Семантические информационные модели глобальной сейсмической активности при смещении географического и магнитного полюса Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 303.732.4

СЕМАНТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ГЛОБАЛЬНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ СМЕЩЕНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО И МАГНИТНОГО ПОЛЮСА

UDC 303.732.4

SEMANTIC INFORMATION MODEL OF THE GLOBAL SEISMIC ACTIVITY IN RELATION TO DISPLACEMENT OF GEOGRAPHICAL AND MAGNETIC POLES

Трунев Александр Петрович к. ф.-м. н., Ph.D.

Директор, A&E Trounev IT Consulting, Торонто, Канада

Луценко Евгений Вениаминович д. э. н., к. т. н., профессор

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

На основе семантических информационных моделей исследована зависимость параметров сейсмической активности от положения небесных тел и смещения географического и магнитного полюса

Ключевые слова: АСТРОСОЦИОТИПОЛОГИЯ, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ, СЕМАНТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ, ПРОГНОЗ, ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ПОЛЮС, МАГНИТНЫЙ ПОЛЮС

Alexander Trunev Ph.D.

Director, A&E Trounev IT Consulting, Toronto, Canada

Lutsenko Evgeny Veniaminovich

Dr. Sci. Econ., Cand. Tech. Sci., professor

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

Dependence of seismic activity parameters on celestial bodies’ positions and geographical and magnetic poles displacement is examined on the basis of semantic information models

Keywords: ASTROSOCIOTYPOLOGY, COMPUTATIONAL EXPERIMENT, SEMANTIC INFORMATION MODELS, EARTHQUAKE FORECAST, GEOGRAPHICAL POLES, MAGNETIC POLES

Введение

В работах /1-4/ была развита модель прогнозирования землетрясений по астрономическим данным, опирающаяся на теорию и модели астросоциотипологии /5-7/. Эти модели обеспечивают многопараметрическую типизацию (обобщение) конкретных землетрясений, описанных астрономическими данными, и формирование обобщенных образов (классов) землетрясений, в которые они объединяются по их магнитуде и глубине гипофокуса. Моделирование сейсмических событий осуществлялось по параметру сходства между описаниями конкретных землетрясений и обобщенными образами классов на основе системы искусственного интеллекта «Эйдос-астра» /8-9/. База данных землетрясений была сформирована на основе оперативного сейсмологического каталога ГС РАН /10/, содержащего 65541 запись событий землетрясений, произошедших в различных регионах мира в период с 1 января 1993 года по 20 ноября 2008 г.

Была обнаружена зависимость параметра сходства от магнитуды, глубины очага (гипофокуса) и числа землетрясений, происходящих ежедневно на нашей планете, как в месячном, так и в 2-3 дневном прогнозе.

В работе /4/ представлены результаты прогнозирования параметров сейсмической активности по астрономическим данным на основе семантических информационных моделей с использованием всемирной базы землетрясений /11/, была исследована совокупность 128320 событий землетрясений с магнитудой mb > 4 , произошедших на нашей планете в период с 9 февраля 1963 года по 31 декабря 2006 г (всего 16032 дня). Полученные

в работе /4/ результаты находятся в согласии с данными /1-3/, что позволяет расширить область применения развитых в этих работах моделей. Как было установлено, увеличение длины ряда с 5082 до 16032 дней и числа событий с 65541 до 128320 позволяет существенно поднять как среднее так максимальное значение параметра сходства категории магнитуда.

Это означает, что с увеличением количества событий и длины временного ряда исследуемых сейсмический событий (землетрясений) возрастает степень когерентности данных и достоверность прогнозирования событий по астрономическим данным. По мнению авторов это происходит за счет улучшения условий для подавления шума при увеличении объема выборки и подтверждает, что воздействие небесных тел является фактором, существенно влияющим на формирование умеренных и сильных землетрясений. Эти результаты согласуются с известными моделями прогнозирования землетрясений /12-14/.

Вместе с тем, по-видимому, среди факторов, влияющих на глобальную сейсмическую активность Земли, следует учесть не только внешние для нее космические факторы, такие как приливное воздействие, но и внутренние, чисто Земные, такие, как смещение географического и магнитного полюсов. В настоящей работе исследованы семантические информационные модели, содержащие данные о сейсмических событиях /11/, астрономические параметры небесных тел, параметры смещения географического полюса по данным /15/, а также параметры магнитного поля земли, полученные вблизи магнитных полюсов, из всемирной базы /16/. Установлено, что добавление в информационную модель данных по магнитному полю и смещению географических полюсов позволяет увеличить достоверность прогноза землетрясений, что указывает на существование глобальных общепланетарных механизмов формирования сейсмических событий.

Задача о распознавании категорий событий в поле центральных

сил

Рассмотрим задачу распознавания категорий по астрономическим данным /1-4, 7/. Имеется множество событий А, которому ставится в соответствие множество категорий Сь Событием можно считать регистрацию землетрясения сейсмологической станцией, а категорией - его магнитуду, лежащую в определенном интервале и глубину гипофокуса. В геофизике событием будем называть любое измерение геофизических параметров -магнитного поля, ориентации оси вращения, температуры, скорости и т.п., путем многопараметрической типизации (обобщения) которых формируются обобщенные образы категорий (классы). Каждое такое событие характеризуется моментом времени и географическими координатами места его происхождения. По этим данным можно построить матрицу, содержащую координаты небесных тел, например углы долготы и расстояния. Бу-

дем считать, что заданы частотные распределения N - число событий, имеющих отношение к данной категории Сг-.

Определим число случаев реализации событий данной категории, которое приходится на заданный интервал изменения астрономических параметров, имеем в дискретном случае:

N (ху, к) = N ^(~у, к) Дх, ху < Зс] < х + Дх

1 £ I £ п, 1 £ у £ 2т, к = 1,...,к0 ()

Здесь ^ - плотность распределения событий вдоль нормированной координаты. Нормированная переменная определяется через угловую и радиальную координаты следующим образом:

(к)/2р, 1 £ у £ т

Хк = <

Гшах( к ) ~ Г ( к ) ,

Гтах ( к) - Гтш (к) ’

где гтт, гтах - минимальное и максимальное удаление планеты от центра

масс системы, к0 - число небесных тел, используемых в задаче.

Определим матрицу информативности согласно /9/

V I N

1 цк = 10ё:

I Му/1N

1ук = 0, Му (хл) = 0,

=

1 ^ 1 ^

11 I -11I

/ у ¡]к / у ¡]к

п / ^ п~ 0

1 £ £ п, 1 £ у £ 2т, 1 £ к £ к0

(2)

Первая величина (2) называется информативность признака, а вторая величина является стандартным отклонением информативности или интегральной информативностью (ИИ).

Каждой категории можно сопоставить вектор информативности астрономических параметров размерности 2тк0, составленный из элементов матрицы информативности, путем последовательной записи столбцов, соответствующих нормированной координате, в один столбец, т.е.

1ук

1 £ 5 £ 2 тк0

(3)

2

а1, = <

С другой стороны, процесс идентификации, распознавания и прогнозирования может рассматриваться как разложение вектора распознаваемого объекта в ряд по векторам категорий (классов распознавания) /9/. Этот вектор, состоящий из единиц и нулей, можно определить по координатам небесных тел, соответствующих дате и месту происхождения события I в виде

1, (У -1)Лх < х)к (I) < уЛх, ]к = у

0, 1 < у < 2тк0

0 (4)

Таким образом, если нормированная координата небесного тела из данных по объекту исследуемой выборки попадает в заданный интервал, элементу вектора придается значение 1, а во всех остальных случаях - значение 0. Перечисление координат осуществляется последовательно, для каждого небесного тела.

