CC BY
49
УДК 624.131; 550.3:614.8
Э.Г. Мирмович
НЕОБХОДИМОСТЬ МНОГОЧАСТОТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ИНФРАДИАПАЗОНЕ ДЛЯ МОНИТОРИНГА КРАТКОСРОЧНЫХ ПРЕДВЕСТНИКОВ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
По мнению автора, наиболее вероятным претендентом на универсальный краткосрочный предвестник сильных землетрясений является гравитационно-акустическая волна сверхдлинного диапазона, однозначная регистрация и прогностическая интерпретация которой без многочастотной спектральной аппаратуры пассивного зондирования и последующего сравнительного с другими данными анализа (включая неоднозначно интерпретируемую реакцию животных) представляет пока серьёзную трудность.
Ключевые слова: сильное землетрясение, краткосрочный предвестник, гравитационно-акустическая волна, спектр частот, вейвлет-анализ, фрактальное подобие, влияние Луны и Солнца, астеносфера, мантия.
E. Mirmovich
NECESSITY OF MULTIFREQUENCY PROBING IN INFRARANGE FOR MONITORING SHORT-TERM HARBINGER OF THE STRONG EARTHQUAKES
In the author's opinion the gravity-acoustic wave of the ultra-long range is a harbinger of the strong earthquakes. The common registration and prognostic interpretation of such type of waves without multifrequency spectral equipment of the passive probing and the comparative analysis with other data (including ambiguously interpreted reaction of animals) represents a serious problem.
Keywords: strong earthquake, short-term harbinger, gravity-acoustic wave, spectrum of frequencies, wavelet-analysis, fractal similarity, the Moon and the Sun influence, asthenosphere, mantle.
Относительно геофизических источников чрезвычайных ситуаций (ЧС) термин «прогноз» используется не вполне корректно. До настоящего времени по отношению к этой задаче, за исключением технологии прогнозов погоды, не сформулированы такие необходимые понятия, как предикторы, предиктанты, период действия события и прогноза, заблаговременность, оправды-ваемость и др. Эти «претензии» в первую очередь относятся к работам по прогнозированию землетрясений. В ряде работ автора сделана попытка устранить часть из этих некорректностей [1 - 3].
Главными общими чертами, характерными для явлений, относимых различными исследователями к краткосрочным предвестникам сильного землетрясения с М > Мк ~ 6,5-7,0, являются: противоположная направленность по отношению к месту землетрясения (гипоцентр и его проекция на поверхности - эпицентр) т. н. долгосрочных и краткосрочных предвестников (КСП) [3]; охват явлениями КСП, происходящими как минимум в 3 - 4 геосферных оболочках (ГСО), огромного высотного диапазона; регистрация их как в нейтральной, так и в заряженной компонентах этих ГСО; разница в их характеристиках при распространении над водной и твёрдой подстилающими поверхностями. Каждая из этих особенностей была отмечена в работах автора разных лет [2 - 4].
По-видимому, одним из самых (если не самым) существенным физическим компонентом геосферы являются границы раздела ГСО. Начиная от границы магнитосферы с наружной стороны геосферы и, возможно, до границы Мохоровичича с внутренней, ими являются уверенно известные нам: магнитопауза, плазмопауза, термопауза (и нестационарные бифуркационные слои в
62 _
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2011'2
ионосфере, «жизнь» которых зависит от сезона, времени суток и гелиогеомагнитной активности), мезопауза, стратопауза, тропопауза. Характеризуются эти границы раздела, прежде всего, повышенными скоростями движений материала, из которого состоят ГСО (типа струйных течений), а также зонами реализаций поперечных, точнее, радиально амплитудных волновых процессов.
Отметим, что не только для волновых, но и для любых процессов в геосфере энергетически значимыми на всех её уровнях являются конвективные, вертикальные переносы. Адвективные переносы относятся к потенциальным процессам и, как правило, энергетику ГСО не изменяют.
Однако сами механизмы взаимосвязи всех без исключения оболочек между собой как в спокойное, так и в возмущенное время являются до сих пор настоящей «терра инкогнито».
