Изучение молний Земли и других планет способно раскрыть прошлое всей Солнечной системы.

Удары молний создают низкочастотные стоячие электромагнитные волны между поверхностью земли и ионосферой
Сентябрьская гроза 2010 года: молнии ярко освещают сооружения в Космическом центре имени Кеннеди на мысе Канаверал во Флориде

Землю с ее ионосферой до высоты около 120 км можно рассматривать, как огромный сферический резонатор, заполненный слабоэлектропроводящей средой. Электромагнитная волна, возникшая в этой среде, может обогнуть всю сферу и совпасть по фазе с самой собой, вступив в резонанс. Тогда в между поверхностью Земли и ее ионосферой возникает низкочастотная стоячая электромагнитная волна, способная существовать довольно долгое время. Явление это известно под названием резонанса Шумана, в честь физика, объяснившего его природу, — хотя первым наблюдал его еще Никола Тесла.

Основным источником таких волн считаются разряды молний, как своего рода антенны, они излучают электромагнитную энергию, возбуждающую электромагнитные колебания. Каждую секунду с небес в землю бьет их около 50-ти, и создаваемые ими стоячие электромагнитные волны практически не затухают.

Физики многократно проводили исследования резонанса Шумана с помощью наземных инструментов, а в 2011 г. — и с помощью прибора VEFI, размещенного на борту американского военного спутника C/NOFS. Недавно было предложено использовать этот метод для изучения и других планет Солнечной системы: авторы даже показывают, как подобные работы могут раскрыть новые подробности далекой эпохи ее формирования.

«Частота резонанса Шумана зависит не только от размеров планеты, но и от набора атомов и молекул, который имеется в ее атмосфере и определяет ее электропроводность, — говорят они, — Поэтому мы можем вести мониторинг удаленно, со спутника над планетой, и оценивать, какие точно количества воды, метана, аммиака на ней присутствуют».

Конечно, сегодня установить состав атмосферы можно целым рядом более привычных методов, и даже вполне точных. Однако все они будут проводить замеры лишь определенных ее регионов — только усреднением можно получить данные об атмосфере вообще. В то же время измерения резонанса Шумана способно дать общую картину и плотности, и химического состава, для всей планеты. Еще больше возможностей они дают в сочетании с традиционными подходами.

«Если мы будем точнее знать состав атмосфер других планет Солнечной системы, — добавляют авторы, — Мы лучше узнаем и состав первичного облака, из которого вся она возникла». Тем более что в этой сфере осталось еще масса непознанного — например, ждет своего решения вопрос о том, почему внутренние планеты несут меньшие количества тех же аммиака, метана и воды, чем внешние.

По пресс-релизу NASA