В случае, когда система векторов (3) является полной, можно точно любой вектор (4) представить в виде линейной комбинации векторов системы (3). Коэффициенты этого разложения будут соответствовать уровню сходства данного события с данной категорией. В случае неполной системы векторов (3) точная процедура заменяется распознаванием или разложением в ряд с некоторой погрешностью. При этом уровень сходства данных события с той или иной категорией можно определить по величине скалярного произведения вектора (4) на вектор (3), т.е. в координатной форме:

1 2 тк 0

К п =----------1 Е аь (А)с,,

І ' 1

а1

(5)

Отметим, что возможны четыре исхода, при которых можно истинно или ложно отнести или не отнести данное событие к данной категории. Для учета этих исходов распознавание категорий в системе искусственного интеллекта «Эйдос-астра» /8/ осуществляется по параметру сходства, который определяется следующим образом /6/:

1 N

8 = 771 (ВТ1 + Т 1 - ВЕ 1 - р и) • 100 %

7 1=1 (6)

Б! - достоверность идентификации «1-й» категории;

N - количество событий в распознаваемой выборке;

БТд- уровень сходства «/-го» события с «1-й» категорией, к которой он был правильно отнесен системой;

Тц - уровень сходства «/-го» события с «1-й» категорией, к которой он был правильно не отнесен системой;

ББд - уровень сходства «/-го» события с «1-й» категорией, к которой он был ошибочно отнесен системой;

Fii - уровень сходства «/-го» события с «i-й» категорией, к которой он был ошибочно не отнесен системой.

При таком определении параметр сходства изменяется в пределах от -100% до 100%, как обычный коэффициент корреляции в статистике. При этом ошибки 1-го и 2-го рода (ошибки ложной идентификации и ложной неидентификации) приводят к уменьшению параметра сходства. Очевидно, что параметр сходства должен удовлетворять критерию простой проверки

S. (N. = 1) = 100%

В работах /5-6/ и других было показано, что процедура распознавания по параметру сходства (6), реализованная в системе искусственного интеллекта «Эйдос-астра» /8/, является устойчивой как относительно объема выборки, так и относительно числа ячеек модели. Математическое обоснование этой процедуры дано в монографии /9/. Причина, по которой оказывается возможным идентифицировать подмножества (категории) событий различной даже случайной природы, используя астрономические параметры, достаточно очевидна. Ведь фактически идентифицируются распределения, которые образуются при модулировании исходных распределений астрономическими параметрами /5/. В некоторых случаях этого достаточно, чтобы осуществить распознавание категорий.

Технология моделирования сейсмической активности

Исследуемая база данных сейсмических событий была сформирована на основе базы данных Международного сейсмологического центра (ISC) /11/, содержащей 20489816 записей регистрации различными сейсмостанциями событий землетрясений, произошедших на нашей планете в период с 1 января 1961 года по 31 декабря 2006 г.

В состав системы «Эйдос-астра» /8/ входят программные интерфейсы, позволяющие объединять разрозненные данные /11/ в единую базу данных, выделять различные сегменты данных, производить необходимые вычисления со всеми исследованными базами исходных данных. С применением данного программного интерфейса из исходных данных /11/ было образовано несколько различных БД для исследования влияния астрономических параметров на магнитуду и глубину гипофокуса, на ежедневное число землетрясений, а также на средние параметры сейсмической активности. В настоящей работе исследована совокупность 128320 событий землетрясений с магнитудой mb > 4, произошедших на нашей планете в период с 9 февраля 1963 года по 31 декабря 2006 г (всего 16032 дня).

В качестве астрономических параметров были использованы долгота и расстояние от Земли до десяти небесных тел - Солнца, Луны, Марса, Меркурия, Венеры, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона, и долгота Северного Узла Луны. Астрономические параметры вычислялись на каждый день в фиксированной точке с географическими координатами

Гринвича в 12:00 GMT в топоцентрической системе координат. Отметим, что выбор этой точки не является существенным для решаемого класса задач.

Кроме того, в модели были использованы координаты географического полюса - хеор, Уеор /15/, а также данные по вертикальной компоненте магнитной индукции - Bz, полученные вблизи Северного магнитного полюса на станции Resolute Bay (IAGA Code: RES; lat: 74.69; long: 265.105) /16/. Отметим, что параметр Bz достаточно точно отражает не только ежедневную вариацию магнитного поля, обусловленную, например, солнечной активностью, но и величину смещения магнитного полюса, поскольку он получен путем измерения магнитного поля на станции с фиксированными географическими координатми.

Из астрономических параметров, координат географического полюса, параметра индукции магнитного поля Bz и категорий сейсмической активности была создана база данных, содержащая 16032 записи с обобщенной информацией о ежедневной сейсмической и геофизической активности Земли.

Решение прямой задачи включает в себя нормирование входных параметров и приведение их к одному масштабу изменения в интервале (0;360), разбиение интервалов на М частей, вычисление матрицы абсолютных частот и информативности, в соответствии с формулами (1-2). Отметим, что в системе «Эйдос-астра» реализован режим автоматического синтеза нескольких семантических информационных моделей, в которых число ячеек принимает любое заданное значение М=2,3,...,173.

Решение обратной задачи включает в себя распознавание категорий по заданным астрономическим параметрам, в соответствии с уравнениями (3-6). Частным случаем задачи распознавания является определение достоверности идентификации категорий по астрономическим данным в каждой модели. Решение этой задачи по данным /10/ было рассмотрено в работах /1-3/, а по данным /11/ в работе /4/.

Параметр сходства категорий магнитуды

В исходной БД /11/ сейсмические события характеризуются магнитудой mb, которой можно сопоставить категорию магнитуды - таблица 1. Поскольку события с одной и той же магнитудой могут повторяться в один день, каждому значению магнитуды сопоставляется несколько типов категорий, а именно:

A - событие с магнитудой mb повторяется один раз;

B - событие с магнитудой mb повторяется два раза;

C - событие с магнитудой mb повторяется три раза.

Кроме того, можно рассмотреть случай, когда, например, категория А усекается, путем отбрасывания некоторых событий. Таким образом, была образована категория = Д, 42 £ /£ 59

На рис. 1 и в таблице 1 представлен параметр сходства категории магнитуда в трех информационных моделях:

• М160(0) - содержит только астрономические параметры;

• М160(0,Е0Р) - астрономические параметры и координаты географического полюса хЕ0Р, уЕ0Р;

• М160(0,Е0Р,Б2) - астрономические параметры, координаты географического полюса и параметр индукции магнитного поля.

