ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2015, № 2, с. 171-175
= ДИСКУССИИ
УДК 550.348+550.385+550.343
О ВЫСОКОШИРОТНЫХ МАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСАХ КАК ПРЕДВЕСТНИКЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
© 2015 г. Н. А. Костерин, В. А. Пилипенко
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: nikita.kosterin@gmail.com;pilipenko_va@mail.ru Поступила в редакцию 02.05.2014 г.
По мнению авторов [Зотов и др., 2013] ими найдена новая разновидность магнитных предвестников землетрясений. Этим предвестником являются высокоширотные магнитные импульсы, часть которых, по мнению авторов, возбуждается в земной коре в периоды подготовки землетрясений. Нами более подробно рассмотрено событие 3 мая 1988 г., которое в работе [Зотов и др., 2013] приведено в качестве характерного примера, когда на обсерватории Мирный (Антарктика) было зарегистрировано импульсное квазипериодическое возмущение, которое авторы относят к предвестнику произошедшего примерно через 3 часа всплеска выделенной на земном шаре сейсмической энергии. Анализ данных сети антарктических станций показывает, что этот магнитный импульс является локализованным возмущением и никак не может генерироваться в эпицентре будущего землетрясения.
DOI: 10.7868/S0002333715020052
ВВЕДЕНИЕ
Активно ведущиеся в настоящее время поиски электромагнитных предвестников землетрясений показали возможность существования нескольких типов аномалий в ультра-низкочастотном (УНЧ) диапазоне (от мГц до Гц) за несколько часов—дней перед сейсмическими событиями:
— повышение интенсивности шумов [Kopyten-ko et al., 2012];
— изменение спектрального состава [Hayakawa et al., 1999];
— изменение поляризационной структуры [Schekotov et al., 2006].
Эти эффекты наблюдались только для сильных землетрясений в непосредственной близости (до нескольких сотен км) от эпицентра [Hattori, 2004].
В недавней работе [Зотов и др., 2013] сообщалось об обнаружении новой разновидности магнитных предвестников землетрясений. По мнению авторов, этим предвестником являются высокоширотные магнитные импульсы (MIE — Magnetic Impulse Events), которые было предложено называть Big Magnetic Pulses (BMP). Методом наложения эпох показано, что после MIE/BMP число слабых землетрясений в мире возрастает примерно на 6% с запаздыванием 3—8 часов. По мнению авторов, часть MIE/BMP импульсов возбуждается в земной коре в периоды подготовки землетрясений.
С нашей точки зрения этот вывод является удивительным. MIE — это локализованное магнитное возмущение длительностью ~10 мин с характерным пространственным масштабом на земной поверхности порядка нескольких сотен км. Это магнитное возмущение создается локализованным продольным током, который увлекается обтекающим магнитосферу потоком плазмы солнечного ветра в ночную сторону [Pilipenko et al., 1999]. Этот двигающийся продольный ток создает вихревую систему магнитных возмущений, поэтому их еще называют распространяющимися конвективными вихрями (TCV — Traveling Convection Vortices) [Friis-Christensen et al., 1988]. TCV/MIE возбуждается импульсными или резко нестационарными процессами в области магни-тослоя — переходной области между ударной волной и магнитопаузой: локальным пересоединением межпланетного и магнитосферного магнитных полей (FTE — flux transfer events) [Lanzerotti et al., 1992], тангенциальными разрывами [Kataoka et al., 2002], скачками давления плазмы [Moretto et al., 2004], возникновением пузырей горячей плазмы [Murr and Hughes, 2003]. В отличие от глобальных импульсных магнитных возмущений, создаваемых межпланетными ударными волнами — SC и SI, MIE/TCV являются локальными возмущениями, наблюдаемыми только в дневной полусфере на высоких широтах [Korotova et al., 2002]. Поэтому какая-либо связь этих возмущений с землетрясениями, происходящими пре-
172
КОСТЕРИН, ПИЛИПЕНКО
Координаты станций
Станция Код 1еогр. широта Геогр. долгота LT = UT + ...
Мирный MIR 43.27 42.69 02:50
Девис DVS -68.58 77.97 21:59
Дюмон -Дюрвиль DRV -66.66 140.01 12:54
Мак-Мердо MCM -77.85 166.67 06:57
Ю. Полюс SPA -90.00 00.00 03:35
Мартин де-Вива AMS -37.80 77.57 03:02
имущественно на средних и низких широтах, выглядит удивительной.
Чтобы обосновать наши сомнения, мы подробно рассмотрим событие 3 мая 1988 г. (день 124), которое в работе [Зотов и др., 2013] приведено в качестве характерного примера. В этом событии на обсерватории Мирный (Антарктика) в 0630 иТ было зарегистрировано импульсное квазипериодическое возмущение с Т~ 200 с и амплитудой
~60 нТ, которое авторы относят к MIE/BMP. Это возмущение, по их мнению, было генерировано в земной коре и является предвестником произошедшего примерно через 3 часа всплеска выделенной сейсмической энергии (до 3 х 1019 эрг).
АНАЛИЗ ДАННЫХ АНТАРКТИЧЕСКОЙ
СЕТИ МАГНИТНЫХ СТАНЦИЙ
Данные сейсмического каталога PDE Геологической Службы США показывают, что всплеск выделенной сейсмической энергии в период 06— 07 UT 3 мая 1988 г. обусловлен преимущественно 3 слабыми (М = 4.3—5.3) неглубокими (H = 20— 30 км) землетрясениями на Кавказе. Эти величины магнитуд соответствуют согласно соотношению lgE = 11.8 + 1.5 Ms выделенной энергии. Если магнитный импульс действительно является предвестником или триггером произошедших землетрясений, то он должен проявиться не только на высоких широтах, но и на низких широтах, на меньших удалениях от эпицентра.
