научная статья по теме ДИНАМИКА КОРОНАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ МАСС, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И НИЗКОЭНЕРГИЧНЫХ ИОНОВ В 2107-М КЭРРИНГТОНОВСКОМ ОБОРОТЕ ВО ВРЕМЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 11 МАРТА 2011 Г Геофизика

Текст научной статьи на тему «ДИНАМИКА КОРОНАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ МАСС, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И НИЗКОЭНЕРГИЧНЫХ ИОНОВ В 2107-М КЭРРИНГТОНОВСКОМ ОБОРОТЕ ВО ВРЕМЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 11 МАРТА 2011 Г»

ГЕОМАГНЕТИЗМ И АЭРОНОМИЯ, 2015, том 55, № 4, с. 440-444

УДК 523.62-726

ДИНАМИКА КОРОНАЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ МАСС, ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И НИЗКОЭНЕРГИЧНЫХ ИОНОВ В 2107-м КЭРРИНГТОНОВСКОМ ОБОРОТЕ ВО ВРЕМЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ 11 МАРТА 2011 г. © 2015 г. К. Г. Иванов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН), г. Москва, г. Троицк e-mail: kivanov@izmiran.ru Поступила в редакцию 13.01.2015 г. После доработки 03.03.2015 г.

В 2107-м кэррингтоновском обороте, перед землетрясением магнитудой M = 9 Тохоку 11 марта 2011 г., обнаружено, что: 1. За ~4 сут до него наблюдались простые сильные выбросы (не Гало). 2. В течение ~4 сут наблюдался чрезвычайно плотный поток низкоэнергичных заряженных солнечных частиц диапазона 50—200 кэВ, резко прекратившийся с началом землетрясения. 3. В крупномасштабном открытом магнитном поле Солнца наблюдалась двухсекторная структура с динамическим равновесием секторного и субсекторного взаимодействий, ассоциированных с корональными выбросами массы типа Гало и Парт Гало. Дана качественная интерпретация наблюдений, основанная на предположении об усилении глобальной атмосферной электрической цепи.

DOI: 10.7868/S0016794015040057

1. ВВЕДЕНИЕ

Предположение, что причины мощного землетрясения Тохоку 11 марта 2011 г. с магнитудой М = 9 имеют космическую природу, первоначально было высказано в работе [Иванов, 2013] на основании косвенных аргументов, а именно:

— 17—22 марта 2010 г., в самом начале фазы роста 24-го цикла солнечной активности (ноябрь 2009 г.—август 2010 г.), в крупномасштабном открытом магнитном поле Солнца (КОМПС) возник сектор, одновременно с которым на Земле наблюдались 27-дневная периодичность с началом и концом при прохождении этого сектора: мощное извержение вулкана в Исландии и ин-жекция из Земли тепловых нейтронов на Камчатке. Именно при прохождении этого сектора через год произошло землетрясение М = 9 Тохоку.

— Одновременно с развитием этого сектора на следующем кэррингтоновском обороте 1—6 апреля возникла первая очень большая солнечно-земная буря 24-го цикла.

Обнаруженная в статье [Иванов, 2013] 27-дневная периодичность земных геофизических явлений стала основанием для последующей работы [Иванов и Харшиладзе, 2014], посвященной событиям лета 2012 г., в которой эти явления были сгруппированы по 27-дневным солнечным оборотам. Аналогичным образом были сгруппированы моменты сильных землетрясений на Земле и корональных выбросов массы типа Гало и Парт

Гало на Солнце. В этой статье было показано, что даты землетрясений лета 2012 г., будучи расположены по соответствующим оборотам Солнца 2123—2127, образуют четыре дискретные изолированные друг от друга группы с 30-дневной периодичностью землетрясений в каждой группе. На Солнце моменты землетрясений соответствовали четырем группам дискретных кэррингто-новских долгот четырехсекторной структуры КОМПС. Вблизи каждого момента землетрясения были обнаружены мощные корональные выбросы масс (КВМ) типа Гало и Парт Гало. Было также обнаружено, что моменты землетрясений и начала КВМ приблизительно совпадали, несколько опережая или отставая друг от друга. Это могло означать, что у землетрясений и корональ-ных выбросов Солнца есть какая-то внешняя общая причина. Предположение, что это может быть влияние Юпитера, было подтверждено тем, что в мае-июне 2012 г., когда Солнце оказалось между Юпитером и Землей, фиксировалось существенное уменьшение силы землетрясений на Земле.

