CC BY
86
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ________________________________________2011, том 54, №8______________________________________
ГЕОФИЗИКА
УДК 551.596
Н.А.Коновалова*, Л.И.Рислинг, Т.Р.Улубиева РЕГИСТРАЦИЯ СУПЕРБОЛИДА 23 ИЮЛЯ 2008 Г. СЕЙСМИЧЕСКОЙ СЕТЬЮ ЦИФРОВЫХ СТАНЦИЙ ТАДЖИКИСТАНА
Геофизическая служба АН Республики Таджикистан,
Институт астрофизики АН Республики Таджикистан
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан С.Х.Негматуллаевым 23.05.2011 г.)
Приводятся результаты анализа данных комплексной регистрации светового и сейсмического возмущения, сгенерированного полётом и взрывом в атмосфере Земли суперболида, наблюдавшегося в Таджикистане 23 июля 2008 г. в 14 ч 45 мин Мирового времени. Показано, что достаточно высокая чувствительность сейсмометров Геофизической службы, которыми оснащена сейсмическая сеть Таджикистана, позволяет эффективно использовать её для регистрирации не только землетрясений, но и сейсмосигналов, производимых вторжением в атмосферу Земли крупных, достигающих метровых и более размеров космических тел - болидов.
Ключевые слова: суперболид - сейсморегистрация - частотная фильтрация - p-волны.
Движение и разрушение в атмосфере Земли крупных космических тел - болидов и суперболидов, сопровождается образованием световых, акустико-гравитационных и инфразвуковых возмущений, которые, достигнув поверхности Земли, вызывают появление сейсмических волн. Более ста лет назад впервые сейсмографы Сибири и других сейсмостанций зарегистрировали сейсмическую волну, сгенерированную исключительным по своему масштабу Тунгусским феноменом. Уже тогда природа таких сейсмических волн была разгадана и результаты их обработки и анализа существенно способствовали изучению Тунгусского феномена. В настоящее время использование данных сейсмической регистрации болидов и суперболидов в комбинации с данными световой и инфразвуковой регистрации является установившейся практикой научного исследования, которая позволяет получить ценную информацию о взаимодействии болидообразующих метеороидов с атмосферой Земли, атмосферной траектории полёта болида и координатах места возможного падения метеорита [1].
В данной работе приводятся результаты анализа данных комплексной регистрации светового и сейсмического возмущения, сгенерированного полётом и взрывом в атмосфере Земли суперболида, наблюдавшегося над Таджикистаном 23 июля 2008 г. в 14 ч 45 мин по Мировому времени. Полёт суперболида в атмосфере Земли был зарегистрирован с орбиты оптическими и инфракрасными датчиками спутниковой системы наблюдений NASA [2] и измерительными сейсмометрами четырёх цифровых широкополосных сейсмических станций Геофизической службы АН Республики Таджикистан. След болида визуально наблюдался многочисленными очевидцами и был сфотографирован на видео- и фотокамеры. В работе [3] сообщалось, что на сейсмограмме с аналоговой записью сейс-
Адрес для корреспонденции: Коновалова Наталья Андреевна. 734042. Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Бухоро, 22, Институт астрофизики АНРТ. E-mail: nakonovalova@mail.ru
мостанции «Гиссар», расположенной к востоку на расстоянии около 45 км от эпицентра события, 23 июля 2008 г. был зарегистрирован слабый сигнал, прибывший во временном интервале, соответствующем событию болида. Полёт суперболида в атмосфере Земли сопровождался громоподобным звуком, который, по свидетельству очевидцев, был слышен за 100 км к северо-востоку от эпицентра взрыва, сгенерировавшего ударную волну. Энергия в излучении светового сигнала болида, зарегистрированная оптическим датчиком спутника, составила 24011 Дж, что эквивалентно 0.05 килотоннам ТНТ общей реализованной энергии [2]. Проведённый статистический анализ наблюдательных данных свидетельствует, что уже при реализованной энергии, эквивалентной >0.02^0.03 килотоннам ТНТ, при взрыве болида, ударная волна формирует акустические и сейсмические волны. За последние 20 лет регистрации болидов и суперболидов различными системами наблюдения только в 15 случаях из около 30 были получены, помимо оптических, также и сейсмические данные, которые явились существенным дополнением и были использованы для более детального и полного анализа и определения атмосферной траектории болида. Эти аргументы побудили авторов работы к проведению дополнительного просмотра записей сети широкополосных цифровых сейсмических станций Геофизической службы АН Республики Таджикистан, работавших в период, относящийся к моменту события суперболида 23 июля 2008 г., с целью обнаружения сейсмического сигнала.