Таблица 1. Параметр сходства категории магнитуда в трех моделях

Категория М160(С) М16О(0,ЕОР) М16О(0,ЕОР,Б2) Число случаев

А40-МЬ=4,0 -18,593 -15,505 -19,975 1362

А41-МЬ=4,1 -8,208 -5,448 -7,362 1580

А42-МЬ=4,2 -1,797 0,993 0,934 1796

А43-МЬ=4,3 4,889 8,250 7,752 2224

А44-МЬ=4,4 -4,445 -1,930 -2,027 2744

А45-МЬ=4,5 -0,364 0,716 -0,140 3358

А46-МЬ=4,6 8,102 9,573 8,900 4119

А47-МЬ=4,7 11,303 11,363 9,578 4768

А48-МЬ=4,8 13,381 12,652 11,214 4954

А49-МЬ=4,9 17,503 17,331 16,008 5008

А50-МЬ=5 26,141 26,952 24,753 4904

А51-МЬ=5,1 29,802 28,582 25,574 4582

А52-МЬ=5,2 25,101 25,280 22,211 4134

А53-МЬ=5,3 30,307 30,245 28,191 3563

А54-МЬ=5,4 28,031 28,697 26,795 3010

А55-МЬ=5,5 24,238 23,532 22,688 2367

А56-МЬ=5,6 32,491 32,121 31,139 1940

А57-МЬ=5,7 31,689 31,439 30,717 1460

А58-МЬ=5,8 28,160 28,003 27,846 1179

А59-МЬ=5,9 24,738 25,299 24,705 864

А60-МЬ=6,0 23,495 23,873 22,988 656

А61-МЬ=6,1 29,394 29,719 29,672 453

А62-МЬ=6,2 23,934 24,791 24,343 319

А63-МЬ=6,3 35,651 35,849 35,507 202

А64-МЬ=6,4 42,810 42,797 44,097 137

А65-МЬ=6,5 55,802 57,674 60,501 87

А66-МЬ=6,6-7,0 63,169 65,357 67,766 68

В40-МЬ=4,0 28,361 28,268 30,290 446

В41-МЬ=4,1 18,857 19,805 20,165 660

В42-МЬ=4,2 9,046 8,452 8,179 835

В43-МЬ=4,3 -6,859 -6,084 -9,191 955

В44-МЬ=4,4 -14,986 -12,157 -15,705 1099

В45-МЬ=4,5 -1,494 1,128 0,257 1223

В46-МЬ=4,6 -1,678 0,533 -0,159 1455

В47-МЬ=4,7 -1,317 -1,172 -1,871 1612

В48-МЬ=4,8 3,926 4,644 2,945 1817

В49-МЬ=4,9 3,783 4,491 4,802 1636

В50-МЬ=5 15,492 15,632 15,572 1428

В51-МЬ=5,1 13,093 12,787 12,390 1206

В52-МЬ=5,2 22,413 22,473 22,553 936

В53-МЬ=5,3 24,482 23,816 22,955 617

В54-МЬ=5,4 21,194 20,821 19,912 422

В55-МЬ=5,5 30,487 30,712 30,184 261

В56-МЬ=5,6 33,408 33,861 34,219 180

В57-МЬ=5,7 56,994 57,037 59,599 93

В58-МЬ=5,8 61,514 64,016 66,800 73

В59-МЬ=5,9-6,4 62,605 64,548 66,552 69

С40-МЬ=4,0 53,018 55,308 59,797 130

С41-МЬ=4,1 35,327 36,118 39,149 259

С42-МЬ=4,2 22,208 22,766 24,794 362

С43-МЬ=4,3 21,621 22,491 23,921 436

С44-МЬ=4,4 19,875 19,035 20,244 482

С45-МЬ=4,5 11,685 11,468 10,396 468

С46-МЬ=4,6 2,741 4,193 1,167 515

С47-МЬ=4,7 5,517 8,352 7,265 501

С48-МЬ=4,8 10,420 12,862 12,103 450

С49-МЬ=4,9 15,730 16,235 16,365 447

С50-МЬ=5 20,558 21,439 22,122 356

С51-МЬ=5,1 22,202 23,067 23,448 293

С52-МЬ=5,2 35,702 35,504 37,099 166

С53-МЬ=5,3-6,0 Среднее значе- 48,043 50,344 52,712 105

ние 20,995 21,820 21,564 1374

Из данных, приведенных на рис. 1 и в таблице 1 следует, что добавление геофизических параметров, связанных со смещением географического и магнитного полюса и с ежедневной вариацией планетарного магнитного поля приводит к росту как среднего, так и максимального параметр сходства. Однако этот рост не столь велик, как можно было бы ожидать, если бы механизм формирования землетрясений был автономным, зависящим только от местных условий. Фактически на долю геофизиче-

ских параметров приходится не более 5-6%, причем их вклад увеличивается для сильных и многократно повторяющихся сейсмических событий.

Ранее было показано /3-4/, что матрица информативности (2) может быть использована для выявления и визуализации когнитивных функциональных зависимостей в фрагментированных и зашумленных данных большой размерности в задачах прогнозирования климата и сейсмической активности. Кратко поясним суть этого метода. Матрица информативностей (2) рассчитывается на основе системной теории информации /9/ непосредственно на основе эмпирических данных и представляет собой таблицу, в которой столбцы соответствуют обобщенным образам классов, т.е. будущим состояниям моделируемой системы, строки - значениям факторов, влияющих на эту систему, а на пересечениях строк и столбцов находится количество информации, которое содержится в факте действия значения фактора, соответствующего строке, на переход системы в состояние, соответствующее столбцу. Максимальное количество информации, которое может быть в значении фактора, определяется числом будущих состояний моделируемой системы. Модуль количества информации отражает силу влияния значения фактора, а знак - направление этого влияния, т.е. то, способствует он или препятствует наступлению данного состояния. Если последовательности классов и значений факторов образуют порядковые шкалы или шкалы отношений, т.е. соответственно, на них определены отношения «больше-меньше» или, кроме того, единица измерения, начало отсчета и арифметические операции, то матрица информативностей допускает наглядную графическую визуализацию, традиционного для функций типа, когда значения факторов рассматриваются в качестве значений аргумента, а классы, о наступлении которых в этих значениях факторов содержится максимальное количество информации - в качестве значений функции. Другие классы, менее обусловленные данным значением фактора, а также те, наступлению которых это значение препятствует в большей или меньшей степени, также могут отображаться соответствующими цветами, и это также может представлять интерес, т.к. позволяет задействовать мощные способности человека к анализу изображений. Когнитивные функции, представляемые в форме матрицы информативностей, соответствуют очень общему виду функциональной зависимости: многозначной функции многих аргументов, т.к. каждое значение фактора влияет на все состояния моделируемого объекта, и каждое его состояние обусловлено всеми значениями факторов.

На рис. 2-3 представлены фрагменты матрицы информативности модели М12(0,Е0Р), позволяющие оценить степень влияния параметров смещения географического полюса на категории сейсмической активности из таблицы 1. Было установлено, что параметры хЕ0Р, уЕ0Р влияют на категории магнитуды несимметрично и что их влияние сильнее проявляется в случае многократных событий.

Из сопоставления данных на рис. 2-3 хорошо видно, что параметр Уеор влияет на однократные события во всей области своего изменения, тогда как параметр хеор влияет жестко, возбуждая сильные землетрясения при отклонении в минимальное положение. Отметим, что параметр хеор соответствует движению земной оси вдоль меридиана Г ринвич, а параметр уЕОР описывает движение вдоль перпендикулярной к меридиану Гринвич оси - 90о '. Механизм влияния смещения земной оси на сейсмические события в настоящее время не установлен, хотя предпринимались неоднократные попытки определить обратное влияние сейсмических событий на скорость вращения Земли /17/.

На рис. 4 представлен фрагмент матрицы информативности модели М12(0,Е0Р,Б2), на основе которого можно оценить степень влияния параметра магнитной индукции на категории А, Б, С сейсмической активности из таблицы 1.

Рис 4. Зависимость категорий магнитуды от параметра В2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Мах Min

Sz

Из этих данных следует, что вариации напряженности магнитного поля заметно влияют на события трех типов, увеличивая вероятность проявления многократных событий с уменьшением вертикальной компоненты вектора магнитной индукции. Механизм влияния магнитного поля на сейсмические события в настоящее время неизвестен, хотя установлен обратный эффект влияния сейсмического электромагнитного излучения на магнитосферу - это т.н. сейсмомагнитосферные связи /18/.

Корреляционные связи гравитационных, сейсмических и геофизических параметров

Чтобы выяснить, являются ли геофизические механизмы возбуждения землетрясений автономными, или они зависят в свою очередь от параметров небесных тел, рассмотрим корреляционные связи всех параметров задачи.

Определим суммарную и среднюю магнитуду, магнитуду энергии и объема в виде:

БМ = ^ шЪ1

БЕ = 1п ^ ехр( aшЪi) (7)

БУ = 1п ^ Н3 ехр( ашЪ1)

i

М = БМ / п, Е = БЕ / п, V = БУ / п

Здесь п - число ежедневных событий, Н - глубина очага. Параметр энергии задан постоянным и равным а=1.5.

Отметим, что магнитуда шЪ рассчитывается по максимальной скорости смещения в короткопериодных объемных волнах по формулам /11/:

шЪ = 1оёю( ^ / Т) + б(Д, Н) (8)

где, А - амплитуда Р-волн смещение грунта в мкм (рассчитывается по максимальной амплитуде), Т - периода в секундах, Т <3с; Q (А, Н) -функция ослабления Гутенберг и Рихтер (1956), А - эпицентральное расстояние в градусах, 21 ° < А < 100 °.

Определим параметр гравитационной энергии Солнечной системы и его ежедневное изменение в виде

9() = Е 7, К = (V( + Т) - 9(‘))/ Т (9)

i ^ V )

Здесь 7,М I, ^ - гравитационная постоянная, масса небесного тела и расстояние от него до Земли соответственно, Т - длительность земных суток. Суммирование осуществляется по всем небесным телам, параметры которых используются в модели.

Рассмотрим таблицу корреляционных связей между всеми параметрами задачи - таблица 2.

