Onde elettromagnetiche stazionarie attorno al pianeta

Dal punto di vista fisico, le risonanze di Schumann sono onde elettromagnetiche stazionarie (standing waves) che si richiudono attorno all'intero pianeta. Nascono dalla sovrapposizione di onde che si propagano nella cavità Terra–ionosfera in entrambe le direzioni lungo la circonferenza terrestre.

Un'onda stazionaria si forma quando l'onda progressiva, dopo un giro attorno al pianeta, torna al punto di partenza in fase con sé stessa e interferisce in modo costruttivo. Nella cavità si stabilisce allora una figura fissa di punti di ampiezza massima e minima, che non è «ferma» per caso, ma è determinata dalla geometria del risonatore. Le frequenze per cui vale questa condizione sono proprio i singoli modi di Schumann.

A differenza di una corda o di una cavità idealizzata senza perdite, il risonatore terrestre è fortemente smorzato: a ogni riflessione la ionosfera assorbe parte dell'energia, per cui senza un'eccitazione continua le onde si estinguerebbero rapidamente. Serve quindi una «sorgente» ininterrotta – l'attività temporalesca globale, che fornisce energia alla cavità e mantiene le onde stazionarie. Il risultato è un campo elettromagnetico su scala planetaria, debole ma misurabile, che oscilla alle frequenze caratteristiche della RS Sentman 1995Price 2016. Questo quadro corrisponde alla riflessione teorica originale di Schumann sulle oscillazioni proprie di una sfera conduttiva Schumann 1952.