Цель этой статьи — сопоставить с землетрясениями всевозможные корональные выбросы 2107-го кэррингтоновского оборота во время землетрясения М = 9 2011 г. Тохоку:

— простые КВМ с энергией ~1027—1031 эрг (раздел 3);

— космические лучи и низкоэнергичные ионы (раздел 4);

— КОМПС Гало и Парт Гало (раздел 5).

2. ДАННЫЕ И МЕТОДЫ

1. Среднесуточные значения энергии простых корональных выбросов (SOHO/LASCO CME Catalog) сопоставлены с вариациями среднесуточных значений энергии 576-ти землетрясений, полученных из магнитуд, превышающих 5, http:// earthquake.usgs.gov/earthquakes/.

2. Вариации среднечасовых значений концентрации солнечных космических лучей (ACE Solar Isotope Spectrometer (SIS) для регистрации ионов с энергиями более 10 МэВ); ACE Electron Proton Alpha Monitor (EPAM) для измерения направления и энергии низкоэнергичных протонов 0.48-0.97 МэВ; ионов 47-65 кэВ, 112-187 кэВ, 310-580 кэВ, 1080-1910 кэВ, 0.540-0.765 МэВ, 0.765-1.22 МэВ, 1.22-4.9 МэВ; протонов с энергиями более 10 МэВ.

3. КОМПС с корональными выбросами Гало и Парт Гало с межсекторной и субсекторной структурами.

3. СОПОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАЦИЙ СРЕДНЕСУТОЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЭНЕРГИИ ПРОСТЫХ КВМ Ес И СРЕДНЕСУТОЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЭНЕРГИИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ Ее В 2107-м КЭРРИНГТОНОВСКОМ ОБОРОТЕ

ВО ВРЕМЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ТОХОКУ

Это сопоставление представлено на рис. 1.

1. Тенденция увеличения Ес и Ее соответственно к середине и к концу оборота 2107.

2. Тенденция запаздывания Ее относительно Ес.

3. Точное значение запаздывания между максимальным простым КВМ с началом в 20:12:05 8 марта 2011 г. и энергией 1.3 х 1031 эрг и землетрясением M = 9 Тохоку с началом в 05:46:24 11 марта 2011 г. равнялось 57 ч 34 мин 19 с.

Сопоставление выявило логичное соотношение между самым мощным простым КВМ и его сателлитами, с одной стороны, и самым мощным землетрясением M = 9 и его сателлитами в 2107-м кэррингтоновском обороте, с другой стороны, достаточное для предположения, что между ними существует физическая связь.

Этот вывод относительно землетрясения Тох-оку с вышеприведенной аргументацией делается впервые.

4. ВАРИАЦИИ СОЛНЕЧНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ И НИЗКОЭНЕРГИЧНЫХ ИОНОВ В ОБОРОТЕ 2107 ВО ВРЕМЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ ТОХОКУ

На рисунке 2а—и даны соответственно вариации протонов в диапазоне энергий 0.48-0.97 МэВ; ионов 47-65 кэВ, 112-187 кэВ, 310-580 кэВ, 10801910 кэВ, 0.540-0.765 МэВ, 0.765-1.22 МэВ,

32

31

30

29

28

27

р н р

рррр рр РРР

Л

log Ec Л 32

- 31

ш

г-

1_П

30

29

- 28

15

10

27

28 2520.02.2011 г.

log Es 26

25

24

Л

23 22 21

15

10

28 2520.02.2011 г.

20

Рис. 1. Вариации среднесуточных значений энергии: а - простых СМЕ; б - землетрясений.

1.22—4.9 МэВ; протонов солнечных космических лучей с энергиями Н> 10 МэВ. Момент начала землетрясения указан вертикальной штриховой линией.

Обнаружено, что перед землетрясением произошел КВМ с чрезвычайно большой концентрацией п самых низкоэнергичных ионов с энергиями 47—65 кэВ и 112—187 кэВ от п ~105 и резко уменьшающейся до п ~103 при 310—580 кэВ и далее до п ~ 100 при 1.22-4.9 МэВ.

Этот КВМ возник за ~4 сут и практически резко прекратился с началом землетрясения.

Мы предполагаем, что обнаруженное в 2107-м кэррингтоновском обороте сочетание мощного КВМ с его резкой релаксацией в момент начала землетрясения Тохоку и последействие с многосуточной плавной релаксацией - суть единое уникальное для 24-го цикла явление.

