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Beobachtungen:

Zyklotron-Resonanz

Wenn sich Ladungen mit konstanter Geschwindigkeit senkrecht zu einem homogenen Magnetfeld bewegen, dann läßt sich deren Bahn als Kreis beschreiben.
Legt man nun senkrecht zum Magnetfeld ein elektrisches Wechselfeld an, dann kann man die Ladungen damit periodisch beschleunigen. Wenn die Frequenz ihrer Kreisbewegung mit der des elektrischen Feldes übereinstimmt, kommt es zur Resonanz und das geladene Teilchen wird bei jedem Umlauf beschleunigt. Es nimmt dabei Energie auf.

Bei Resonanz hat die Frequenz des elektrischen Feldes den Wert

f = q B / (2 pi m) q=Ladung, B= magn.Induktionsflußdichte, m= Masse

Für das relativ schwache Erdmagnetfeld wurden die Resonanzfrequenzen für einige Ionen ausgerechnet und grafisch dargestellt.
Diese Ionen sind bei der Erzeugung und der Übertragung von Nervenimpulsen in biologischen Systemen wichtig.

Beispielsweise gilt für ein Na+ -Ion bei 40 mikroTesla eine Frequenz etwa 26 Hz und für das schwerere Kalium+ Ion 16 Hz.

Abb. 01: Zyklotronfrequenz als Funktion des statischen Magnetfeldes für verschiedene Elemente aus den linken Spalten des Periodensystem (Alkali..). Die beiden senkrechten blauen Striche markieren zwei Werte des Erdmagnetfeldes:
links = Betrag der Horizontalkomponente,
rechts =Betrag von Horizontal- und Vertikalanteil zusammen.

An der Ordinate sind zwei technische Frequenzen aufgetragen: rot = Netzfrequenz 50 Hz und die unterste Schumannfrequenz etwa 8 Hz (Elektromagnetische Schwindungen in der Ionosphäre der Erde)
(FB)