Таблица 2. Корреляционные связи параметров задачи, полученные методом Spearman Rank Order Correlation по программе SigmaPlot: для Р<0,05 корреляционные связи являются достоверными. N - число точек по которым вычисляется корреляция.____________________________________

Bz XeOP Уеор SM SE SU M E V n

K -0,00898 -0,41 0,168 -0,0143 0,00101 -0,00131 0,0327 0,019 0,0192 -0,0181

P 0,255 2E-07 2E-07 0,0711 0,899 0,869 3,78E-05 0,0167 0,0155 0,0226

N 16031 16031 16031 15861 15861 15861 15861 15861 15861 15861

Bz -0,067 -0,219 0,477 0,191 0,172 -0,444 -0,511 -0,49 0,494

P 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07

N 16031 16031 15861 15861 15861 15861 15861 15861 15861

XeOP 0,04 -0,0699 -0,0429 -0,0314 0,0324 0,071 0,0681 -0,0692

P 4E-07 2E-07 6,69E-08 7,68E-05 0,000044 2E-07 2E-07 2E-07

N 16031 15861 15861 15861 15861 15861 15861 15861

Уеор -0,206 -0,105 -0,0768 0,145 0,214 0,211 -0,211

P 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07

N 15861 15861 15861 15861 15861 15861 15861

SM 0,823 0,419 -0,321 -0,97 -0,977 0,992

P 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07

N 15861 15861 15861 15861 15861 15861

SE 0,351 0,11 -0,714 -0,759 0,775

P 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07

N 15861 15861 15861 15861 15861

SV -0,145 -0,404 -0,281 0,419

P 2E-07 2E-07 2E-07 2E-07

N 15861 15861 15861 15861

M 0,49 0,424 -0,422

P 2E-07 2E-07 2E-07

N 15861 15861 15861

E 0,976 -0,986

P 2E-07 2E-07

N 15861 15861

U -0,985

P 2E-07

N 15861

Из анализа данных, приведенных в таблице 2, следует, что существует положительная корреляционная связь вариаций магнитного поля с числом землетрясений с коэффициентом 0,494, а также положительная корреляционная связь этого параметра с суммарной магнитудой с коэффициентом 0,477. Согласно данным /18/ и полученным выше результатам по распознаванию событий, эта связь является двухсторонней. Отметим, что связь возмущений магнитного поля с происходящими землетрясениями, а также с движением Луны была установлена еще в работах Булгакова Н.А. /19, 20/.

Гипотеза о связи землетрясений с подземными электрическими разрядами высказывалсь неоднократно /21-22/, однако доказать наличие этой связи на основании только представленных выше данных не представляется возможным, тогда как обратное влияние землетрясений на возмущения магнитного поля не только легко обнаруживается и является весьма существенным, но и может быть использовано для прогнозирования землетрясений /18/. Тем не менее, можно предположить, что имеется некий механизм влияния возмущений магнитного поля земли на глобальную сейсмическую активность. Дадим обоснование этой гипотезе.

Отметим сильную несимметричную связь смещений географического полюса с ежедневным изменением гравитационного потенциала. При этом вертикальная компонента магнитной индукции также связана со смещениями географического полюса, однако связь Bz с параметром гравитационного поля К довольно слабая. Поставим вопрос, связано ли магнитное поле Земли с положенем небесных тел?

Чтобы ответить на этот вопрос были изучены все корреляционные связи вектора магнитной индукции с астрономическими параметрами долготы, широты и расстояний до небесных тел - см. Приложение. Было обнаружено, что имеется сильная корреляционная связь с определенными комбинациями астрономических параметров Урана и Нептуна, которые соответствуют дипольному излучению этих планет. В настоящее время механизм этого явления неизвестен. Однако интегральные параметры сейсмических событий (7), в свою очередь, связаны с указанными комбинациями, поэтому рассмотрим этот вопрос, не вникая в физику процесса.

Связь магнитного поля Земли с астрономическими параметрами Урана

Из параметров долготы (LON), широты (LAT) и расстояния до планеты (R) можно составить комбинации, которые соответствуют дипольному излучению:

U1 - cos( LON) и2 _ sin(LON)

_ R 9 _ R

U3 _ cos(LON)sin(LAT) ^4 _ sin(LON)sin(LAT) (10)

_ R 9 _ R

В таблице 3 приведены коэффициенты корреляции магнитной индукции для трех станций наблюдения, расположенных вблизи магнитных полюсов. Отметим, что Я измеряется в астрономических единицах (а.е.) -

1 а.е .= 149 597 870,691 км.

Таблица 3. Корреляция магнитной индукции с комбинациями астрономических параметров Урана для трех станций: Alert (IAGA Code: ALE; lat: 82.5; long: 297.65), Vostok (IAGA Code: VOS lat:-78.45 long: 106.867), Resolute Bay (IAGA Code: RES; lat: 74.69; long: 265.105) /16/.

U1 U2 U3 U4

BzALE -0,329 -0,96 0,314 -0,954

P 4,53E-89 0 7,26E-81 0

N 3500 3500 3500 3500

BzVOS 0,819 -0,989 0,914 -0,863

P 0 0 0 0

N 6589 6589 6589 6589

BzRES -0,732 -0,179 0,322 -0,904

P 0 5,83E-115 0 0

N 16032 16032 16032 16032

BxRES 0,966 -0,343 0,0567 0,653

P 0 0 6,63E-13 0

N 16032 16032 16032 16032

ByRES -0,853 -0,00252 0,172 -0,79

P 0 0,75 1,80E-106 0

N 15931 15931 15931 15931

Отметим, что коэффициенты корреляции магнитной индукции с параметрами и1-и4 имеют высокие значения для всех перечисленных станций наблюдения. Не задаваясь вопросом о природе этих связей, рассмотрим зависимость индукции от параметров Ш-И4, которую можно установить методом многопараметрической регрессии - таблица 4.

Таблица 4. Зависимость магнитной индукции (пТ) от комбинаций

астрономических параметров Урана для трех станций: Alert (IAGA Code: ALE; lat: 82.5; long: 297.65), Vostok (IAGA Code: VOS lat:-78.45 long: 106.867), Resolute Bay (IAGA Code: RES; lat: 74.69; long: 265.105) /16/.

BzALE = 55550,543 - (2665,273 * U1) - (21506,135 * U2) + (150151,509 * U3) + (979818,061 * U4) R = 0,963

BzVOS = -60493,835 - (2611,044 * U1) - (27667,459 * U2) + (94108,464 * U3) + (545622,014 * U4) R = 0,992

BzRES = 58267,077 - (2763,148 * U1) - (2831,565 * U2) + (133499,310 * U3) - (482593,967 * U4) R = 0,978

BxRES = 865,864 + (15785,104 * U1) + (2203,794 * U2) - (238153,901 * U3) - (565326,409 * U4) R = 0,994

ByRES = -986,541 - (3679,303 * U1) - (2003,570 * U2) + (654,962 * U3) - (3139,044 * U4) R = 0,968

Как следует из приведенных в таблице 4 формул, данные по магнитной индукции на трех станциях наблюдения с большой степенью точности описываются комбинациями астрономических параметров Урана (10), которые соответствуют дипольному излучению этой планеты.

Происхождение комбинаций Ш можно понять, рассматривая электромагнитное излучение диполя, который вращается вокруг некоторой оси (планеты), сохраняющей постоянное направление в пространстве. При этом надо учесть, что отклонение орбиты Урана от плоскости эклиптики

является незначительным, поэтому параметр ЬЛТ<<1, т.е. в слагаемых, содержащих функцию соб(ЬЛТ), можно положить соб(ЬЛТ)=1.

На рис. 5-7 представлены зависимости вертикальной и горизонтальной составляющей магнитной индукции по данным /16/ вместе с корреляционными зависимостями, приведенными в таблице 4. Можно отметить не только хорошее совпадение данных с корреляционной зависимостью, но и различия, которые заключаются в несовпадении колебаний магнитного поля и корреляционной зависимости.

Можно предположить, что наряду с Ураном на колебания магнитного поля оказывают влияние другие планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн и Нептун. Однако добавление в модель соответствующих (10) комбинаций астрономических параметров этих планет не улучшает существенно полученные зависимости, что свидетельствует о наличии других источников возмущений магнитного поля Земли, например, связанных с колебанием солнечной активности, с полярными сияниями и землетрясениями /19/.