а

5

5

442

ИВАНОВ

п, 1/см2 ■ MeV

0

20.02

0

25.02

0

01.03

0

05.03

0

10.03

0

15.03.2011 г.

10

5 ь

10

103

4

0

20.02

0

25.02

0

01.03

0

05.03

0

10.03

0

15.03.2011 г.

105 104 103 102

10

0

20.02

0

25.02

0

01.03

0

05.03

0

10.03

0

15.03.2011 г.

10000 1000 100

10 1

0

20.02

0

25.02

0

01.03

0

05.03

0

10.03

0

15.03.2011 г.

0

20.02

0

25.02

0

01.03

0

05.03

0

10.03

0

15.03.2011 г.

Рис. 2. Вариации среднечасовых значении концентрации: а — протонов; б, в, г, д, е, ж, з — ионов; и — солнечных космических лучей.

а

п, 1/см 2 81еу MeV 10000

1000

100

10 1

10000.0 1000.0

100.0 10.0 1.0 0.1

Ионы 0.540-0.765 М^

0 0 0 0 20.02 25.02 01.03 05.03 00 10.03 15.03.2011 г. , ж

г 0.765-1.22 МеУ к_

: 1 III 1 1

0

20.02

И, М^

100

10 =

0

25.02

0

01.03

0

05.03

0

10.03

0 0 0 0 0 20.02 25.02 01.03 05.03 10.03

0

15.03.2011 г.

з

0

15.03.2011 г. и

0 0 0 0 0 0 20.02 25.02 01.03 05.03 10.03 15.03.2011 г

18.02-17.03.2011 г.

Рис. 2. Окончание.

е

1

5. СЕКТОР КОМПС В 2107-м КЭРРИНГТОНОВСКОМ ОБОРОТЕ, МЕЖСЕКТОРНОЕ И СУБСЕКТОРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ; КВМ ТИПА ГАЛО И ПАРТ ГАЛО

На рисунке 3 изображен сектор КОМПС с субсекторной структурой Ф мкс: 1—2.24 х 1021; 3—(—8.27 х 1021 ); 4-(-2.43 х 1021 ); 5—(—1.41 х х 1021 ); 6—(—9.38 х 1021 ); 7-(-3.08 х 1021), а также моменты Парт Гало 18 февраля в 05:48; 24 февраля в 04:48; 25 февраля в 20:48; 26 февраля в 20:54; 3 марта в 06:12 и 20:57; 7 марта в 14:48 и 20:00 (Гало); 8 марта в 04:12; 9 марта в 23:00; 11 марта в 18:12 и 20:12.

В межсекторном и субсекторном взаимодействиях имелись соответственно 7 полюсов т+7 = = Ф+7/2я; т-6 = Ф-6/2я; т-5 = Ф-5/2я; ...

Магнитное взаимодействие трубок открытого поля происходит на границах и сводится к взаимному отталкиванию и пересоединению.

В итоге имеем:

т27/г47 - т26/г46 = 8 х 1036-6 х 1035 ; т26/г46-т25/г46.5 = 1036-3.8 х 1034 ; т25/г45 - т23/г 45.3 = 4 х 1036-2 х 1036 ; т23/г43 - т22/г 43.2 = 2 х 1036-2 х 1036,

где г7, г 6 ... - расстояния до границ.

444

ИВАНОВ

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330

Рис. 3. КОМПС 2107: секторная и субсекторная структуры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7; моменты корональных выбросов типа Halo (сплошная вертикальная линия) и Partial Halo (прерывистые).

6. ОБСУЖДЕНИЕ

Можно предложить концепцию возникновения землетрясений на основании вышеизложенного. Ключевой результат на рис. 2а, б — колоссальное число заряженных частиц, как можно предполагать, резко увеличивающих поле глобальной атмосферной электрической цепи (ГЭЦ), создающее напряжения в земной коре, порождающее землетрясения [Roble, 1985].

Как принято считать, до сих пор нет ответа на вопрос о природе землетрясений [http://earth-quake.usgs.gov/earthquakes/]. Тупиковая ситуация в современной науке осознается многими [Род-кин, 2014]. Так, на конференции в Иркутске в Институте земной коры СО РАН прозвучал вопрос: "А не слишком ли малы тектонические напряжения, чтобы ломать сотни километров земной тверди при землетрясениях? Известно же, что все оценки тектонических напряжений много — в десятки, сотни и даже тысячи раз — м

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геофизика»