научная статья по теме ВОЗМУЩЕНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ИОНОСФЕРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАД СЕЙСМОАКТИВНЫМИ РАЙОНАМИ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ (ОБЗОР) Химия

Текст научной статьи на тему «ВОЗМУЩЕНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ИОНОСФЕРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАД СЕЙСМОАКТИВНЫМИ РАЙОНАМИ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ (ОБЗОР)»

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2015, том 34, № 10, с. 40-43

ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ

УДК 550.3

ВОЗМУЩЕНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ИОНОСФЕРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НАД СЕЙСМОАКТИВНЫМИ РАЙОНАМИ ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ (ОБЗОР)

© 2015 г. О. В. Золотов

Мурманский государственный технический университет E-mail: ZolotovO@gmail.com Поступила в редакцию 11.12.2014

В статье представлен обзор исследований квазиэлектростатических возмущений в ионосфере над сейсмоактивными районами, и показана его актуальность. Приведены основные характеристики возмущений по данным спутников INTERCOSMOS-BULGARIA-1300 и DEMETER. Возмущения наблюдаются во всех компонентах (Ex, Ey, Ez) квазиэлектростатического поля, в околоэпицентраль-ной и магнитоспряженной к ней областях от нескольких минут до десятков часов до и после сейсмического события. Они составляют 1—26 мВ/м по величине и >1—20° по пространству. Обнаружены ночное доминирование возмущений и зависимость их амплитуды от магнитуды землетрясения и глубины залегания его гипоцентра.

Ключевые слова: электростатическое поле, ионосферные предвестники землетрясений, ионосфера.

DOI: 10.7868/S0207401X15100131

1. ВВЕДЕНИЕ

Последние десятилетия ведутся активные исследования предвестников сильных сейсмических событий в различных параметрах ионосферной плазмы, в особенности полного электронного содержания (ПЭС — количество электронов в столбе единичного сечения от поверхности до высоты пролета спутника или иной эталонной высоты) ионосферы как единственного параметра, обеспечивающего глобальные и непрерывные данные в режиме почти реального времени.

В настоящей работе детально не обсуждаются выявленные особенности наблюдавшихся перед сильными землетрясениями возмущений ПЭС ионосферы (заинтересованный читатель может найти соответствующие дискуссии, например, в работах [1—9]). Все эти особенности могут быть объяснены в рамках электромагнитного механизма осуществления связи системы "литосфера—атмосфера—ионосфера". Намгаладзе [10] выдвинул гипотезу вертикального [ЕВ]-дрейфа плазмы Б2-слоя ионосферы как основного физического механизма формирования сейсмогенных возмущений ПЭС. Методом численного моделирования была проверена эффективность предложенного механизма, получены оценки требуемых величин (и пространственных распределений) электрических полей и соответствующих им токов сейсмического происхождения. Тем не менее ряд исследовате-

лей высказываются скептически в отношении такого подхода, не отрицая, по-существу, полученного результата — оценок требуемых в ионосфере сейсмогенных полей и токов, но подвергая сомнению сам использовавшийся в работах [11—17] подход к моделированию эффектов от проникающих через нейтральную атмосферу воздействий сейсмической природы. Уточним: в работах [11—13] после решения уравнения для электрического потенциала вносилось дополнительно сейсмогенное возмущение электрического поля; в последующих работах [14—17] задавались втекающие (вытекающие) токи на нижней границе ионосферы. В результате основная критика сводилась к тому, что эти поля и токи не имеют под собой физического обоснования, а все полученные результаты могут рассматриваться как математические упражнения, полученные из неверных исходных положений; должны быть надежные подтверждения существования таких полей и токов в ионосфере по данным инструментальных средств наблюдений. Дополнительно оппонентов поддерживало то, что большинство авторов, придерживающихся гипотезы об электромагнитном механизме формирования ионосферных предвестников землетрясений в ПЭС ионосферы, ссылаются обычно лишь на работу [18] и/или работы [19—21] (см., в [22, 23]). Таким образом, стала очевидна необходимость обобщить имеющиеся публикации, сообщающие о сейсмогенных возмущениях квазистатических электрических

ВОЗМУЩЕНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ИОНОСФЕРНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

41

полей в ионосфере. Из настоящего обзора исключены работы, касающиеся возмущений в пульсациях электрического поля (нас интересуют возмущения, которые влияют на [ЕВ]-дрейф, т.е. возмущения электростатических или квазиэлектростатических полей).

2. СПУТНИКОВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ

2.1. Спутник mTERCOSMOS-BUWARIA-B00 (INTERCOSMOS-22)

В работе [18] Чмырев с соавт. сообщали о возмущениях вертикального квазистатического электрического поля амплитудой 3—7 мВ/м (в диапазоне частот 0.1—8 Гц) и пульсациях магнитного поля на частоте 1 Гц амплитудой 3 нТл на высотах ~800 км (параметры орбиты спутника ШТЕЯС08М08-ВиЬ0АША-1300: перигей — 825 км, апогей — 906 км, наклонение — 81.2°). Возмущения Ez регистрировались примерно в 17:38 иТ над эпицентром землетрясения с магнитудой М = 4.8 и примерно в 17:35 иТ в магнитосопряженной области, их размер составил 1°—1.5° вдоль меридиана. Приведенные оценки получены на основе анализа данных одного пролета спутника; остальные пролеты этого спутника были слишком далеко от положения эпицентра землетрясения.

