Сейсмология

Проблема сейсмического прогноза, несомненно, по сравнению с техногенными авариями и преступностью, является не самой важной проблемой человечества. Статистика жертв землетрясений в десятки раз меньше чем жертв дорожно-транспортных происшествий. Но несомненно это самая загадочная, как теорема Ферма в математике, научная проблема, решение которой не удаётся найти много столетий, даже несмотря на развитые технологии. Скорее всего, в будущем несколько изменится сама постановка задачи - предотвращение землетрясения вместо прогноза, с помощью инициирования сброса энергии в виде серии более мелких землетрясений либо в виде перемещения эпицентра в ненаселённые районы. Такие методы пробовали разрабатывать ещё в конце 20 века. … Классическая постановка задачи сейсмического прогноза состоит в определении времени и места будущего землетрясения. Известно, что механическая энергия долгое время накапливается в земной коре, но вот какие именно причины приводят в её высвобождению, то есть что является триггерным, или спусковым, механизмом, до сих пор точно не известно. В противном случае методы прогноза были бы уже разработаны и действовали в промышленном масштабе. Известно влияние быстрых изменений атмосферного давления на сейсмичность [3]. Ещё известные сейсмологи начала 20 века допускали связь сейсмичности с быстрым изменением внешних сил, связанных с атмосферным давлением. Так, «Б. Б. Голицын предполагал вполне возможным, что такое быстрое изменение величины внешней силы и является тем последним импульсом, который окончательно нарушает малоустойчивое состояние равновесия внутренних слоёв земли и вызывает тем самым тектоническое землетрясение [3]. Но ведь эту фразу можно отнести не только к изменению атмосферного давления, но и к воздействию космических гравитационных сил! Однако сама по себе идея о непосредственной зависимости землетрясений от скорости изменения сил не получила дальнейшего развития в сейсмологии 20 века, видимо, тогда воздействие космических объектов считали недостаточным для влияния на землетрясения, а происхождение землетрясений стали объяснять столкновением и движением литосферных плит. Конечно, большая сейсмичность наблюдается именно в местах тектонических разломов. Однако на самом деле движение тектонических плит лишь создаёт напряжённые участки неустойчивости, чувствительные к другим факторам. Сам же момент начала землетрясения никогда невозможно будет вычислить заранее, зная только о характере движения плит. А к факторам, нарушающим неустойчивое равновесие, в первую очередь можно отнести скорость изменения внешних сил. В том числе и гравитационных сил, воздействующих на Землю со стороны космических тел, в первую очередь Луны и Солнца. Естественно, расстояние до этих тел остаётся примерно одинаковым так как орбиты близки к круговым, но в результате суточного вращения Земли сила, направленная к космическому объекту, как векторная величина меняется достаточно быстро, так же быстро для каждой точки поверхности меняется и её вертикальная проекция. Понятно, что изменение вертикальной проекции этой силы создаёт колебания дополнительных напряжений в коре. Для формализации описания этих процессов автор статьи ввёл в 1992 г. понятия инверации движения, планетарной инверации, инверационного пояса планеты. Инверационная теория землетрясений возникла не на пустом месте, а является органическим продолжение и творческим развитием некоторых идей 20 века, в частности идеи Б. Б. Голицына, приведённой выше. Здесь уместно поставить вопрос так: а не является ли связь сейсмичности с колебаниями вертикальной проекции гравитационных сил определяющей, а с суточными вариациями атмосферного давления лишь совпадением? Возможны по меньшей мере два различных подхода к задаче прогнозирования землетрясений, которые являются взаимодополняющими. Первое - создание физической модели процессов, теории землетрясений. Второе - построение систем прогноза на основе некоторых обнаруженных закономерностей, пока не получивших объяснения. В частности, инфракрасное излучение, колебания магнитного поля, изменения в ионосфере и другое. Существуют новые обнаруженные закономерности - колебания электромагнитного поля, инфракрасное излучение за некоторое время до землетрясения. НЕДЕТЕРМИНИРОВАННОСТЬ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ НЕВОЗМОЖНОСТЬ ТОЧНОГО ДОЛГОВРЕМЕННОГО ПРОГНОЗА В сейсмологии 20 века, да и в современной тоже, множество исследований сконцентрировано на изучении внутренних процессов в земной коре, моделировании их и т.