УДК 550.343
СИНОДИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ И СИНХРОНИЗАЦИЯ ВРЕМЕН ВОЗНИКНОВЕНИЯ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ1
© 2010 г. И. Н. Тихонов
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, 693022 Поступила в редакцию 18.12.2008 г.
Осуществлен поиск статистически значимых (на уровне значимости <0.05) периодичностей, синхронизирующих возникновение сильных мелкофокусных (к < 100 км) землетрясений в восьми наиболее сейсмоактивных районах Земли. В качестве изучаемых периодичностей рассмотрены синодические периоды планет Солнечной системы (Меркурия, Венеры, Марса и Юпитера), а также период прецессии лунной орбиты. В пяти из восьми регионов установлено наличие статистически значимых результатов для периода Т « 780 суток, отвечающего синодическому периоду планеты Марс. В двух регионах значимыми оказались лунный цикл и период Меркурия. Эти результаты не находят своего объяснения за счет возмущающего влияния на Землю гравитационных и приливных сил, действующих со стороны других планет. Значимые периодичности использованы при составлении на 2004—2009 гг. прогноза наиболее вероятных интервалов времени возникновения сильных землетрясений в четырех районах: Камчатки, Южных Курил, северо-востока Японии и желоба Нанкай.
ВВЕДЕНИЕ
Как известно, в Солнечной системе силы гравитационного взаимодействия Земли с планетами наиболее велики для Солнца и Луны. Значения приливных сил, действующих на Землю, также максимальны для Луны и Солнца [22]. Поэтому учеными разных стран издавна ведется поиск влияния именно этих небесных тел на сейсмический режим Земли [1, 3, 15, 17, 31]. В результате удалось обнаружить ряд периодичностей, коррелирующих с процессами на Солнце, в частности, с солнечной активностью, на периодах Т = 11, 22, 80—90 лет [7, 12, 18, 26, 27, 34]) и с периодом обращения узлов лунной орбиты Т0 = 18.613 лет, его долями и кратными, а также фазами Луны [5, 6, 10, 23—25, 31].
В [3] показано, что рассмотрение совместного гравитационного воздействия Солнца и Луны приводит к формуле, содержащей не два, а три слагаемых. Из них первые два отвечают упругим энергиям лунного и солнечного приливов в отдельности, а третье слагаемое обусловлено совместным влиянием данных астрономических объектов. Выражение для упругой энергии приливов на Земле с учетом третьего слагаемого имеет вид [3]:
E = e-
m
M
' M
m+-mmp-c cos Sms)
rs rMrS
Здесь гм и г5 — расстояния между центрами масс Земли и Луны и Солнца, соответственно. тм и
Публикуется в дикуссионном порядке
mS — массы Луны и Солнца. e2 — коэффициент упругости. P2 — полином Лежандра, а Sms — угол между геоцентрическими радиус-векторами Луны и Солнца.
Оказалось, что именно третье слагаемое играет основную роль в корреляции времени возникновения сильных землетрясений с датами экстремальных значений упругой энергии, запасенной в суперпозиции приливов.
В данной публикации, являющейся продолжением работы [20], предпринята попытка выявления влияния попеременного сближения с Землей наиболее близких к ней планет: Меркурия, Венеры, Марса и Юпитера. Скептически настроенный читатель заранее скажет, что подобная попытка обречена на неудачу, сославшись на соотношение приливооб-разующих сил планет. Действительно, согласно [22], лунное приливное воздействие в 2.17 раз превосходит солнечное, а максимальные приливные силы трех планет: Венеры, Юпитера и Марса на 4—5 порядков уступают величине солнечного приливного воздействия. Для Меркурия приливная сила еще меньше. Однако мы не знаем механизмов взаимодействия космических факторов с литосферой Земли, а также не знаем, носят ли они линейный или нелинейный характер, поэтому предлагаемое исследование, на наш взгляд, вполне оправдано.
В дополнение к вышесказанному проводилась также проверка влияния на сейсмичность лунного цикла Т0 = 18.613 лет, то есть, периода прецессии лунной орбиты. Этот вопрос уже исследовался ранее в [6, 10, 23—25, 31]. Необходимость дополнительного изу-
-
1
чения была обусловлена тем, что нами рассматривались либо другие сейсмоактивные регионы, либо те же регионы, что и у других авторов, но с другими границами и другими выборками данных каталогов.
В ходе проведенного нами исследования впервые выявлены новые статистически значимые периодичности, синхронизирующие возникновение сильных сейсмических событий в отдельных районах Земли, соответствующие периодам обращения двух планет: Марса и Меркурия. На основе циклич-ностей для первой планеты составлен долгосрочный (на 2004—2009 гг.) прогноз интервалов времени, в течение которых наиболее вероятно возникновение сильных землетрясений в четырех сейсмоактивных районах.