Правда, что касается приповерхностных явлений, например, то нет сомнения, что существующие подкоровые процессы в виде радиально направленных геодинамических пульсаций могут вызывать колебания поверхностного слоя, оказывающие влияние в определённых местах как на сооружения, расположенные в этих зонах, так и на образование дополнительных сгустков энергии в атмосфере.
В качестве "агентов", связывающих ГСО, часто рассматриваются и различные электромагнитные явления, например, атмосферное электричество, а также упругие волны и другие энергетические носители, наиболее активно проявляющиеся на границах оболочек. Кроме того, обнаружены явления образования светящихся «электрических разрядов», возникающих между верхней частью грозового облака и ионосферой, т. н. спрайтов и синих струй (sprite, blue jet).
Не все из этих «геосферных» возмущений явно и достоверно фиксируются пятью нашими органами чувств, а, подчас, и сконструированными нами приборами. Это касается нестационарных процессов и их проявлений в магнитосфере, радиационных поясах, трудно даются нам измерения в нижней ионосфере (мезосфере), стратосфере, в океанах. Везде не хватает информации, и полученные опосредованным образом данные и сформулированные на их основе гипотезы мы вынуждены принимать за истину. За этот некорректный диагностический процесс приходится часто рассчитываться непредсказанными ЧС природного характера, приводящими к невосполнимым экономическим и, что ещё хуже, человеческим потерям на суше, в воде, в воздухе, да и в ближнем космосе при выполнении задач космонавтами или космическими беспилотными аппаратами.
И всё же одним из самых правдоподобных претендентов на роль связующего звена между ближними к поверхности Земли ГСО как переносчика больших возмущений, на взгляд автора, являются сверхдлинные гравитационно-акустические волны. Они способны распространяться на большие расстояния и из-за своих свойств (присущее длинным волнам малое затухание и рассеяние, слабая рефракция в атмосфере) достигать больших высот вплоть до ионосферы [2, 3, 5 - 10].
Автор считает, что девиации скорости вращения Земли, вызываемые различными причинами, включая нестационарности в гравитационной триаде Земля - Луна - Солнце [11], ответственны как за мелкий сейсмический «дребезг» типа струнного пиццикато и «подземный гул» [12], так и за обрушение крупных обломков с внутренней стороны литосферы в астеносферу (мантийную область). Ясно одно: данное явление, как и все сильные возмущения подземной среды, связаны с самыми фундаментальными субстанциями природы вплоть до гипотетического пока ещё эфира-вакуума как первородной среды бездиссипативного «хранителя и разносчика» наблюдаемых нами всех видов взаимодействий и возмущений среды.
Вопрос о связи сейсмичности Земли с воздействием Луны и Солнца интересовал ещё великих И. Канта и Дж. Дарвина. Давно было установлено, что число дней с землетрясениями и их частота возрастают при движении Луны к своей кульминации и максимальны в перигее. В момен-
_ 63
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2011'2
ты прохождения Луной местного меридиана землетрясения происходят намного чаще, чем на её восходе и заходе. Первые работы об этой связи опубликованы французским учёным А. Перре в 1848 году (цит. по [11]). Земные подкоровые процессы на это реагируют также.
Феноменологическая гипотетическая модель всего процесса выглядит следующим образом. Неравномерности вращения твёрдой оболочки относительно астеносферы, вызванные внешними причинами в гравитационной связке Земля - Луна (и отчасти, Солнце), соотносятся с более стабильными угловыми моментами внутренних, движущихся с различными скоростями квазижидких квазисферических структур. Земная кора имеет сложный гористый рельеф не только на её внешней поверхности, но и с внутренней стороны. Любой обломок, который может упасть в астеносферу за счёт этой разницы скоростей (~ 450 cos ф м/с), способен генерировать волновой процесс, расходящийся, а затем сходящийся в точке будущего гипоцентра с мультипликативной амплитудой. В этом и состоит роль сверхнизкочастотной объёмной гравитационно-акустической волны не как носителя информации, а как источника главной фазы после форшоков.