Связь параметров сейсмической активности с астрономическими параметрами Урана и Нептуна

Определим комбинации астрономических параметров Нептуна, которые соответствуют дипольному излучению этой планеты:

= cos(LON) NE2 = sin(LON)

R 9 R

cos( LON )sin( LAT) sin( LON )sin( LAT) (11)

NE 3 =-------------, NE 4 =------------

RR

Учитывая, что согласно данным таблицы 2 имеется корреляционная связь магнитной индукции с интегральными параметрами сейсмической активности (7), а магнитная индукция связана с параметрами дипольного

излучения (10) и (11), рассмотрим корреляционные связи параметров (7), (10) и (11) - таблица 5.

Таблица 5. Корреляционные связи параметров задачи, полученные методом Pearson Product Moment Correlation по программе SigmaPlot: для Ж0,05 корреляционные связи являются достоверными. N - число точек по которым вычисляется корреляция.

SM SE SV M E V n

U1 0,474 0,286 0,0138 0,00416 0,0108 -0,199 0,492

P 0 8,37E-297 0,0821 0,6 0,175 8,51E-141 0

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

U2 -0,067 -0,176 0,00466 0,00222 0,00614 0,0871 -0,0548

P 2,97E-17 1,90E-110 0,557 0,78 0,439 4,53E-28 5,16E-12

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

NE1 0,471 0,306 0,0141 0,00466 0,011 -0,207 0,488

P 0 0 0,0751 0,557 0,168 3,06E-153 0

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

NE2 0,276 0,022 0,0188 0,00937 0,0183 -0,0505 0,303

P 2,70E-274 0,00566 0,0176 0,238 0,0213 1,95E-10 0

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

U3 -0,0985 0,0665 -0,00765 0,000464 -0,00789 -0,00658 -0,122

P 1,69E-35 5,29E-17 0,335 0,953 0,321 0,407 8,57E-54

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

U4 0,308 0,127 0,00377 -0,00259 0,00213 -0,106 0,32

P 0 1,04E-57 0,635 0,744 0,788 7,59E-41 0

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

NE3 0,275 0,255 0,0027 -0,00041 0,000225 -0,154 0,276

P 1,29E-272 7,80E-234 0,734 0,959 0,977 4,45E-85 2,37E-274

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

NE4 0,505 0,269 0,0173 0,00584 0,0143 -0,196 0,53

P 0 6,75E-261 0,0294 0,462 0,0708 6,84E-137 0

N 15861 15861 15862 15862 15862 15862 15861

Как следует из данных, приведенных в таблице 5, существует довольно сильные корреляционные связи интегральных параметров сейсмической активности - суммарной магнитуды (БМ), суммарной магнитуды энергии (БЕ) и ежедневного числа землетрясений с магнитудой тЬ>4, с комбинациями астрономических параметров (10-11), которые соответствуют дипольному излучению планет-гигантов - Урана и Нептуна. Отме-

тим, что эти корреляционные связи убедительно свидетельствуют, что влияние в данном случае исходит от планет-гигантов - Урана и Нептуна, дипольное излучение которых вызывает и колебания магнитного поля Земли, и изменение параметров сейсмической активности.

Механизм этого влияния в настоящее время неизвестен, но можно предположить, что между магнитным полем Земли и магнитными полями Урана и Нептуна осуществляется обмен путем взаимной индукции. Детальный расчет этого обмена выходит за рамки настоящей работы. Общая модель явления взаимной индукции небесных тел представлена ниже.

Естественно возникает вопрос, какая же из планет - Уран или Нептун, вносит больший вклад в колебания магнитного поля Земли? На рис. 8-

9 представлены фрагменты матрицы информативности модели М12(0,Б0Р,Б2), на основе которых можно оценить влияние расстояния от Земли до Урана и Нептуна соответственно на категории А, Б, С сейсмической активности из таблицы 1. Сравнивая рис. 4 и 8, видим, что они как бы являются зеркальным отражением друг друга, что указывает на зависимость индукции магнитного поля Земли от параметров дипольного излучения Урана (10). С другой стороны, данные на рис. 9 никак не соотносятся с данными на рис. 4, что указывает на относительно малый (но заметный!) вклад дипольного излучения Нептуна в колебания магнитного поля Земли вблизи полюсов.

Интересно, что в отношении интегральных параметров сейсмической активности Уран и Нептун выступают вполне симметрично, как следует из данных таблицы 5. Можно преположить, что магнитное взаимодействие Земли с Ураном и Нептуном приводит не только к изменению магнитного поля, но и вызывает механическое перемещение магнитного ядра планеты.

Действительно, в таблице 6 представлены коэффициенты корреляции смещений географического полюса с параметрами дипольного излучения (10-11), которые по величине превосходят соответствующие коэффициенты корреляции с индукцией магнитного поля - см. Таблицу 2. Обнаруженные корреляционные связи являются несимметричными: смещение географического полюса вдоль меридиана 90^ сильнее связано с ди-польным излучением Урана и Нептуна, нежели смещение вдоль меридиана Гринвич (но смещение вдоль меридиана Гринвич сильнее связано с изменением гравитационного потенциала - см. Таблицу 2).

Рис. 8. Зависимость категорий сейсмической активное™ от расстояния до Урана

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Max Min

Расстояние от Землидо Урана

Рис. 9. Зависимость категорий сейсмической активности от расстояния до Нептуна

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Мах Min

Расстояние отЗемлидо Нептуна

Таблица 6. Корреляционные связи параметров смещения географического полюса с параметрами дипольного излучения (10-11), полученные методом Pearson Product Moment Correlation по программе SigmaPlot: для Ж0,05 корреляционные связи являются достоверными.________________

U1 U2 NE1 NE2 U3 U4 NE3 NE4

XeOP 0,135 -0,111 0,124 -0,0299 0,103 0,0885 0,123 0,122

P 1,91E-66 2,79E-45 4,89E-56 0,000152 3,42E-39 3,03E-29 3,15E-55 1,41E-54

N 16032 16032 16032 16032 16032 16032 16032 16032

Уеор 0,345 -0,231 0,351 -0,0709 0,139 0,238 0,314 0,28

P 0 5,42E-193 0 2,61E-19 3,95E-70 1,32E-204 0 5,48E-286

N 16032 16032 16032 16032 16032 16032 16032 16032

О взаимной индукции планет

Наиболее убедительным фактом внешнего влияния на магнитное поле Земли является синхронное поведение вертикальной компоненты ветора магнитной индукции на Северном и Южном полюсе. На рис. 10 представлена зависимость вертикальной составляющей вектора магнитной индукции по данным /16/, полученным на станции Восток (IAGA Code: VOS lat:-78.45 long: 106.867) в Антарктиде, вместе с корреляционной зависимостью, приведенной в таблице 4. Сравнивая данные на рис. 5 и 10, можно видеть, что вертикальная компонента вектора магнитной индукции возрастает в 1963-1975 гг синхронно на противоположных полюсах. Но такое возможно только если к вектору магнитной индукции Земли добавляется внешний вектор с одинаковой ориентацией на противоположных полюсах.

Изменение магнитной индукции в средних широтах и на больших отрезках времени хорошо описывается комбинацией дипольных слагаемых Нептуна и Урана (10-11). На рис. 11 представлены данные /16/ по вертикальной компоненте вектора магнитной индукции, полученные на станции Eskdalemuir (IAGA Code: ESK lat: 55.317 long: 356.8) в 1911-2008 гг вместе с корреляционной зависимостью, полученной методом регрессии:

BzESK(NE, U) = 45690,047 - 2437,382 U1 - 3202,112 U2 + 95491,086 U3 - 22359,535U4 +

+ 26861,362 NE1 + 124,804NE2 - 583140,510 NE3 + 50637,061NE4 R2 = 0,996

Рис. 11. Вертикальная компонента магнитнитного поля Земли (БгЕ8К) по данным /16/ и корреляционная зависимость полученная методом линейной регрессии из астрономических параметров Нептуна и Урана - БгЕ8К(КЕ,и)

46300 46100 45900 45700 45500 N 45300 45100 44900 44700 44500

CD

СО CNI

99

со ся ю

N СО СО О)

9 9 9 9

О

10

о

10

о

10

о

10

о

10

о

10

о

10

о

10

о

10

Дата

о

10

о

10

о

10

о

10

о

10

о

10

----■ BzESK

----BzESK(NE,U)

Хотя данные на рис.11 описываются с большой степенью точности комбинацией дипольных слагаемых (10-11), степень корреляции можно еще повысить, включив в корреляционную зависимость дипольные слагаемые Сатурна. Это справедливо и для данных, приведенных на рис. 5-7. Как можно объяснить столь высокую степень корреляции данных по магнитному полю Земли с дипольным излучением планет-гигантов?