д.. Предполагается, что таким образом может быть разработана модель землетрясений и далее получены методы прогноза землетрясений. О влиянии внешних факторов, таких как фазы Луны или солнечная активность, в принципе известно, но такое впечатление что они сейчас не считаются определяющими. Однако Земля не является изолированной системой в космосе, ни гравитационно (так как постоянно подвергается приливным воздействиям со стороны Луны и Солнца), ни в электромагнитном смысле, так как любая вспышка на каком-либо участке фотосферы солнца немедленно отражается на колебаниях магнитного поля Земли. Предположим на секунду, что на Землю не действуют никакие силы и поля. В этом случае, изучив строение коры, можно было бы надеяться на построение теории, которая могла дать возможность заранее на большой период рассчитать перераспределения энергии и была бы гипотетическая возможность составить прогнозы землетрясений, например, на несколько месяцев с указанием даты, времени и места конкретного землетрясения. Однако даже такие методы расчёта сейчас ещё не разработаны. Но на самом деле, как уже было отмечено, Земля – не изолирована от внешних воздействий. Понятно, что колебания магнитного поля, вызываемые процессами на Солнце, сразу отражаются на электропроводности и прочих свойствах пород земной коры и порождают сейсмические процессы. То есть сейсмические процессы на Земле сами по себе не являются детерминированными. Поэтому даже если будет построена полная теория землетрясений, и мы достоверно будем знать, что происходит в очаге землетрясения, то для прогноза землетрясений на сколько-нибудь значимый период времени потребуется знание информации обо всех процессах на Солнце за этот же период. То есть должна быть решена задача предсказания конкретных солнечных вспышек и подобных явлений, которая аналогична прогнозу землетрясений в том смысле что требуется рассчитывать все энергетические потоки, только уже не для недр планеты, а для недр звезды. Такая задача ещё более сложна. Кроме того, нужно будет по рассчитанным процессам на Солнце достоверно вычислить, в каких точках Земли и в какое время они приведут к зарождению сейсмического процесса. Итак, на пути к точному долговременному прогнозу получаем по меньшей мере три ещё не решённые задачи: 1. Проблема вычисления процессов в земной коре. 2. Проблема вычисления процессов на Солнце. 3. Проблема вычисления места и времени землетрясения, к которому приводят конкретные вспышки на Солнце. На данный момент не решена ни одна из этих проблем. Можно сначала ОТДЕЛИТЬ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ, такими например являются приливные воздействия Луны и Солнца. Эти параметры можно рассчитывать на большой период времени, также как солнечные или лунные затмения. Однако кроме приливных воздействий есть фактор влияния солнечной активности. Известны периодические закономерности активности Солнца в целом, но не конкретные факты, которые произойдут в заданную минуту через несколько месяцев. Таким образом, составление календарей предстоящих землетрясений на сколько-нибудь значительный период с указанием конкретного места и времени скорее всего так и останется невозможным. По крайней мере до того, как наука сможет в мельчайших деталях предсказывать все процессы на Солнце в каждой точке его поверхности. Невозможность решения проблемы сейсмического прогноза в глобальном смысле связана во многом именно с тем, что она имеет решение не в рамках исследования коры планеты, а только в рамках более сложной задачи - предсказания всех процессов внутри солнца, приводящих к усилению солнечной активности. Необходимо конкретизировать постановку задачи прогноза землетрясений, не надеясь на то что она может быть решена в глобальном смысле – получение точных прогнозов на большой промежуток времени практически невозможно, так как сталкивается с непредсказуемыми причинами влияния, лежащими за пределами системы «Земля - Луна». Составляя долгосрочные вероятностные прогнозы, основанные на циклических закономерностях, что тоже необходимо, нужно в первую очередь уделить большое внимание изучению предвестников землетрясений с целью получения точных краткосрочных прогнозов. Более глобальную задачу, видимо, ставить пока невозможно. Необходимо создание единой системы полного мониторинга и анализа всех известных краткосрочных предвестников. Все сейсмостанции должны быть объединены в единую сеть наподобие Интернет, чтобы любая информация могла мгновенно обрабатываться. Создание такой системы реально в ближайшие годы. