch wird noch ein allgemeiner Zusammenhang zwischen Erdfrequenz und Schumann-Frequenz angegeben. Daraus entsteht ein komplettes Spektrum (Tabelle) an gemeinsamen Frequenzen. Und es kann gezeigt werden, dass das gesamte Schumann-Spektrum sich aus den Erdfrequenzen ableiten lässt.

 

 

15.6 - Die Sferic-Frequenzen

Im Buch wird aus dem Spektrum der gemeinsamen Erdfrequenzen und Schumann-Frequenzen das Spektrum der Sferic-Frequenzen abgeleitet. Über das ganze Spektrum gesehen liegt der maximale Fehler dabei unter 0,7 Hz.

 

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