Сейсмическая сеть современных цифровых станций Геофизической службы Таджикистана введена в эксплуатацию с октября 2005 г. при содействии фирмы «Нанометрикс» (Канада) и поддержке Швейцарского Агентства по развитию и сотрудничеству (ШАРС). На период события 23 июля 2008 г. функционировали пять станций - «Чуянгарон», «Гезан», «Игрон», «Гарм» и «Шаартуз». Каждая их этих станций состоит из трёхкомпонентного измерительного сейсмометра “TrüHum40”, аналогово-цифрового преобразователя “Trident”, приёмо-передатчика “Cygnus”, солнечных панелей в буферном режиме c аккумуляторами и спутниковой антенны “VSAT”. Сейсмометр записывает все колебания земной поверхности в широком диапазоне частот, затем “Trident” преобразовывает эту информацию из аналоговой в цифровую и передает её на приёмо-передатчик “Cygnus”. Далее через спутник информация попадает на центральную сейсмическую станцию в г. Душанбе, где установлены два компьютера. Один компьютер служит для сбора и хранения данных, а другой - для анализа и обработки. На обоих компьютерах установлено программное обеспечение фирмы “Nanometrics” (Canada).
Вся цифровая сейсмическая система работает в режиме TDMA - множественный доступ с временным разделением, то есть каждая станция выдает информацию в строго определённый промежуток времени. Связь удалённых станций с центральной станцией в г. Душанбе осуществляется с помощью космического спутника “Intelsat”. Передача информации происходит непрерывно, в масштабе реального времени. Для обработки и анализа сейсмических данных используется следующее программное обеспечение: “CоreEarthworm” - программа для автоматической обработки землетрясений, включающая в себя программу “Hypoinverse”, где собраны годографы и геологические характеристики региона, “Oracle” - база данных для хранения сейсмической информации и “Atlas” - программа для обработки сейсмической информации вручную [4].
По данным архива Геофизической службы АН РТ, были просмотрены записи станций [5], оснащённых современной цифровой техникой, работавших во время события суперболида 23 июля 2008 г. На записях четырёх сейсмостанций «Гарм», «Гезан», «Игрон» и «Чуянгарон» была обнаружена регистрация сейсмосигналов, соответствующих моменту пролёта суперболида и не относящихся к регистрации какого-либо землетрясения. В табл. 1 приведены сведения о сейсмостанциях, зарегистрировавших сигнал от суперболида 23 июля 2008 г.
Таблица 1
Сведения о сейсмостанциях, зарегистрировавших сигнал от суперболида 23 июля 2008 г.
Название станции Широта (°№) Долгота (^ Высота над уровнем моря (м)
Гарм 39.00 70.3160 1 305
Гезан 39.2833 67.7155 1 485
Игрон 38.2203 69.3266 1 284
Чуянгарон 38.6569 69.1582 1 049
В результате проведённой обработки сейсмических данных были идентифицированы несколько типов волн, наиболее видимых на тех станциях, которые расположены ближе к траектории болида и на которых время прибытия сигнала хорошо разделено. Для каждой станции определено время прибытия различных типов волн, сгенерированных взрывом болида, и расстояние до проекции на земную поверхность точки на траектории болида, где произошел взрыв. Полученные данные приведены в табл. 2.
Таблица 2
Время прибытия сигнала на разных станциях и их расстояние до точки регистрации
Название станции Расстояние до точки регистрации спутником NASA, (км) Расстояние до точки фоторегистрации, км Время прихода волн сейсмического сигнала, ч. м. с. Время прихода волн акустического сигнала, ч. м. с.
Чуянгарон 97 105 14:44:12.1039 14:48:14.8369
Игрон 123 126 14:45:26.0877 14:48:53.5208
Гезан 79 90 14:44:31.5979 14:48:58.8562
Гарм 205 213 14:46:37.2796 14:50:01.1137
На всех станциях первое прибытие - это поверхностные p-волны. Самый сильный сигнал связан с прибытием позже прямых воздушных волн. Эти волны первыми прибывают от ближайшей к станции точки на траектории болида. На сейсмограммах начало прямых воздушных волн всегда очень резкое и они отчётливо различимы в фильтрованном сигнале. Зарегистрированные сейсмосигналы на всех четырёх станциях относятся к категории слабых. Для надёжного выделения сейсмосигнала от болида из фона шумов применялась частотная фильтрация. На рис. 1 -3 приведены сейсмограммы сигнала от болида, зарегистрированного на сейсмостанциях «Чуянгарон», «Гарм» и «Гезан».