Именно эта волна может быть ответственна за неоднородности в интегральном содержании (ТЕС) и концентрации (Ne) электронов ионосферы на дневной стороне [5 - 9], вертикально-лучистые дуги Гречко-Коваленка (ВЛД), наблюдавшиеся неоднократно во время орбитальных полётов космонавтов, возмущения в радио-СДВ [1 - 3] и атмосферном электричестве, а также электромагнитные импульсные излучения (ЭМИ) В.А. Моргунова [12], а также эффекты девиаций орбитальных параметров КА, поспешно названных в работах [13] «подныриванием», перистые облачные структуры конденсации паров воды в полосах разрежения плотности волны (т. н. «герольды») и реакция животных, наблюдающиеся А.П. Ягодиным [14, 15], и др.
Из этого следует важность формирования системы скоординированного глобального мониторинга по фиксации пространственно-временных вариаций всеми возможными наземными средствами измерений и средствами космического базирования GLONASS-GPS в утилитарных интересах краткосрочного прогноза землетрясений.
Имеет смысл привести цитату из одной работы автора, непочитаемого ортодоксальными сейсмологами [16]. «Источником знакопеременного воздействия, проявляющегося на поверхности Земли планетарной пульсацией, могут оказаться какие-то глубинные процессы, происходящие внутри земного ядра типа, скажем, булькающего на огне какого-то варева. Это «бульканье» одинаково «слышно» во всей земной толще. Однако если в какой-то промежуток времени это воздействие имеет ритмический характер, то резонансное явление будет происходить в той залегающей в земной толще колебательной системе, частота которой окажется близкой к ритму воздействия. Тогда начнется рост амплитуды вплоть до того значения, когда произойдёт разрушение соответствующей породной толщи. То есть, возникнет сейсмотолчок. При этом колебания срываются до нуля, и если частота ритмического воздействия не изменяется, то начнется новый рост амплитуды колебаний, который закончится новым толчком. Интенсивность, количество и периодичность последующих толчков будет определяться постоянством периода планетарной пульсации».
Модель гипотетическая. Однако у человечества множество прецедентов, когда незнание или недостаточное знание явления не становится препятствием к его применению или напротив, борьбе с ним, как с последствиями негативного или неизвестного (ядерный синтез и радиоактивный распад, генная инженерия, нанотехнологии, наконец, и др.), так и положительного (полиомиелит, оспа, и др.) характера.
Целый ряд удачных предсказаний сильнейших землетрясений по временным параметрам регистрации инфразвуковых волн в Хайфе (Сычуань, Италия, Греция, Гаити и др.) [17], а также по-
64 -
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2011'2
следнего катастрофического события в Японии [18], позволяет повторить сделанные ранее предложения по организации международной лаборатории по краткосрочным прогнозам сильных землетрясений, в том числе на базе Академии гражданской защиты МЧС России [19 - 22]. Такая структура имела бы серьезное оперативное значение по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного характера, огромное гуманитарное звучание и представлять из себя эффективно действующий учебно-экспериментальный модуль федерального и международного значения.
Очень важным обстоятельством является то, что наведённые поверхностные землетрясения взрывного характера типа подземных испытаний или спровоцированные другими искусственными способами [23, 24] таким методом не могут быть предсказаны. Подтверждением служит подземное испытание взрывного атомного устройства КНДР, сейсмические толчки магнитудой 4,7 от которого 25 мая 2009 года в 04:54 мск были зафиксированы японским Метеорологическим управлением и другими службами контроля, а пика K&Y-волны не было. Следовательно, это создаёт возможность выдачи экспертных заключений в дополнение к данным системы спецконтроля по фактам подземных испытаний ядерного оружия. Формат этих заключений «от обратного» - отсутствие пика K&Y-волны [3, 20, 24].