В работе [19] Гоушева с соавт. сообщали о возмущениях амплитудой до ~7 мВ/м горизонтальных компонент квазистатического электрического поля за несколько дней или часов до и после землетрясений для низких и средних широт, а также об увеличениях ионной плотности. Исследовался период 12.08.1981-30.12.1981. Для анализа было отобрано 10 сейсмических событий, в работе данные приведены для четырех из них. Выводы сделаны для землятрясений с магнитудой М = 5.6-5.9, имевших место преимущественно в областях суб-дукции.

В работах [20, 24] Гоушева с соавт. приводят данные об аномальных увеличениях амплитуд (~2-25 мВ/м) компонент квазистатического электрического поля за 30 мин - 4 ч до и после среднеширот-ных землетрясений. Возмущения компонент Ex, Ey и Ez составили 10, 14 и 25 мВ/м соответственно. Возмущенные области были смещены относительно положения эпицентра землетрясения к северу, их размеры составили >5°-20°. В ряде случаев наблюдались возмущения ионной плотности. Результаты приведены для периода 16.09.1981-01.10.1981, данные представлены для шести землетрясений магни-тудой М = 5.1-5.9.

В работах [25-27] Гоушева с соавт. сообщали о вариациях вертикальной компоненты квазистатического электрического поля для различных широтных секторов. Полярные широты: 1) возмущение Ez ~ 26 мВ/м за 33 ч до землетрясения, возмущенная область смещена к северу относи-

тельно положения эпицентра; 2) Ez ~ 15 мВ/м за 31 мин до землетрясения (над эпицентральной областью) и 10 мВ/м через 58-59 ч после него. Средние широты: возмущение Ez ~ 15 мВ/м за 89 ч до землетрясения со смещением к северу от эпицентра; ~15 мВ/м через 43 ч после землетрясения в области эпицентра. Низкие и экваториальные широты: 1) возмущение Ez ~ 5-10 мВ/м за 12 ч до землетрясения со смещением к югу от положения эпицентра; 2) Ez ~ 10 мВ/м за 32-33 ч до землетрясения со смещением возмущенных областей к северу (в Северном полушарии - к югу). Результаты приведены для периода 22.08.1981-27.11.1981, данные представлены для 12 землетрясений маг-нитудой М = 5.0-6.9.

В работе [21] Гоушева с соавт. приводят результаты исследований возмущений вертикального квазистационарного электрического поля Ez в ионосфере, наблюдавшихся в период 14.08.198120.09.1981. Анализировались данные 26 орбит и 73 землетрясений, сообщается о 52 положительных эффектах - из них 27 до (25 имели место в ночное время и 2 - днем) и 25 после землетрясений, о ночном доминировании аномалий, зависимости величины Ez от магнитуды землетрясения и глубины залегания его гипоцентра. Возмущения проявлялись в форме увеличенных значений Ez ~ 18 мВ/м как в околоэпицентральной, так и в магнитосопряжен-ной к ней областях.

В работе [28] Гоушевой с соавт. приведены результаты исследований возмущений вертикального квазистационарного электрического поля Ez в ионосфере для 106 (слабых, умеренных и сильных) землетрясений. Анализировались данные 36 орбит над сейсмогенными источниками в 39 сейсмоактивных зонах. Сообщается, что возмущения Ez ~ ~ 2-18 мВ/м характерны для источников, расположенных в области мобильных структур плит.

Изучался период 17.08.1981-19.12.1981, отбор проводился по следующим критериям: 1) ночные наблюдения; 2) 15 дней до и после землетрясений для областей с высокой сейсмической активностью и 5 дней до и после для спокойных в сейсмическом смысле регионах; 3) угловое расстояние между ближайшей точкой орбиты и проекцией положения эпицентра землетрясения на ионосферные высоты - не более 20°; 4) для спокойных и очень спокойных условий (среднее ^ < 3). Аф-тершоки и форшоки не рассматривались. Сделаны следующие выводы: 1) обнаружены возмущения Ez ~ 2-18 мВ/м для 77 землетрясений (41 до и 36 после); возмущений от 28 землетрясений не обнаружено (12 до и 16 после); 2) возмущения Ez ^ 2-10 мВ/м имели место за 4-5 дней до и после изолированных слабых и средних землетрясений; 3) Ez ^ 10-12 мВ/м за 12-13 дней до и после сильных землетрясений; 4) аномалии в случае

42

ЗОЛОТОВ

средних землетрясений обнаружены только для неглубоких событий (глубина залегания гипоцентра — 100—119 км); 5) зона возмущения расположена над околоэпицентральной областью, амплитуда возмущения возрастала в момент реализации основного удара; 6) возмущения Ez в северном полушарии смещены к Югу, а в южном — к Северу.

2.2. Спутник DEMETER

Жанг с соавт. в работе [29] сообщают о наблюдавшихся возмущениях амплитуды ионосферных электрических полей ~3—5 мВ/м в полосе частот до 0.5 Гц для случая Вэньчуаньского землетрясения магнитудой M = 8.0 12 мая 2008 г. в Китае. Анализировались только ночные данные для исключения эффектов солнечной освещенности, отбирались орбиты, находящиеся на удалении не более чем 2000 км от положения проекции эпицентра землетрясения за месяц до и после рассматриваемого события.

Жанг с соавт. исследовали в работе [30] три компоненты вектора квазистатического электрического поля E (в полосе частот ~0.1—15 Гц): обнаружены возмущения амплитуды в диапазоне 1.5— 16 мВ/м; величина большинства возмущений не превосходила 10 мВ/м. Для 10 из 27 землетрясений аномальные возмущения электрического поля обнаруживались за один день до события. В трех из 17 случаев для индонезийского ре

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 «Химия»