ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ, 2007, том 71, № 4, с. 608-610
УДК 550.343.6 (571.66)
СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И ГЛОБАЛЬНАЯ СЕЙСМИЧНОСТЬ ЗЕМЛИ
© 2007 г. С. Д. Одинцов1, Г. С. Иванов-Холодный1, К. Георгиева2
E-mail: sodin@izmiran.ru
Представлены результаты изучения характера и возможной последовательности причинно-следственных связей от источника возмущения на Солнце до отклика в литосфере в диапазоне периодов от нескольких суток до 11-летнего цикла солнечной активности. Показано, что максимум сейсмической энергии, выделившейся из очагов землетрясений в 11-летнем солнечном цикле пятен приходится на фазу спада цикла и опаздывает относительно максимума солнечного цикла на 2 года. Установлено, что максимум количества землетрясений имеет прямую корреляцию с моментом внезапного увеличения скорости солнечного ветра.
ВВЕДЕНИЕ
Успешное решение проблемы прогноза землетрясений во многом зависит от степени изученности общих физических закономерностей, управляющих процессами возникновения землетрясений. Одной из таких закономерностей может быть солнечная активность, которая оказывает влияние на земные процессы через различные составляющие переменного солнечного излучения. В [1, 2] А.Д. Сытинский показал наличие некоторых факторов, свидетельствующих о влиянии резких изменений солнечной активности на атмосферные и литосферные процессы. К настоящему моменту изучение таких закономерностей проводится на прямых сопоставлениях по времени вариации солнечных процессов с количеством произошедших землетрясений, а также с сейсмической энергией, выделившейся из очагов землетрясений как для отдельных регионов, так и для всей Земли [3]. В настоящей работе проведен аналогичный анализ на основе новых экспериментальных данных. Были проанализированы данные о сейсмических событиях [4] и выделившейся при этом энергии из очагов землетрясений на всем земном шаре в период с 1900 по 2000 г. Эти данные непосредственно сопоставлены с циклами солнечной активности и приходом в околоземное пространство внезапного увеличения скорости высокоскоростного солнечного ветра.
ЦИКЛЫ СОЛНЕЧНОЙ И СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
Вековые изменения в солнечной активности хорошо известны. Это так называемый цикл Глейсс-
1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Троицк.
2 Лаборатория солнечно-земных воздействий Болгарской академии наук г. София, Болгария.
берга [5]. В геомагнитной активности также присутствуют вековые изменения (например, вариация индекса аа) [6]. Этот индекс за период с 1868 г. по настоящее время показывает, что его долгосрочные изменения коррелируют с долгосрочными изменениями солнечной активности (числами Вольфа) [6].
В [7] были изучены долговременные изменения сейсмической активности в средиземноморском регионе на временном отрезке в семь столетий. Исторические данные о землетрясениях были взяты из каталога древних землетрясений в этом регионе вплоть до X столетия [8]. В каталоге информация собрана по древним книгам и хроникам о землетрясениях и цунами, вызванных сейсмическими событиями. Для оценки вариаций солнечных пятен этого периода были использованы результаты работы Шове [9], где он для построения графика вариации солнечных пятен выбирал значения максимума, что считается более надежным. Таким образом, рассчитанный коэффициент корреляции между изменениями солнечной активности и количеством землетрясений был равным 0.47. Если принять во внимание, что обе изучаемые кривые основаны на косвенных оценках и отрывочных записях, то этот коэффициент вполне достаточен для того, чтобы в первом приближении дать оценку, что сейсмическая активность для средиземноморского региона на столь длинном интервале наблюдений имеет устойчивую связь с солнечной активностью.
Для того чтобы изучить вариации сейсмических событий за 11-летний солнечный цикл, был использован каталог сильных землетрясений, причем события брались с величиной 7 или более баллов [10]. Также был использован каталог солнечных пятен [11] за период с 1972 по 2004 г. Таким образом, в обработку вошли 21-й, 22-й полные циклы и 23-й на фазе роста. Анализ картины пове-
СОЛНЕЧНАЯ АКТИВНОСТЬ И ГЛОБАЛЬНАЯ СЕЙСМИЧНОСТЬ ЗЕМЛИ
609
дения сейсмических событий строился методом наложения эпох и приведен на рисунке а. Здесь по горизонтальной оси отложены годы относительно максимума солнечных пятен. Пунктирная кривая представляет собой усредненные за почти три цикла вариации солнечных пятен. Непрерывная кривая выражает усредненное число землетрясений за год. На кривой поведения сейсмических событий видны два максимума. Один максимум совпадает с максимумом солнечных пятен и второй максимум выявляется на фазе спада солнечной активности и приурочен к третьему году после максимума солнечной активности. Таким образом, получен еще один факт существования зависимости катастрофических землетрясений от солнечной активности, а именно, что большинство крупных землетрясений на Земле происходит на фазе спада солнечной активности. Также отметим и период некоторого сейсмического затишья, который наблюдается после минимума солнечной активности.
А.Д. Сытинский [1, 2] также обнаружил, что время катастрофических землетрясений для магнитуд более 6.5 баллов по шкале Рихтера совпадает со временем прибытия в околоземное пространство высокоскоростного солнечного ветра.
