ELF signifie Extremely Low Frequency. La nomenclature UIT des télécommunications l’associe à 3–30 Hz, tandis que certains domaines utilisent le terme plus largement. Pour interpréter une observation, précisez la fréquence, la composante du champ et les conditions.
ELF, SLF et ULF
| Bande UIT | Fréquence | λ dans le vide |
|---|---|---|
| ELF | 3–30 Hz. | Environ 100 000–10 000 km. |
| SLF | 30–300 Hz. | Environ 10 000–1 000 km. |
| ULF | 300–3 000 Hz. | Environ 1 000–100 km. |
Les études de champs du réseau électrique à 50/60 Hz emploient souvent ELF au sens large. Cela ne change pas leur place dans cette table. Expliquez la convention au lieu d’alterner sans précision entre 3–30 et 3–300 Hz.
Longueur d’onde et antenne
Dans le vide, λ = c/f. À 10 Hz, on obtient environ 30 000 km ; à 100 Hz, environ 3 000 km. Une longueur de 200 km ne correspond pas à toute la plage 70–150 Hz.
Une antenne de quelques mètres est électriquement très petite à ces fréquences. Adaptation et efficacité peuvent être difficiles. Une bobine produisant un champ local mesurable n’est pas automatiquement un émetteur efficace à grande distance.
Foudre et résonances de Schumann
La foudre excite des champs électromagnétiques. La cavité entre la surface terrestre et l’ionosphère présente des résonances globales, dont le premier mode se situe près de 8 Hz.
Les pics ont une largeur et varient avec l’ionosphère et la répartition des orages. Il ne s’agit pas d’une vibration mécanique unique et fixe de la Terre ni d’une amplitude constante.
Un champ près d’une décharge et un signal lointain reçu par un capteur correspondent à des situations différentes. On ne peut pas attribuer 100 kV/m à toute mesure ELF issue des éclairs.
Pénétration dans un conducteur
Diminuer la fréquence peut réduire l’atténuation par unité de trajet, mais le champ décroît toujours. Dans un bon conducteur homogène, δ = √[2/(ωμσ)] représente une profondeur caractéristique d’amplitude.
En supposant σ = 4 S/m et μ ≈ μ0, le modèle donne environ 80 m à 10 Hz et 25 m à 100 Hz. À δ, l’amplitude est divisée par e. Ce n’est pas une profondeur de communication garantie.
Interfaces, source et bruit comptent aussi. La croûte terrestre n’a pas une conductivité uniforme ; roches, sols et eau de mer ne partagent pas une profondeur unique.
Usages spécialisés et limites
Ces fréquences interviennent dans certaines communications à faible débit, en géophysique et dans l’observation électromagnétique. La capacité dépend de bande utile, antenne, puissance, bruit et canal.
Une bonne pénétration relative n’implique pas internet à haut débit. Mesurer un champ ne revient pas à recevoir un message numérique ou à mesurer la puissance délivrée à une charge adaptée.
Mesurer les phénomènes
Bobines et magnétomètres adaptés mesurent des composantes magnétiques ; une sonde électrique mesure une autre grandeur. Enregistrez orientation, calibration, réponse fréquentielle, bruit propre et durée.
Identifiez le réseau 50/60 Hz et ses harmoniques, le mouvement du capteur, la dérive et les appareils proches. V/m, tesla et Hz ne sont pas des unités interchangeables. Un pic isolé ne suffit pas à identifier sa source.
Interpréter sans surconclure
Une corrélation avec des orages ou d’autres données demande des contrôles et une explication physique. Elle ne prouve pas qu’un petit générateur puisse créer des nuages ou commander le climat.
Une anomalie électromagnétique isolée ne fournit pas non plus une prédiction fiable de date, lieu et magnitude d’un séisme. Évaluez faux positifs et vérifications indépendantes, plutôt que des coïncidences sélectionnées après coup.
Références : UIT-R V.431 pour les noms, NASA sur les résonances de Schumann et USGS sur les limites de la prédiction sismique.