Согласно классической электродинамике магнитные поля планет образованы циркулирующими токами, контур которых имеет конечную индуктивность. Кроме индуктивности, циркулирующие токи планет могут обладать взаимной индуктивностью, что равносильно наличию у двух контуров индуктивности общего магнитного потка. Чтобы обеспечить синхронность поведения компоненты Б2 на противоположных полюсах, надо предположить, что контур индуцированного тока создает собственный магнитный момент, который добавляется к магнитному моменту Земли. Дополнительный магнитный момент изменяет не только величину собственного магнитного момента Земли, но и его ориентацию в пространстве, что приводит к наблюдаемому смещению магнитного и геомагнитного полюса — таблица 7.

Таблица 7. Координаты геомагнитного и магнитного полюса

по данным /16/.

Год North geomagnetic pole South geomagnetic pole North magnetic pole South magnetic pole

Lat. Long. Lat. Long. Lat. Long. Lat. Long.

1900 78.6N 68.8W 78.6S 111.2E 70.5N 96.2W 71.7S 148.3E

1905 78.6N 68.7W 78.6S 111.3E 70.7N 96.5W 71.5S 148.6E

1910 78.6N 68.7W 78.6S 111.3E 70.8N 96.7W 71.2S 148.7E

1915 78.6N 68.6W 78.6S 111.4E 71.0N 97.0W 70.8S 148.5E

1920 78.6N 68.4W 78.6S 111.6E 71.3N 97.4W 70.4S 148.2E

1925 78.6N 68.3W 78.6S 111.7E 71.8N 98.0W 70.0S 147.6E

1930 78.5N 68.3W 78.5S 111.7E 72.3N 98.7W 69.5S 147.0E

1935 78.5N 68.4W 78.5S 111.6E 72.8N 99.3W 69.1S 145.8E

1940 78.5N 68.5W 78.5S 111.5E 73.3N 99.9W 68.6S 144.6E

1945 78.5N 68.5W 78.5S 111.5E 73.9N 100.2W 68.2S 144.5E

1950 78.5N 68.8W 78.5S 111.2E 74.6N 100.8W 67.9S 143.6E

1955 78.5N 69.2W 78.5S 110.8E 75.2N 101.4W 67.2S 141.5E

1960 78.5N 69.5W 78.5S 110.5E 75.3N 101.0W 66.7S 140.2E

1965 78.5N 69.9W 78.5S 110.1E 75.6N 101.3W 66.3S 139.5E

1970 78.6N 70.2W 78.6S 109.8E 75.9N 101.0W 66.0S 139.4E

1975 78.7N 70.5W 78.7S 109.5E 76.2N 100.7W 65.7S 139.5E

1980 78.8N 70.8W 78.8S 109.2E 76.9N 101.7W 65.4S 139.3E

1985 79.0N 70.9W 79.0S 109.1E 77.4N 102.6W 65.1S 139.1E

1990 79.1N 71.1W 79.1S 108.9E 78.1N 103.7W 64.9S 138.9E

1995 79.3N 71.4W 79.3S 108.6E 79.0N 105.2W 64.8S 138.7E

2000 79.5N 71.6W 79.5S 108.4E 81.0N 109.7W 64.7S 138.4E

2005 79.7N 71.8W 79.7S 108.2E 83.1N 117.8W 64.5S 137.8E

2006 79.8N 71.9W 79.8S 108.1E 83.8N 122.0W 64.5S 137.7E

2007 79.9N 72.0W 79.9S 108.0E 84.0N 123.2W 64.5S 137.6E

2008 79.9N 72.0W 79.9S 108.0E 84.2N 124.9W 64.5S 137.6E

2009 80.0N 72.1W 80.0S 107.9E 84.9N 131.0W 64.5S 137.5E

2010 80.0N 72.2W 80.0S 107.8E 85.0N 132.6W 64.4S 137.3E

2011 80.1N 72.3W 80.1S 107.7E 85.1N 134.0W 64.4S 137.2E

2012 80.1N 72.4W 80.1S 107.6E 85.9N 147.0W 64.4S 137.1E

2013 80.2N 72.5W 80.2S 107.5E 85.9N 148.0W 64.4S 137.0E

2014 80.2N 72.5W 80.2S 107.5E 85.9N 149.0W 64.3S 136.8E

2015 80.3N 72.6W 80.3S 107.4E 86.1N 153.0W 64.3S 136.7E

Как известно, взаимная индукция двух контуров индуктивности определяется только расстоянием между ними и геометрией проводящих элементов (см. например /26/), поэтому в случае двух планет можно предположить, что изменение магнитного момента Земли при взаимной индукции с небесными телами определяется как

р к О

МЕ«) = мЕ0 +(М, • И,)И, (12)

,=1 К1

Здесь кЕ,, , ^ - безразмерный параметр взаимной индукции, диа-

метр планеты и расстояние от Земли до небесного тела; МЕ^ - собственный магнитный момент Земли; М, - магнитный момент небесного тела.

Выражение (12) согласуется с формулами (10-11), использованными для получения корреляционных зависимостей, приведенных на рис. 5-7 и 10-11, а также в таблице 4. Заметим, что модель (12) легко обобщается с учетом влияния Солнца. В последнем случае взаимная индукция определяется, в том числе, геометрией солнечных пятен. Рассмотрим применение модели (12) к описанию взаимной индукции Земли и Урана.

Как известно, Уран вращается вокруг оси, наклоненной на 97,77° относительно орбитальной плоскости с периодом 17 ч 14 мин 24 с /23/. Его ось вращения ориентирована в сторону звезды Сабик и проецируется на

эклиптику на 257,311°, т.е. 17,311° знака Стрельца. Магнитное поле Урана не является чисто дипольным: ось север-юг магнитного поля отклонена на 59 градусов относительно оси вращения, а магнитный момент составляет приблизительно Ми =3,9 х 1017 Т т3 , что почти в 50 раз больше магнитного момента Земли /24/.

Земля вращается вокруг оси, наклоненной на 23,439291° относительно нормали к орбитальной плоскости с периодом 0,99726968 дней. Ось вращения Земли ориентирована в сторону Полярной зведы и проецируется на эклиптику на 90°, т.е. на 0° знака Рака. Магнитное поле Земли похоже на поле магнитного диполя, ось которого несколько отклоняется от оси вращения, причем в последнее время наблюдается изменение как ориентации диполя, так и положения магнитных и геомагнитных (теоретических) полюсов /16/ - таблица 7. Полный магнитный момент Земли на 1995 год составлял около МЕ=7,812 х 1015 Т м3. Согласно /25/, магнитный момент Земли снижается каждый год приблизительно на 4х1012 Т м3.

Взаимное движение планет по орбитам создает переменное магнитное поле, что эквивалентно некоторому переменному току в контурах индуктивности Земли и Урана. Топология магнитных силовых линий в системе Земля-Уран имеет весьма сложный вид, поскольку Уран при движении по орбите поворачивается к Земле то северным, то южным полюсом. Когда Уран находился в знаке Стрельца (1981-1987 гг), вблизи точки проекции своей полярной оси, с Земли можно было наблюдать только южный полюс Урана, поэтому в эти периоды времени взаимная индукция максимальна и магнитный момент Земли имеет максимальное значение. Когда Уран находилтся в знаках Девы (1962-1968 гг) или Рыб (2003-2010 гг), с Земли можно наблюдать весь магнитный момент Урана, поэтому взаимная индукция двух планет минимальна и магнитный момент Земли принимает минимальное значение, что сказывается на величине магнитного поля — см. рис. 5.