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДВЕСТНИКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ Предлагается систематизировать предвестники землетрясений на основе характера их причинно-следственных взаимосвязей с землетрясениями. Классификация предполагает три вида предвестников, которые нужно исследовать отдельно. Также некоторые идеи по методике исследования самих предвестников, кроме простого статистического сбора информации. Проект создания единой всемирной аналитической сети по регистрации предвестников. Несмотря на большое количество так называемых предвестников землетрясений, до настоящего времени не выработан сколько-нибудь удовлетворительный метод прогноза на их основе. В качестве предвестников регистрировались электромагнитные явления – свечение в атмосфере, изменения в ионосфере, колебания силы тяжести, аномальное поведение животных, инфразвук и многое другое. Проблема в том, что никакой из предвестников не регистрируется в 100% случаев землетрясений. С другой стороны, подобные явления регистрировались и при отсутствии землетрясений. Поэтому об однозначной причинно-следственной взаимосвязи того или иного явления с землетрясением ни в одну, ни в другую сторону говорить нельзя, а следовательно, пока и не удалось создать систему надёжного прогноза на их основе. Механизмы взаимосвязи почти всех предвестников с самими землетрясениями также до конца ещё не изучены. Можно лишь предположить, что большинство явлений, относящихся к предвестникам, связаны с землетрясениями лишь косвенным образом. Полная классификация предвестников также отсутствует. Предлагается ввести классификацию всех предвестников землетрясений по признаку причинности явления. Условно предвестники можно разделить на три типа: 1. Процессы, являющиеся непосредственной причиной землетрясения (причинные предвестники). Особенность их в том, что практически отсутствуют их видимые проявления. К этому типу явлений можно отнести механическую инверацию и изменения магнитных полей вследствие солнечной активности. 2. Процессы, являющиеся следствием зарождающегося землетрясения (порождённые предвестники). Такие явления в основном имеют краткосрочный характер. Однако НАХОЖДЕНИЕ НАДЁЖНЫХ ПРЕДВЕСТНИКОВ, ЯВЛЯЮЩИХСЯ ПРЯМЫМ СЛЕДСТВИЕМ ЗАРОЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ, ЯВЛЯЕТСЯ САМЫМ ПЕРСПЕКТИВНЫМ для краткосрочного прогноза землетрясений. 3. Процессы, являющиеся следствиями тех же причин, что приводят к землетрясениям, но непосредственно не связанные с землетрясением (косвенные, или сопутствующие предвестники). Такие предвестники в основном ненадёжны. Два различных следствия одного и того же процесса, такие как землетрясение и предвестник, могут иметь весьма слабую корреляцию так как они напрямую причинно не взаимосвязаны. Следует отметить, что при всём многообразии предвестников, ОСНОВНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ, НАДЁЖНО ПРЕДВЕЩАЮЩИМИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ, МОГУТ БЫТЬ ТОЛЬКО САМИ ПРИЧИНЫ ЕГО ВОЗНИКНОВЕНИЯ - ВЕДЬ ОНИ И ПО ВРЕМЕНИ ПРОИСХОДЯТ ЗАВЕДОМО РАНЬШЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ, И ОБЯЗАТЕЛЬНО С НИМ ВЗАИМОСВЯЗАНЫ! поэтому исследования нужно концентрировать именно в этом направлении. Постепенно эта мысль должна стать доминирующей во всех сейсмологических исследованиях. Порождённые предвестники, являющиеся следствием начала землетрясения, также важны. Но из явлений, порождаемых землетрясением, к предвестникам можно относить только те, что происходят раньше, чем сейсмические волны достигают земной поверхности. В противном случае предвестниками они не являются. Здесь можно упомянуть, в частности, инфразвук. Все остальные явления, происходящие в период землетрясений и косвенно связанные с причинами, порождающими землетрясения, очень ненадёжны и вряд ли приведут когда-нибудь к решению проблемы сейсмического прогноза. Несмотря на всю практическую важность предвестников, их нельзя рассматривать изолированно от аналогичных явлений, происходящих уже во время и после момента землетрясения. Только тогда картина исследуемых явлений будет полной. Методология исследований в области предвестников землетрясений не должна ограничиваться только статистической регистрацией предвестников. Например, известно много фактов об аномальном поведении животных перед землетрясениями. Однако нельзя ограничиваться только тем, чтобы, наблюдая за поведением животных, составлять прогнозы. Главное здесь в том, что если что-то отражается на биологических существах, значит перед землетрясениями происходят ИЗМЕНЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, которые людьми не