На рис. 1 видно, что даже без фильтрации чётко прослеживаются сейсмический и акустический сигналы с интервалом времени 3-4 мин. Эти сигналы хорошо просматриваются на записях станций «Чуянгарон» и «Гарм», менее видны на станциях «Гезан» и «Игрон». На рис. 2 и 3 - приведены данные с фильтром от 1000 до 100000 Гц. Время прихода волн и амплитуда зарегистрированных сигналов определялись с применением фильтрации. Наилучший результат был получен с фильтром
20000 Гц. Согласно амплитуде зарегистрированного сейсмосигнала, можно определить, что выделившаяся сейсмическая энергия, сгенерированная взрывом болида, соответствует энергии землетрясения с энергетическим классом 8.5, то есть магнитудой М = 2.5 (без применения фильтра).
§
к
<-
и
О
2Е-8 1Е-8
§
£ о
к
О
-1Е-8 -2Е-8
36 с 40 с 44 с 48 с 52 с 56 с 47 м Т с,м Рис.2. Записи сейсмического сигнала с фильтром болида 23 июля 2008 г., зарегистрированного на сейсмостанции «Гарм».
НМ!»:
58 с 49 м '2 с 4 с Т м,с
Рис.3. Записи акустического сигнала с фильтром от болида 23 июля 2008 г., зарегистрированного на сейсмостанции «Гезан».
44 45 46 47 48 49 Т мин
Рис.1. Записи сейсмического сигнала без фильтра болида 23 июля 2008 г., зарегистрированного на сейсмостанции «Чуянгарон».
Поступило 23.05.2011 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Brown P.G., Kalenda Р et я1. - Meteoritics and Planetary Science, 2003, № 7, рр. 989-1003.
2. Brown Р G. http://astroalert.su/files/bolide.
3. Коновалова Н.А., Алимов О.А. - ДАН РТ, 2011, т. 54, № 4, с. 286-290.
4. Негматуллаев С.Х., Девонашоев А. Ю., Мирбаева З.Д. - C6. статей научно-практической конференции Агентства «Точиккоинот». - Душанбе, 2006, с.11-25.
5. Волновые записи цифровых широкополосных сейсмических станций Геофизической службы АН РТ - Фонды ГС АН РТ.
Н.А.Коновалова*, Л.И.Рислинг, Т.Р.Улубиева
БАЦАЙДГИРИИ БОЛИДИ 23 ИЮЛИ СОЛИ 2008 БА ВОСИТАИ ШАБАКАХ,ОИ РАЗАМИ СЕЙСМИКИИ ТОЦИКИСТОН
Хадамоти геофизикии Академияи илмх;ои Цумхурии Тоцикистон,
*Институти астрофизикаи Академияи илмх;ои Цумхурии Тоцикистон
Дар макола натичах,ои тахлили маводх,ои комплексии бакайдгирии равшанй ва сигналх,ои сейсимикие, ки парвоз ва таркиши болидро зимни воридшави ба атмосфераи Замин, ки дар Точикистон 23 июли соли 2008 дар соати 14:45. Вакти умумичах,онй мушохдда карда шу-дааст, пешних,од карда мешаванд. Нишон дода мешавад, ки стансиях,ои сейсмикии Хадамоти геофизикии Академияи илмх,ои Ч,Т, ки ба шабакаи сейсмикии Точикистон тачхдзонида шуда-анд, на ин ки барои бакайдгирии заминларзах,о, балки барои мушохидаи чирмих,ои нисбатан калони кайх,онй - болидро метавон пурмах,сул мавриди истифода карор дода шаванд.
Калима^ои калиди: суперболид - бацайдгирии сейсмики - зуди полоиш - p-мавц^о.
N.A.Konovalova*, L.I.Risling, T.R.Ulubieva
THE REGISTRATION OF SUPERBOLIDE JULY 23, 2008 BAY SEISMIC NET OF DIGITAL STATIONS OF TAJIKISTAN
Geophysical Survey, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan,
Institute of Astrophysics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan
The results, obtained on the basis of combined photo, seismic and satellite records of the superbolide of July 23, 2008 observed in Tajikistan at 14:45 UT are presented. Have been showed that the digital seis-mostations of the Geophysical Survey of Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan for the registration both earthquakes and large space bodies - bolides effectively can used.
Key words: superbolide - seismic signal - frequency filtration - p-wave.