Если бы изменение магнитного момента Земли было целиком обусловлено только влиянием Урана, тогда можно было бы ожидать увеличения напряженности магнитного поля Земли в ближайшие 20 лет, поскольку Уран движется в сторону знака Близнецов, где он будет находится 2025-2031 гг. В это время с Земли можно будет наблюдать только северный полюс планеты. Поэтому взаимная индукция Земли и Урана, согласно (12) будет максимальна. Однако влияние Нептуна несколько изменяет этот прогноз, поскольку ось вращения Нептуна направлена в сторону звезды ББ7638 и проецируется приблизительно на 318,51° эклиптики - 18,51° знака Водолея. Следовательно, в настоящее время взаимная индукция Земли и Нептуна максимальна (а Урана и Земли — минимальна).

Наконец заметим, что модель (12) позволяет объяснить наблюдаемый сдвиг магнитных полюсов (см. таблицу 7), не привлекая гипотезу об инверсии магнитного поля земли.

Выводы

Установлено, что добавление в информационную модель глобальной сейсмической активности /1-3/ параметров магнитной индукции и смещения географического полюса позволяет повысить достоверность распознавания сейсмических событий.

Обнаружена взаимосвязь смещений географического полюса Земли с изменением гравитационного потенциала Солнечной системы и с параметрами дипольного излучения Урана и Нептуна.

Установлена высокая степень корреляции колебаний магнитного поля Земли вблизи магнитных полюсов с дипольным излучением Урана, что позволило создать достоверную модель изменения магнитного поля Земли на трех станциях - Alert (IAGA Code: ALE; lat: 82.5; long: 297.65), Vostok (IAGA Code: VOS lat:-78.45 long: 106.867), Resolute Bay (IAGA Code: RES; lat: 74.69; long: 265.105), расположенных вблизи магнитных полюсов. В этой связи отметим, что стандартная модель магнитного поля Земли IGRF

10 /16/ вообще не согласуется с экспериментальными данными, представленными на рис. 5-7, что обусловлено большим различием в настоящем (фактическом) положении магнитного полюса и его теоретической модели - геомагнитного полюса.

Установлена высокая степень корреляции колебаний магнитного поля Земли в средних широтах с дипольным излучением Урана и Нептуна, что позволило создать достоверную модель изменения магнитного поля на станции Eskdalemuir (IAGA Code: ESK lat: 55.317 long: 356.8) в 1911-2008 гг. - рис. 11.

На основе исследования семантических информационных моделей глобальной сейсмической активности установлено, что индукция магнитного поля Земли и интегральные параметры сейсмической активности зависят от комбинаций астрономических параметров Урана и Нептуна, которые соответствуют дипольному излучению этих планет. Это дает основание преположить, что существует электромагнитный механизм, запускающий землетрясения.

Отметим также, что использование в качестве инструмента систем искусственного интеллекта открывает новые возможности научного исследования в астрономии и геофизике, в том числе позволяет выявлять новые знания из общедоступных официальных баз данных. При этом на конкретном содержательном уровне подтверждается, что Земля является одним из элементов космической системы и некоторые процессы на ней сложно понять, если рассматривать ее изолированно от космического окружения, неоправданно абстрагируясь от ее взаимодействия с другими элементами и с системой в целом.

Литература1

1. Трунев А.П. Прогнозирование землетрясений по астрономическим данным с использованием системы искусственного интеллекта / А.П. Трунев, Е.В. Луценко // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2009. -№08(52). - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2009/08/pdf/13.pdf

2. A. Trunev, E. Lutsenko. Earthquake forecast on astronomical data // Chaos and Correlation, October 27, 2009, http://trounev.com/Chaos/LT 10 2009.pdf

3. Трунев А. П. Прогнозирование сейсмической активности и климата на основе семантических информационных моделей / А.П. Трунев, Е.В. Луценко // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2009. - №09(53). -Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2009/09/pdf/09.pdf

4. Трунев А.П. Системно-когнитивный анализ и прогнозирование сейсмической активности литосферы Земли, как глобальной активной геосистемы / А.П. Трунев, Е.В. Луценко // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2010. - №01(55). - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2010/01/pdf/22.pdf

5. Трунев А. П. Распределение случайных событий в поле центральных сил /

А.П. Трунев // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: Куб-ГАУ, 2009. - №05(49). - Шифр Информрегистра: 0420900012\0046. - Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2009/05/pdf/03.pdf

6. Трунев А. П., Луценко Е. В. Астросоциотипология: Монография (научное издание).

- Краснодар: КубГАУ, 2008, - 279 с.

7. Луценко Е. В. Астросоциотипология и спектральный анализ личности по астросоциотипам с применением семантических информационных мультимоделей / Е.В. Луценко, А.П. Трунев // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2008. - №01(35). - Шифр Информрегистра: 0420800012\0002.

- Режим доступа: http://ei.kubagro.ru/2008/01/pdf/10.pdf

8. Patent 2008610097, Russia, System for Typification and Identification of the Social Status of Respondents Based on the Astronomical Data at the Time of Birth - "AIDOS-ASTRO" / E.V. Lutsenko, A.P. Trunev, V.N. Shashin; Application № 2007613722, January 9,2008.

9. Луценко Е. В. Автоматизированный системно-когнитивный анализ в управлении активными объектами (системная теория информации и ее применение в исследовании экономических, социально-психологических, технологических и организационно-технических систем). - Краснодар: КубГАУ, 2002, - 605 с.

10. Operative Seismological Catalogue// Central Experimental-Methodical Expedition (Obninsk), http://www.wdcb.ru/sep/seismology/cat OBN.ru.html

11. International Seismological Center, http://www.isc.ac.uk/

12. Левин Б.В., Павлов В.П. Влияние астрономических факторов на вариации плотности энергии в твердой оболочке Земли // Изв. РАН. Физика Земли. 2003. № 3. С. 7176.

13. Б.В.Левин. О природе некоторых периодических изменений в сейсмическом режиме Земли//Вестник ДВО РАН. 2006. № 1

14. Широков В. А. Разработка моделей подготовки сильных землетрясений и вулканических извержений на основе изучения их связи с космическими ритмами // Материалы Всероссийской научной конференции 100- летие Камчатской экспедиции Русского географического общества 1908-1910 гг. Петропавловск-Камчатский, 2009 http://www.kscnet.ru/ivs/slsecret/konf r/sbornik/pdf26.pdf

15. Earth orientation centre / http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/

1 Для удобства читателей некоторые из этих работ размещены на сайте: Ьйр://1с. киЬааго. ги/ Ь11р:// е. kubagro .гu/2010/02/pdf/15.pdf

16. World Data Centre for Geomagnetism (Edinburgh)/ http://www.wdc.bgs.ac.uk/catalog/master.html

17. Зотов Л. В. Вращение земли: анализ вариаций и их прогнозирование / Дис. на соискание уч. степени к.ф.м.н., специальность 01.03.01 - астрометрия и небесная механика, Москва, 2005.

18. Гальпер А.М. Землетрясения: Прогноз из Космоса? // Наука в России. 1994. Вып. 1. С. 39.

19. Булгаков Н.А. О магнитных возмущениях последнего времени и о зависимости магнитных возмущений от землетрясения, солнечных пятен и северных сияний // Зап. по гидрографии. Т. 29. 1908. С.302-311.

20. Булгаков Н.А. Влияние Луны на суточные вариации земного магнетизма // Зап. по гидрографии. 1915. Т. 39, вып. 1. С.4-19.

21. Воробьев А.А. Физические условия залегания и свойства глубинного вещества. (Высокие электрические поля в земных недрах). - Томск: Изд-во ТГУ. 1975. 296с.

