Q-Faktor, Dämpfung und Breite der Spektrallinien

Die Güte der Resonanz wird durch den Q-Faktor (Gütefaktor) ausgedrückt, definiert als Verhältnis von Resonanzfrequenz und Breite der Spektrallinie:

Q = \frac{f}{\Delta f},

wobei \Delta f die Linienbreite ist (typischerweise bei halber Leistungsmaximum). Ein hohes Q bedeutet eine scharfe, schwach gedämpfte Resonanz; ein niedriges Q eine breite, stark gedämpfte Linie.

Die Schumann-Resonanz hat einen niedrigen Q-Faktor: für die erste Mode größenordnungsmäßig Q \approx 4–6, mit leicht steigender Tendenz für höhere Moden Surkov 2014. Das ist eine direkte Folge der starken Dämpfung in der Ionosphäre — die in die verlustbehaftete obere Grenze entweichende Energie dissipiert rasch, sodass die Resonanzlinien breit sind und sich gegenseitig leicht überlappen. Das niedrige Q ist also eine weitere Erscheinungsform desselben Phänomens, das die Frequenzen verschiebt (siehe #18): die endliche Leitfähigkeit der Ionosphäre.

Der Q-Faktor ist auch ein praktischer Parameter bei der Datenverarbeitung — er bestimmt, wie scharf sich eine Mode vom Hintergrund trennen lässt und wie genau sich ihre Frequenz und Amplitude beim spektralen Fit abschätzen lassen (siehe #25).