Сближение каждой из планет Солнечной системы с Землей повторяется в среднем через свой определенный период, называемый синодическим. Это промежуток времени, в течение которого тело Солнечной системы, двигаясь по своей орбите, возвращается при наблюдении с Земли в прежнее положение относительно Солнца. Строго говоря, синодический период планеты есть промежуток времени между двумя последовательными одноименными конфигурациями ее орбиты. Планета с внутренней по отношению к Земле орбитой находится ближе всего к Земле в момент нижнего соединения и дальше всего — в момент верхнего соединения. В эти моменты Земля, планета и Солнце находятся на одной прямой ее орбиты. Планета с внешней по отношению к Земле орбитой сближается с Землей в момент противостояния и максимально удаляется от нее в момент соединения. В обеих конфигурациях три небесных тела также находятся на одной прямой. Перечислим средние синодические периоды планет в сутках: 115.88 (Меркурий), 583.92 (Венера), 779.9 (Марс), 398.85 (Юпитер) [21].
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Для выявления периодичностей будем следовать методике, предложенной в [6], суть которой заключается в отображении времен возникновения землетрясений, взятых из каталога, на кольцо, то есть, на полуинтервал [0, 1) с отождествленными концами. С этой целью для любого заданного цикла рассчитывается значение условной фазы цикла 0 (0 < 0 < 1) на дату возникновения сильного толчка. В нашей задаче это сводится к вычислениям по следующим формулам:
0 = (г - г0)/Т, если г - г0 > 0;
0 = (т + (г - г0))/т, если г - г0 < 0,
где г - юлианская дата землетрясения; г0 - юлианская дата сближения планеты с Землей (нижнего соединения или противостояния), ближайшая к дате землетрясения; Т - текущее значение синодического периода.
В случае лунного цикла за нуль фазы принимается, также как и в [6], юлианская дата (г0) некоторого определенного прохождения восходящим узлом орбиты Луны точки весеннего равноденствия. Заметим, что в качестве начальной даты г0 в статье [6] использовалась дата 10 апреля 1727 г.
В результате такого отображения получаем распределение точек (сейсмических событий) по кольцу, которое используется далее в задаче проверки гипотезы Н0 о равномерности данного распределения Ш = F0 против альтернативы Н1 : Ш Ф Ш0. В [6] предложено использовать для этой цели критерий Куипера [13, 32], являющийся аналогом критерия Колмогорова-Смирнова [4].
Критерий Куипера недостаточно мощный, поэтому в тех случаях, когда оценки вероятности находятся вблизи уровня значимости, для контроля использован биномиальный критерий, обладающий большей мощностью. При этом возникает необходимость разбиения рассматриваемого полуинтервала [0, 1) на области сгущения и разрежения точек (землетрясений) с последующим определением вероятности Р* наблюдать полученное распределение двух типов областей:
^т чЙ -т
Р* = Спр (1 -р) ,
где п - количество событий в выборке, т - число событий, попавших в области сгущения, р - суммарная относительная длина областей сгущения.
В работе [6] отмечено, что эту оценку вероятности напрямую использовать нельзя. Поскольку она получена в результате произвольного выбора областей сгущения, постольку требуется коррекция ее
л
путем умножения на поправочный множитель Ск, где к - число разбиений, а I - число областей сгущения. Обозначим скорректированную вероятность через Р.
Для исключения эффектов группирования сильных землетрясений обработка данных велась не по исходным каталогам, а по выборкам кластеров землетрясений. В работе [6] в кластеры объединялись сейсмические толчки, возникшие во временном окне не более года, на взаимном удалении, сопоставимом с размерами очага. Для данных, используемых нами, временное окно оказалось гораздо более узким: даты событий в кластерах различались, как правило, лишь на несколько дней и в редких случаях - на 1-2 месяца. Моментом образования кластера считалось время в очаге сильнейшего события.
При отображении точек на кольцо следует учитывать вариации синодического периода относительно его среднего значения Тср, чтобы исключить погрешности в определении фазы за счет этого фактора. По нашим оценкам относительные погрешности за счет вариаций синодического периода не должны превышать 11.4% - для Меркурия, 0.7% -для Венеры, 8% - для Марса, и 1.8% - для Юпитера.
Для исключения данных погрешностей отображение каждого сейсмического события производилось на длину соответствующего ему текущего периода Т.
Данные о датах противостояния Марса за 1901— 1980 гг. были взяты из монографии [14], а о последующих датах с 1982 г. до 2000 г. — из Астрономических календарей [2] и Интернета. Для других планет даты нижнего соединения или противостояния брались либо из Астрономических календарей [2], либо рассчитывались по специальной программе.
СЕЙСМОАКТИВНЫЕ РАЙОНЫ И КАТАЛОГИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
В настоящей работе рассмотрено 8 наиболее сейсмоактивных областей земного шара: Камчатка, Южные Курильские о-ва, две области в Японии, Алеутские о-ва, Перу и Эквадор, Среднее Чили, Се-веро-Анатолийский разлом (Турция). Территории данных районов определялись следующим образом. Камчатский район включал землетрясения Курило-Камчатской зоны, расположенные севернее 50° с. ш. Район Южных Курильских о-вов составила территория вблизи о-вов Уруп, Итуруп и Кунашир. Область восточнее о-вов Хоккайдо и Хонсю была ограничена с севера 44° с.ш., а с юга — стыком о. Хонсю с Бонинской дугой. Район Нанкайског
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.