В последние годы в СМИ высказываются подозрения по поводу создания геофизического оружия в форме искусственно вызванной инициации сильных землетрясений в узко локализованной зоне. Предлагаемая диагностическая система позволяет на этой же основе подтверждать или отвергать такое подозрение, т. к. K&Y-волна возникает и «участвует» в генерации лишь т. н. тектонических землетрясений, вызванных подготовительными процессами на границе раздела астеносферы и твёрдой геосферной оболочки.
Таким образом, именно гравитационно-акустическая волна с характерной длиной X ~ (<) 0,25 Re - радиуса Земли (иначе, десятки и сотни км), пронизывающая несколько границ раздела ГСО, - наиболее вероятный претендент на такой универсальный КСП. Может, это разрушающие «волшебные» герцы (как у нас скрип по стеклу или детский горловой болезненный кашель-хрип), а, может, и очень малые доли герца. Но без многочастотной спектральной аппаратуры пассивного зондирования и последующего вейвлет-анализа с поиском фрактального подобия по спектру - выявить эту частоту представляет пока непреодолимую трудность.
О целесообразности многочастотного зондирования говорит тот факт, что совершенно случайно выбранные частоты регистрации различных геофизических эффектов в различной мере коррелируют с последующими сейсмическими событиями. На первоначальном этапе это возможно осуществить автоматизированным восьмиканальным регистратором сейсмических сигналов "Дельта-03" с магнитной антенной, который может вести мониторинговое зондирование в диапазоне частот от 0,05 до 240 Гц, стоимостью 180 тыс. руб. В сочетании с данными лаборатории в Хайфе станет возможным в рамках настоящей модели пеленгация будущего гипоцентра сильного землетрясения.
Литература
1. Мирмович Э.Г. Прогнозирование чрезвычайных ситуаций и рисков как научно-практическая задача // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. Вып. 1. М.: ВИНИТИ, 2003. - С. 142 - 146.
2. Мирмович Э.Г. Использование электромагнитных эффектов землетрясений в прогнозировании ЧС сейсмического характера // Управление рисками. М.: «Анкил». № 3, 2004. - С. 25 - 30.
3. Мирмович Э.Г. К проблеме прогнозирования источников ЧС геофизического происхождения // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. Научный журнал. № 2(3), 2008. - С. 16 - 23.
4. Мирмович Э.Г. Опыт диагностики глобальных послебуревых процессов в средней атмосфере по данным трасс СДВ // В кн. Электрическое взаимодействие геосферных оболочек. М: 2000. - С. 37 - 43.
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2011'2
5. Корсунова Л.П., Хегай В.В. Сейсмоионосферные эффекты сильных коровых землетрясений в Тихоокеанском регионе // Геомагн. и аэрономия. Т.45. № 5, 2005. - С. 665 - 672.
6. Липеровский В.А., Мейстер К.-В., Липеровская Е.В., Похотелов О.А. Модели связей в системе литосфера-атмосфера-ионосфера перед землетрясениями // Геомагн. и аэрономия. № 4, 2008. - С. 54 - 59.
7. Осипов Н.К. и др. Магнитно-ионосферные возмущения при землетрясениях на Камчатке // Препринт ИЗМИРАН, № 33 (918). М: 1990. - 17 с.
8. Ларкина В.И., Наливайко А.В., Гершензон Н.И. и др. Наблюдения на спутнике "Интеркосмос-19" ОНЧ-излучений, связанных с сейсмической активностью // Геомагн. и аэрономия. T.23, № 5: 1983. - C. 842.
9. Маренко В.Ф. Исследование связи сейсмотектонических процессов с возмущениями нижней ионосферы методом радиопросвечивания на сверхдлинных волнах // Автореф. дис. на соиск. учёной ст. канд. физ.-мат. наук. Иркутск: СибИЗМИР, 1989. - 21 с.
10. Захаренкова И.Е., Шагимуратов И.И., Кранковски А., Лаговский А.Ф. Ионосферные аномалии, наблюдаемые в GPS TEC измерениях перед землетрясением в Греции 8 января 2006 г. (M=6.8) // Электронный журнал "Исследовано в России", 2006. http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/110.pdf.
