极低频（频率为3Hz至30Hz的无线电波）
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更新时间：2023-05-31
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极低频频率为3Hz至30Hz的无线电波极低频（Extremely low frequency）是指频率由3Hz至30Hz，波长10000公里至100000公里的无线电波。而多数给美军及俄罗斯军方用作和潜艇沟通。总结一下：极低频（频率为3Hz至30Hz的无线电波）极低频
频率为3Hz至30Hz的无线电波
极低频（Extremely low frequency）是指频率由3Hz至30Hz，波长10000公里至100000公里的无线电波。而多数给美军及俄罗斯军方用作和潜艇沟通。
基本信息
| 中文名 | 极低频 |
| 外文名 | Extremely low frequency |
| 类型 | |
| 作用 | 军事装备武器和潜艇沟通 |
概述阐述
极低频（ExtremelyLowFrequency，ELF）是ITU指定为频率由3Hz至30Hz，波长10,000公里至100,000公里的无线电波。
ELF无线电波是由地球磁场中的闪电和自然干扰产生的，所以它们是大气科学家研究的课题。由于建造可以辐射如此长的波的天线的困难，ELF频率仅在极少数人造通信系统中使用。ELF波可以穿透海水，这使得它们可以与潜艇进行通信。美国，俄罗斯和印度是唯一已知建造ELF通信设施的国家。美国的设施在1985年到2004年之间使用，但现在已经退役。
替代定义
传播途径
地球大气中的ELF电磁波的典型谱，显示了由舒曼共振引起的峰值。舒曼共振是球形地球-电离层空腔的共振频率。击打导致腔体像钟形一样“振铃”，从而在噪声频谱中引起峰值。50赫兹的功率峰值是由全球电网的辐射引起的。低频噪声的上升是由于地球磁层的缓慢过程引起的无线电噪声。
由于它们的波长极长，极低频波可以在大的障碍物周围衍射，并且不被山脉或地平线阻挡，并且可以绕着地球的曲线行进。ELF和VLF波通过地球-电离层波导机制长距离传播。地球在大气层底部约60公里处被大气中的一层带电粒子（离子）所包围电离层，称为反映极低频波的D层。导电的地球表面和导电的D层之间的空间充当平行板波导限制ELF波，允许他们长距离传播而不会逃入太空。在对比VLF波，该层的高度比在ELF频率之一波长小得多，这样就可以在ELF频率传播的唯一模式是TEM模式在垂直极化，与电场垂直和磁场水平。ELF波的衰减极低，每千米1〜2dB使得单个发射器具有在全世界进行通信的潜力。
ELF波也可以通过像“地球”和“海水”这样的“损耗”介质传播相当长的距离，这会吸收或反射更高频率的无线电波。
舒曼共振
ELF波的衰减非常低，以至于它们可以在衰减到可以忽略的幅度之前完全绕地球传播几次，并且因此在大圆路径上环绕地球的从源以相反方向辐射的波互相干扰。在某些频率这些方向相反的波是同相的，并添加（加强），引起驻波。换句话说，闭合的球形地球-电离层空腔充当巨大的空腔谐振器，以其谐振频率增强ELF辐射。这些被德国物理学家称为舒曼共振奥托·舒曼（WinfriedOttoSchumann）于1952年预言他们，并在20世纪50年代被发现。Schumann计算出的共振频率应该是：
潜艇通讯
在美国海军利用非常低的频率（的ELFs）为无线电频带和无线电通信。该潜艇集成天线系统（SIAS）是一家以研发努力与水下潜艇进行通信。所述的苏联/俄罗斯海军还利用的ELFs海底通信系统，ZEVS。所述的印度海军具有位于操作ELF通信设施INSKattabomman军港与其进行通信ARIHANT类和阿库拉类潜艇。
说明事项
由于海水的导电性，海水可以屏蔽来自大多数高频无线电波的潜艇，因此无法与普通频率的潜水艇进行无线电通信。ELF频率范围的信号可以穿透得更深。有两个因素限制了ELF通信信道的有用性：由于在潜艇上安装所需尺寸天线的不切实际性，每分钟几个字符的低数据传输速率和较小程度的单向性为了实现成功的通信，天线需要具有特殊的尺寸）。一般来说，ELF信号被用来命令潜艇上升到一个浅的深度，在那里它可以接收一些其他形式的通信。
ELF通信
在ELF频率范围内广播时遇到的困难之一是天线的尺寸，因为天线的长度必须至少是波长的大部分。简而言之，3赫兹（每秒周期）信号的波长等于电磁波在三分之一秒内通过给定介质的距离。考虑到折射率，ELF波在真空中的传播速度稍慢于光速。在军事应用中，波长为每秒299,792公里（186,282英里）除以50-85赫兹，相当于大约3,500至6,000公里（2,200至3,700英里）长。这与地球相当直径12,742公里（7,918英里）。由于这个巨大的尺寸要求，使用ELF频率在国际上传输，地球本身就构成了天线的重要部分，并且需要极长的导线才能进入地面。电子延长等各种手段被用来构建小型实用无线电台。
其他用途
在22赫兹范围内的变送器也在管道检测仪中被发现，也被称为“PIG”。信号是作为交变磁场产生的，变送器安装在PIG上或者是PIG的一部分。PIG被推动通过一个管道，主要由金属制成。ELF信号可以通过外部的金属来检测。需要检查一个PIG是否通过了某个位置，并找到一个卡住的PIG。
一些无线电监测业余爱好者使用天线的尺寸从十八英寸有源天线到几千英尺长，利用围栏，高速公路护栏，甚至退役的铁路轨道来记录ELF信号，并以更高的速度回放以更容易观察地球电磁场中自然的低频波动。增加播放速度会增加音调，以便将其带入可听的音频范围。
基于无线电于咸水的传送特性，除了极低频和超低频外，通常无线电波不容易在海中传送。虽然它可以在水中容易地传送，但是ELF每分钟可以传送的讯号相对地较小，所以只是给美军用作指示潜水艇进入/离开海底。另外要有效传送极低频信号需要大型的天线，所以极低频的使用不太普遍。
天然来源
天然ELF波存在于地球上，在电离层和地表之间的区域发生共振。它们是由雷击引发，使大气中的电子发生振荡。分别主要由雷电放电产生虽然甚低频信号，我们发现可观察到的ELF组分（慢尾），随后在几乎所有情况下，VLF组件。地球-电离层空腔的基本模式具有波长等于地球，这给7.8赫兹的共振频率的圆周上。这个频率以及14，20，26和32Hz的较高谐振模式在ELF频谱中表现为峰值，并被称为舒曼共振。