Чтобы проверить эту гипотезу, мы за интервал в 27 лет (с 1973 по 2000 г.) идентифицировали 307 случаев прихода высокоскоростного солнечного ветра. Причем за время прибытия такого солнечного ветра мы брали момент внезапного увеличения его скорости (как минимум скачок по скорости должен быть не менее 100 км • с-1 и в течение не более 1 сут) при скорости солнечного ветра более 500 км • с-1. На рисунке б показан график среднего ежедневного числа землетрясений за сутки (сплошная кривая, магнитуда более 5.5 баллов), причем эти значения выбирались как на день внезапного увеличения скорости высокоскоростного солнечного ветра (день 0, указан пунктиром), так и на каждый из четырех дней до этого дня и четырех дней после него. Из рисунка б следует, что день внезапного увеличения высокоскоростного солнечного ветра характеризуется заметным максимумом числа землетрясений, как и следующий день после его, т.е. максимум количества землетрясений имеет прямую корреляцию со скачками скорости высокоскоростного солнечного ветра.
Также мы изучили вариации энергии, выделившейся при землетрясениях за 11-летний цикл солнечной активности в диапазоне с 1900 по 2000 г. Для численного расчета выделившейся энергии была взята известная формула
Усредненное за год Усредненная кривая
солнечных пятен 140
log E = 11.8+1.5 M.
(1)
Здесь Е - энергия (в Дж), М - магнитуда землетрясения. Для того чтобы вскрыть картину поведения этой сейсмической энергии в зависимости от фазы цикла солнечной активности, нами анализирова-
число землетрясении 23
max 1
22 а 21 20 19 18 17
-3-2-10 1 2 3 4 Годы относительно максимума солнечных пятен
Усредненное за день число землетрясении (относительные единицы)
1.2
120 100 80 60 40 20 0
1.1
1.0
6 ,
1 1 1 1 -"- Среднее 1 1 1 1
сутки-4 сутки-2 сутки 0 сутки+2 сутки+4 сутки-3 сутки-1 сутки+1 сутки+3
Энергия
землетрясении, 1015 Дж 38
34
30
26
22
18
14
10
Число солнечных пятен 140
120 100 80 60 40 20 0
-3-2-1012345 Годы
а - среднее число землетрясений с магнитудами более
7 единиц по шкале Рихтера (сплошная кривая) и солнечная активность (среднее количество чисел Вольфа, пунктирная кривая); б - среднее ежедневное число землетрясений (сплошная кривая) на день прибытия высокоскоростного солнечного ветра (сутки 0), на день до прибытия (сутки - 1) и на день после прибытия высокоскоростного солнечного ветра (сутки + 1) соответственно и т.д.; вертикальная пунктирная линия означает день прибытия высокоскоростного солнечного ветра; в - выделившаяся сейсмическая энергия (сплошная кривая, усредненная за год) и 11-летний усредненный цикл солнечной активности (пунктирная кривая) за период с 1900 по 2000 г., по горизонтальной оси отложены годы цикла.
ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ФИЗИЧЕСКАЯ том 71 < 4 2007
610
ОДИНЦОВ и др.
лись ряды данных по сильным землетрясениям (более 5 баллов). Методом наложения эпох рассчитывалась средняя выделившаяся энергия предварительно определенная для каждого события по формуле (1). Усреднение было сделано по времени девяти солнечных циклов, и затем была рассчитана средняя годовая энергия землетрясений.
На рисунке в представлен график выделившейся сейсмической энергии (сплошная кривая) и 11-летний цикл солнечной активности (тоже полученный усреднением по девяти солнечным циклам). По горизонтальной оси отложены годы цикла. По левой вертикальной оси приведены абсолютные значения энергии землетрясений, по правой вертикальной оси - усредненные числа солнечных пятен. Из рисунка в следует, что максимум сейсмической энергии, выделившейся из очагов землетрясений в обобщенном 11-летнем солнечном цикле, приходится на спад цикла и опаздывает от максимума солнечного цикла на 2 года.
ДИСКУССИЯ И ВЫВОДЫ
На настоящий момент имеется много научных работ, изучающих внешние источники, влияющие на процессы возникновения землетрясений. В основном эти работы связаны и обсуждают гравитационные воздействия Солнца, Луны на сейсмические процессы в Земле [12-14]. Однако, например, в [15] было показано, что корреляция землетрясений с приливами и отливами не является достаточной. Следовательно, одним из возможных механизмов для сильных землетрясений может быть принята не гипотеза приливного механизма, а солнечная активность, которая может приводить к изменению в атмосферной циркуляции, которая в свою очередь нарушает сохраняющийся баланс давления на земную кору. Таким подтверждением гипотезы о существовании внешнего пускового механизма является и [16].
Основные результаты работы сводятся к следующему: общая сейсмичность Земли зависит от фазы 11-летнего цикла солнечной активности, а время катастрофических землетрясений зависит от активных процессов на Солнце, которые через воз-
мущение межпланетной среды и приход выс
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.