22. Тарасенко Г.В. подземные грозы и их роль в образовании нефти / http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1225514672/0#0

23. Seidelmann, P. Kenneth; Archinal, B. A.; A’hearn, M. F.; et al. (2007). "Report of the IAU/IAGWorking Group on cartographic coordinates and rotational elements: 2006". Celestial Mech. Dyn. Astr. 90: 155-180. D0I:10.1007/s10569-007-9072-y

24. C. T. Russell and J. G. Luhmann. Uranus: magnetic field and magnetosphere / Encyclope-

dia of Planetary Sciences, edited by J. H. Shirley and R. W. Fainbridge, 863-864, Chapman and Hall, New York, 1997. http://www-

ssc.igpp.ucla.edu/personnel/russell/papers/ura mag.html

25. Кононович Э. Магнитное поле земли. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka i tehnika/fizika/MAGNITNOE POLE ZEMLI.html

26. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 6: Электродинамика. Перевод с английского (издание 3). - Эдиториал УРСС. - ISBN 5-35400704-6

Приложение

Корреляционные связи* координат географического полюса по данным /15/ и магнитной индукции по измерениям на трех станциях /16/ с координатами небесных тел: Alert (IAGA Code: ALE; lat: 82.5; long: 297.65), Vostok (IAGA Code: VOS lat:-78.45 long: 106.867), Resolute Bay (IAGA Code: RES; lat: 74.69; long: 265.105)

BzALE BzVOS BzRES BxRES ByRES xEOP yEOP

SUNLON 0,0948 0,0347 0,0514 -0,014 -0,0145 -0,0769 -0,325

P 1,95E-08 0,00486 7,16E-11 0,0762 0,067 1,75E-22 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

SUNLAT -0,117 -0,052 -0,0672 0,0129 0,0204 0,093 0,395

P 4,12E-12 0,0000243 1,70E-17 0,101 0,0101 3,67E-32 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

SUNDIST -0,107 -0,0539 -0,0703 0,0159 0,0161 0,212 0,384

P 1,96E-10 0,000012 4,99E-19 0,0441 0,0416 1,50E-161 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

MOONLON -0,0000556 -0,0153 0,00564 -0,00809 0,00477 -0,00174 -0,000344

р

N

МООЫЬАТ

Р

N

МООЫй!8Т

р

N

МЕРСиРУЮЫ

р

N

МЕРСиРУ1_АТ

р

N

МЕРСиРУй!8

р

N

УЕШ81_ОМ

р

N

УЕШ81_АТ

р

N

УЕШ8й!8Т

р

N

МАР81_ОЫ

р

N

МАР81_АТ

р

N

МАР8й!8Т

р

N

ииР!ТЕт_ОЫ

р

N

ииР!ТЕРЬАТ

р

N

ииР!ТЕРй!8

р

N

8АТиРМЮЫ

0,997

3500

0,216

6589

0,475

16032

0,306

16032

0,547

15931

0,826

16032

0,965

16032

-0,0483

0,00427

3500

-0,000536

0,965

6589

-0,00965

0,222

16032

0,00478

0,545

16032

-0,000313

0,968

15931

0,00494

0,532

16032

0,0196

0,0133

16032

0,0093

0,582

3500

-0,00316

0,798

6589

0,0103

0,194

16032

-0,00398

0,614

16032

-0,00355

0,654

15931

-0,00103

0,897

16032

-0,00205

0,795

16032

0,0663

0,0000857

3500

0,0597

0,00000124

6589

0,0598

3,68Е-14

16032

-0,0161

0,041

16032

-0,00634

0,424

15931

-0,0176

0,0258

16032

-0,307

0

16032

0,0157

0,352

3500

0,00974

0,429

6589

0,0104

0,189

16032

-0,00163

0,836

16032

-0,00139

0,861

15931

-0,0754 1,15Е-21 16032

-0,049

5,53Е-10

16032

0,00316

0,852

3500

0,00559

0,65

6589

0,0153

0,0528

16032

-0,00404

0,609

16032

-0,00592

0,455

15931

0,00141

0,859

16032

-0,11

3,29Е-44

16032

0,024

0,156

3500

0,0529

0,0000173

6589

0,0388

8,65Е-07

16032

-0,00925

0,242

16032

-0,0189

0,0172

15931

-0,0456

7,48Е-09

16032

-0,282

5,28Е-290

16032

-0,0199

0,238

3500

0,0077

0,532

6589

0,00504

0,523

16032

0,00546

0,49

16032

-0,00865

0,275

15931

-0,152

2,37Е-83

16032

-0,00226

0,775

16032

-0,0952

1,66Е-08

3500

-0,0491

0,0000662

6589

-0,0041

0,604

16032

-0,0017

0,829

16032

-0,0139

0,0795

15931

-0,016

0,0423

16032

-0,0283

0,000343

16032

0,116

5,65Е-12

3500

-0,0833

1,26Е-11

6589

-0,00527

0,505

16032

-0,0000542

0,995

16032

-0,0332

0,0000281

15931

-0,00171

0,828

16032

-0,135

1,31Е-65

16032

-0,279

1,29Е-63

3500

0,0978

1,74Е-15

6589

0,0307

0,000103

16032

-0,0521

4,27Е-11

16032

0,0315

0,00007

15931

-0,131

1,36Е-62

16032

-0,0572

4,24Е-13

16032

-0,0798

0,00000229

3500

-0,0335

0,00661

6589

-0,00558

0,48

16032

-0,00809

0,306

16032

-0,00161

0,839

15931

0,0227

0,00398

16032

-0,00678

0,391

16032

0,829

0

3500

0,192

7,03Е-56

6589

0,0721

6,29Е-20

16032

0,0485

8Е-10

16032

0,052

5,08Е-11

15931

0,0234

0,00301

16032

0,063

1,36Е-15

16032

0,712

0

3500

0,246

2,02Е-91

6589

-0,0696 1,15Е-18 16032

0,138

1,59Е-68

16032

-0,133

5,08Е-64

15931

0,00718

0,364

16032

0,0575

3,22Е-13

16032

0,094 0,0968 -0,0345 0,0397 -0,0405 0,00919 0,0403

2,54Е-08 3,36Е-15 0,0000128 0,00000051 3,09Е-07 0,245 0,00000033

3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

-0,741

-0,295

0,0225

-0,187

0,0444

-0,0105

-0,00187

P 0 8,66E-133 0,0044 1,50E-126 2,06E-08 0,185 0,813

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

SATURNLAT -0,466 0,861 0,552 -0,073 0,23 0,0329 0,0571

P 5,10E-188 0 0 2,05E-20 1,60E-189 0,0000315 4,61E-13

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

SATURNDIST -0,334 -0,113 0,00839 -0,0846 0,0357 -0,0632 0,0872

P 9,49E-92 2,47E-20 0,288 6,90E-27 0,00000652 1,16E-15 1,86E-28

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

URANUSLON 0,96 0,993 -0,59 0,956 -0,768 0,13 0,348

P 0 0 0 0 0 3,87E-61 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

URANUSLAT -0,716 -0,939 0,66 -0,948 0,802 -0,15 -0,353

P 0 0 0 0 0 7,48E-82 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

URANUSDIST 0,0132 0,21 -0,44 0,633 -0,57 0,143 0,0724

P 0,436 2,95E-66 0 0 0 4,20E-74 4,46E-20

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

NEPTUNELON 0,944 0,99 -0,613 0,965 -0,786 0,118 0,353

P 0 0 0 0 0 7,89E-51 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

NEPTUNELAT -0,763 -0,942 0,726 -0,989 0,875 -0,13 -0,319

P 0 0 0 0 0 1,30E-61 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

NEPTUNEDIS 0,105 0,00149 0,16 -0,141 0,0986 -0,0875 -0,399

P 5,64E-10 0,904 1,51E-92 1,16E-71 1,08E-35 1,23E-28 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

PLUTOLON 0,959 0,991 -0,623 0,965 -0,794 0,126 0,338

P 0 0 0 0 0 1,25E-57 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

PLUTOLAT 0,886 0,911 0,878 -0,835 0,926 -0,105 -0,18

P 0 0 0 0 0 2,54E-40 1,24E-116

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

PLUTODIST -0,606 -0,795 -0,0444 -0,355 0,0706 0,0792 -0,347

P 0 0 1,93E-08 0 4,40E-19 9,86E-24 0

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

NODELON 0,658 0,299 0,214 -0,187 0,346 0,00778 -0,0177

P 0 1,86E-136 5,87E-165 1,57E-126 0 0,324 0,025

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

NODEDIST 0,0136 0,14 0,0435 0,0232 0,0221 0,0185 0,000237

P 0,422 3,02E-30 3,69E-08 0,00325 0,00537 0,0192 0,976

N 3500 6589 16032 16032 15931 16032 16032

* Корреляционные связи параметров получены методом Pearson Product Moment Correlation по программе SigmaPlot: для Р<0,05 корреляционные связи являются достоверными. N - число точек по которым вычисляются коэффициенты корреляции. LON - longitude, LAT - latitude, DIST - distance.