Schumann-Resonanzen, erster Versuch

AntenneImGarten

UKW-Rundfunksender arbeiten mit einer Frequenz von etwa 100 MHz. Es gibt aber auch „Radiowellen“ (das sind elektromagnetische Schwingungen) mit sehr viel kleinerer Frequenz. Zum Beispiel 8 Hz – das heißt 8 Schwingungen in einer Sekunde. Sie werden Schumann-Resonanzen genannt, nach W. O. Schumann¹, der sie 1952 aufgrund theoretischer Rechnungen voraussagte.

Die Schumann-Resonanzen sind stehende Wellen, die sich zwischen der Erdoberfläche und der Ionosphäre ausbilden. Sie werden durch die Blitze der Gewitter angeregt, die ständig auf der Erde tätig sind. Ihre „Signalstärke“ ist verschwindend klein. Ein Empfänger für diese Wellen muss sehr empfindlich sein, ist aber einfach aufzubauen – zumindest dann, wenn es, wie in meinem Fall, nur um den Nachweis der Schumann-Resonanzen geht. Das Foto zeigt einen Probe-Aufbau meines Empfängers und der Antenne. Ich verband den Ausgang meines Empfängers mit einem PC und ließ diesen die „Sendungen“ des Gewitterfunks aufzeichnen. Der zeitliche Verlauf des gespeicherten Signals ist ein Wechselstrom, der sich kaum vom Rauschen eines ohmschen Widerstandes unterscheidet. Mit Hilfe eines FFT-Programms (FFT = Fast Fourier Transform) kann man dennoch feststellen, welche Frequenzen in diesem Signal vorhanden sind, und sogar messen, mit welcher relativen Stärke das der Fall ist. Das Diagramm zeigt das Ergebnis der Fourieranalyse: auf einem Untergrund von Rauschen mehrere breite „Buckel“ und zwei scharfe Linien bei 16,7 und 50 Hz. Die breiten Buckel bei 8, 14, 21 und 34 Hz sind die Schumann-Resonanzen, die scharfen Linien entsprechen den Frequenzen des Bahnstroms (16,7 Hz) und der Energieversorgung (50 Hz). Ich gebe zu, die Resonanzen sind nicht sehr ausgeprägt, aber es ging mir nur um deren Nachweis, nicht um eine quantitative Messung. Hier mehr über dieses Experiment.

Spektrum

Und auch noch etwas Theorie: Man kann beispielsweise berechnen, bei welchen Frequenzen die Gewitter auf „Sendung“ sind. Die Rechnungen erfordern etwas Mathematik2.

1 W. O. Schumann war Professor für Physik und Direktor des Elektrophysikalischen Instituts der TU München.

2 Die Rechnungen sind Näherungslösungen. Auch diese, mathematisch aufwändigere Rechnung.