11. Володичев Н.Н., Подорольский А.Н., Левин Б.В., Подорольский В.А. Корреляция появления крупных серий землетрясений со временем фаз новолуния и полнолуния. // Вулканология и сейсмология, №1, 2001. - С. 60 - 67.
12. Vitali A.Morgunov, Tadanori Ondoh & Seiji Nagai. Anomalous variation of VLF signals associated with strong earthquakes (M>7.0) // Electromagnetic Phenomena Related to Earthquake Prediction, ed. by M.Hayakawa & Y.Fujinawa. Tokio: 1994. - PP. 409 - 417.
13. Захаренкова И.Е., Падохин А.М., Тимофеев А.И. Оценки возмущений орбит космических аппаратов в верхней ионосфере перед сильными землетрясениями // Космические исследования. Том 47. № 5. Сентябрь-октябрь. - 2009. - С. 403 - 408.
14. Yagodin A. Патент wo/2008/053463 - system of the earthquake prediction / www. wipo.int/pctdb/en/wo.j sp?W0=2008.
15. Мирмович Э.Г. Геосферные источники чрезвычайных ситуаций / В кн.: Междун. научно-практическая конференция «Предупреждение и прогнозирование чрезвычайных ситуаций». М.: Антистихия, 2009. - С. 75 - 78.
16. Гликман А.Г. О принципах спектральной сейсморазведки // Геофизика XXI столетия: 2003-2004 годы. Сборник трудов Пятых и Шестых геофизических чтений имени В.В. Федынского. - Тверь: ООО «Издательство ГЕРС». - 2005. - С. 370 - 375.
17. Ягодин А.П. http://www.nature.com/nature/debates/earthquake/equake_frameset.html.
18. Ягодин А.П., Мирмович Э.Г. Внимание! Снова «заговорил» Тихоокеанский щит / В сб.: Матер. XXI Межд. научн.-практ. конф. НПС. Предупреждение. Спасение. Помощь (современность и инновации). 9 марта 2011 года. Химки: АГЗ МЧС России. - 2011. - С. 155 - 157.
19. Мирмович Э.Г., Ягодин А.П. Краткосрочный прогноз землетрясений как мера смягчения последствий чрезвычайной ситуации геофизического характера / В сб.: Матер. XIX Межд. научн.-практ. конф. НПС. Предупреждение. Спасение. Помощь (современность и инновации). 7 апреля 2009 года. Часть 2. Химки: АГЗ МЧС России, 2009. - С. 195 - 201.
20. Ягодин А.П., Мирмович Э.Г. Создание опытного модуля системы прогноза землетрясений на основании патента wo/2008/053463 Ягодина как гуманитарная задача / В сб.: Матер. XIV Межд. НПК «Современные аспекты гуманитарных операций при чрезвычайных ситуациях и вооруженных конфликтах». М.: ЦСИ ГЗ МЧС России. 2009. - С. 41 - 43.
21. Мирмович Э.Г., Ягодин А.П. Краткосрочный прогноз землетрясений и «Сервис безопасности» / В кн.: Сервис безопасности в России: опыт, проблемы, перспективы. Матер. III Всероссийской НПК 29 - 31 октября 2009 г. т. II. СПб.: СПбУ ГПС МЧС России. 2009. - С. 56 - 61.
22. Мирмович Э.Г., Ягодин А.П. Мониторинг геосферных возмущений типа землетрясений как потенциального источника чрезвычайных ситуаций // Там же, № 4, 2010. - С. 91 - 96.
23. Рыбников С.И. Влияние запусков крупнейших ракетных комплексов на образование сильных землетрясений / Наведённая сейсмичность. М.: Наука, 1994. - С. 92 - 102.
24. Жигалин А.Д., Мирмович Э.Г., Николаев А.В. Сильные воздействия на литосферу (экологический аспект) / В кн.: Чрезвычайные ситуации: теория, практика, инновации. Матер. МНПК, 27 - 28 мая 2010 г. Ч. 1. - Гомель: ГИИ Республики Беларусь. - С. 92 - 94.
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2011'2