Для регистрации MIE/BMP в работе [Зотов и др., 2013] использованы аналоговые данные ст. Мирный за 1988 г. Мы рассмотрели цифровые данные других Антарктических станций, полученные через базу данных SuperMAG [Gjerloev, 2009], чтобы оценить глобальность явления. Положение выбранных станций показано на рис. 1, а их координаты даны в таблице. На наиболее близкой станции Davis (DVS) виден сильно расплывшийся и ослабленный магнитный импульс в ~06:40 UT длительностью ~12 мин (рис. 2). Импульс имеет характерную биполярную форму с амплитудой ~100 нТ. Однако на более удаленных антарктических станциях DRV, MCM, SPA этот импульс уже не проявляется. Тем более никаких магнитных возмущений не наблюдается на более низких широтах — ст. AMS в том же секторе, что и эпицентр землетрясений.
Таким образом, рассмотренные данные показывают типичную структуру магнитного импульса MIE/BMP — локализованное возмущение с масштабами не более 500 км. Трудно представить, каким образом этот импульс, локализованный только на высоких широтах, может быть связан с процессом подготовки землетрясений на низких широтах в другом полушарии.
ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Накопленные к настоящему времени результаты разрозненных наблюдений электромагнитных
А
О ВЫСОКОШИРОТНЫХ МАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСАХ
173
^AMS
Рис. 1. Карта с положением антарктических магнитных станций, данные которых использованы в работе. Географические координаты станций даны в таблице.
УНЧ предвестников нельзя считать строго обоснованными, и некоторые из них оспариваются [Thomas et al., 2009]. В частности, не подтвердились сообщения [Собисевич и др., 2009] о появлении "предвестниковых" глобальных гармонических УНЧ сигналов перед землетрясениями. Более детальный анализ показал, что они являются магнитосферными пульсациями типа Pi2 или Рс3 [Костерин и др., 2015]. С нашей точки зрения, также нельзя принять гипотезу [Зотов и др., 2013] о том, что импульсы MIE/TCV мо-
гут быть предвестниками землетрясений. Рассмотрение одного из типичных событий показывает, что этот импульс является локализованным магнитным возмущением, и уже не выделяется на удалениях более 500 км. Он никак не может генерироваться в эпицентре будущего землетрясения, и не имеет никакого к нему отношения.
Работа поддержана грантом РФФИ №13-0512091.
174
КОСТЕРИН, ПИЛИПЕНКО
ES
Q
О
si
06:00 80
60 40 20 0 20 40 60 -80 06:00 80
60 40 20 0 20 40 60 -80 06:00 80 60 40 20 0 20 40 60 -80 06:00 80
60 40 20 0 20 40 60 -80 06:00 80
60
40
20
0
20
40
60
-80 06:00
06:15
06:30
06:45
06:15
06:30
06:45
-N, nT
- -Z, nT
^ ^ - - \
06:15
06:30
06:45
06:15
06:30 Time, min
06:45
07:00 80
60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 07:00 80
60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 07:00 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 07:00 80
60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 07:00 80
60 40 20 0 -20 -40 -60 80
07:00
Рис. 2. Магнитограммы Х (Север-Юг) и Z (вертикальная) компонент по 1-мин данным станций DVS, DRV, MCM, SPA, AMS для интервала 06-07 UT 3 мая 1988 г. (постоянный уровень за этот час вычтен).
О ВЫСОКОШИРОТНЫХ МАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСАХ
175
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Зотов О.Д., Гульельми А.В., Собисевич А.Л. О магнитных предвестниках землетрясений // Физика Земли. 2013. № 6. С. 139-147.
Костерин Н.А., Пилипенко В.А., Дмитриев Э.М. О глобальных УНЧ электромагнитных сигналах перед землетрясениями // Геофизические исследования. 2015. Т. 16. № 1.
Собисевич Л.Е., Канониди К.Х., Собисевич А.Л. Ультранизкочастотные электромагнитные возмущения, возникающие перед сильными сейсмическими событиями // Докл. РАН. 2009. Т. 429. № 5. С. 668-672.
Friis-Christensen E., McHenry M.A., Clauer C.R., Vennerstrom S. Ionospheric traveling convection vortices observed near the polar cleft: A triggered response to sudden changes in the solar wind // Geophys. Res. Lett. 1988. V. 15. P. 253256.
Gjerloev J.W. A Global Ground-Based Magnetometer Initiative // EOS. 2009. V. 90. P. 230-231.
Hayakawa M., Itoh T., Smirnova N. Fractal analysis of ULF geomagnetic data associated with the Guam on August 8, 1993 // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. P. 2797-2800. Hattori K. ULF Geomagnetic changes associated with large earthquakes // TAO. 2004. V. 15. № 3. P. 329-360. Kataoka R., Fukunishi H., Lanzerotti L.J., Rosenberg T.J., WeatherwaxA.T., Engebretson M.J., Watermann J., Traveling convection vortices induced by solar wind tangential discontinuities // J. Geophys. Res. V. 107. 1455, doi:10.1029/2002JA009459, 2002.
Kopytenko Y.A., Ismaguilov V.S., Hattori K., Hayakawa M. Anomaly disturbances of the magnetic fields before the
strong earthquake in Japan on March 11, 2011 // Annals of Geophysics. 2012. V 55. № 1. P. 101-107. Korotova G.I., Sibeck D.G., Singer H.J., Rosenberg T.J. Tracking transient events through geosynchronous orbit and in the high-la
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.