ECH波與地球磁層電子的波粒共振相互作用結(jié)題摘要

電磁波的波長有長有短，那么有沒有比地球直徑還長的電磁波呢？

地球的腦電波

地球直徑約為1.3萬千米，但是頻率為3赫茲到30赫茲的電磁波，其波長就會達到1萬千米到10萬千米！超過了地球的直徑。這種極低頻率的電磁波就像是電磁波中的巨人，小小的地球，一步就跨過去了！可以想像，地球這么大的障礙物對于電磁波“巨人”來說，根本算不上什么障礙物。這很容易理解，一塊石頭，對于我們來說，一步就邁過去了，不算障礙，但是對于小小的螞蟻來說，要爬過去，可就費勁了。

值得一提的是，地面與大氣電離層之間的這一圈空間，恰好形成了7.8赫茲的電磁波能夠共振的空腔，而這個頻率的電磁波波長恰好是地球圓周的長度，這種電磁波一步就可以繞過整個地球，并在地球與電離層之間不斷穿梭震蕩，因此地球周圍相當于被這種極低頻的電磁波包圍著。

這種極低頻電磁波是雷電或地震產(chǎn)生的，雷電的襲擊會導致大氣層中的電子震動起來，從而引發(fā)出3到30000赫茲的電磁波。這其中尤其7.8赫茲的電磁波會一圈又一圈地環(huán)繞地球很長時間。

有意思的是，人類的腦電波頻率也在極低頻范圍內(nèi)，例如大腦產(chǎn)生的α波頻率是8到13赫茲，人類在思考的時候，大腦被這種極低頻電磁波包圍，不時還有“思想火花”冒出。而地球則經(jīng)常被這種極低頻的電磁波包圍，時常會有閃電出現(xiàn)。這讓人感覺地球好像也在思考呢。

電磁波“巨人”輕易鉆入海洋深處

極低頻電磁波不僅縈繞在地球周圍，可以到達地球的各個角落，而且它穿透地下的能力更強。

但是，一般導電物質(zhì)會對電磁波產(chǎn)生屏蔽作用，一是通過表面的反射將大部分電磁信號反射掉，二是沒有反射掉的電磁波進入屏蔽層后，與導電物質(zhì)相互作用，電磁波就會被干擾掉。由于海水的導電性，海水會屏蔽普通的電磁波，因此水下的潛艇很難通過普通的方式與陸上指揮中心通訊。

但是極低頻電磁波波長太長了，在這個電磁波巨人看來，海洋這么大的水域一步就跨到邊了，因此海水表面無法把它反射回去，它通過邊緣，很容易就進入海水中。不過它在海水中的傳播會損失能量，無法到達很深的海底，但能夠把信號傳播到水下200米深的地方。

因此，自1970年代，美國海軍就設(shè)立了巨大的水下天線，用極低頻電磁波進行潛艇和陸上之間的通訊。

想利用電磁波“巨人”不容易

但是用極低頻電磁波通訊還有個最大的困難，接收這種信號需要異常巨大的天線！

例如幾十赫茲的電磁波，其波長就有5000千米的樣子，發(fā)射和接收這種電磁波的天線至少需要幾百千米長才能有效地發(fā)射或接收到信號，這容易理解，小的發(fā)射天線振動頻率勢必太快，是沒法產(chǎn)生頻率很低的電磁波的。而對于接收天線來說，如果很短的話，電磁波巨人就會輕易繞過去，與天線碰到的機會很少，也就很難被天線接收到。但是要在地球表面豎起這么高的天線是不可能的，不管什么材料組成的天線，都無法達到這么高，否則就會被自身的重力壓碎。

經(jīng)多方研究之后，美國海軍想出另一個辦法，在地面上扯出很長的電線——地面天線來發(fā)射這種電波，并分別在威斯康星州和密歇根州設(shè)立信號發(fā)射站，采用的天線是22到45千米長的電線連接起來的，由于電能損耗大，用這么龐大的系統(tǒng)發(fā)射信號，需要好幾個發(fā)電站為它供電。

即使這樣，水下潛艇由于無法安裝很長的天線，因此能夠接收到的信號也是很有限的。只有在緊急時刻，地面指揮中心才用這種電磁波巨人發(fā)射諸如“上浮接指令”之類含義的幾個簡單詞語，隱藏在海中角落的潛艇就會上浮到距離水面幾米的位置，之后，地面指揮中心利用正常的電磁信號（波長只有幾米到幾百米）與潛艇進行信息傳遞。

目前來看，電磁波“巨人”的貢獻還有限，不過說不定隨著科學的發(fā)展，它們會有新的貢獻呢。