ощущаются. Тогда, исследовав это влияние и выявив такие параметры, их вполне можно регистрировать приборами и уже на этом строить краткосрочный прогноз. Видимо, именно такой должна быть стратегия исследований в этом направлении. Вообще, необходимо создать единую систему регистрации и анализа предвестников землетрясений. Сейсмостанции должны быть объединены в единую информационную сеть аналогично Интернету, а вся информация - обрабатываться автоматизированным аналитическим компьютерным центром, который будет выдавать прогнозы на наиболее вероятные сейсмические события, одновременно накапливая базу данных о взаимосвязях предвестников и землетрясений. Создание такой системы – далеко не фантастика, а реальная необходимость ближайших лет. Ведь сейсмическая активность за последнее десятилетие возросла в несколько раз и причины, приведшие к такому факту, до конца не изучены. Не исключено, что Земля сейчас находится в фазе долговременного усиления сейсмической активности. ОТСУТСТВИЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ МОДЕЛИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И ОЧАГА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ Современная сейсмология стремится к построению единой модели землетрясений. А возможна ли в принципе такая модель? Землетрясение нельзя рассматривать как отдельно взятый процесс, землетрясения – это внешние следствия совершенно разных по своей природе процессов. Получается, что одним и тем же словом "землетрясение" мы называем совершенно разные явления. Корреляция с солнечной активностью и с литосферными приливами свидетельствует о том, что существуют по меньшей мере два базисных механизма, под влиянием которых происходят землетрясения. Это сброс накопленной механической энергии и термическое электроразрядное расширение. На самом деле процессов гораздо больше. Процессы совершенно разной природы и порождённые разными причинами могут приводить к появлению сейсмических волн. Например: 1. Сброс накопленной механической энергии; 2. Термическое расширение при подземном электроразряде, обусловленном колебаниями магнитного поля при повышении солнечной активности; 3. Сдвиг литосферных плит и образование трещин в породах; 4. Подземные ядерные взрывы; 5. Выброс магмы через трещины в коре в районах вулканической активности. Единой модели, как и единого предвестника этих процессов не существует. Каждое явление должно рассматриваться отдельно. Они порождаются различными факторами и им соответствуют различные явления. Нужно постепенно стремиться к описанию всех возможных моделей процессов, приводящих к землетрясениям, одновременно понимая, что единой модели землетрясения в природе нет и в принципе быть не может. Также, например, волны в океане образуются за счёт разных процессов – ветра, приливов, подводных извержений вулканов (цунами). Все эти волны имеют разный характер происхождения, поэтому какая-либо «единая модель» образования волны отсутствует. Аналогичное утверждение скорее всего применимо и для сейсмических волн. Итак, совершенно разные процессы внешне проявляются как землетрясения. В этом причина того, что долго не удавалось построить единую модель очага или разработать универсальный метод предсказания землетрясений. Универсальных моделей и методов просто не могло быть. Тектонические, вулканические, инверационные и электроразрядные землетрясения вызваны различными причинами. Всего же явлений, сопровождающихся землетрясениями могут быть более десяти различных видов. Таким образом, спор о том, какая модель землетрясений правильная а какая нет, не имеет смысла. Взаимодействуют несколько моделей, и разные землетрясения могут быть вызваны разными причинами. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ – ТОЛЬКО ПОБОЧНОЕ ЯВЛЕНИЕ БОЛЕЕ ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ. Не вся накапливаемая энергия выходит на поверхность в виде сейсмических волн. Количество энергии, приходящейся на них, незначительно для энергетического баланса в целом, а сейсмические волны могут появляться, а могут и не появляться в ходе перераспределения энергии. В виде землетрясений проявляется всего 0,5% энергии подземных процессов, поэтому для природы в целом они носят незначительный характер. Поэтому иногда "предвестники" могут наблюдаться и при отсутствии землетрясения. Следовательно, правильно будет рассматривать землетрясение или серию землетрясений ТОЛЬКО КАК ПОБОЧНОЕ ЯВЛЕНИЕ процессов, происходящих в земной коре и мантии. Землетрясение ошибочно было бы всегда рассматривать как некоторое кульминационное явление. Это скорее не какое-то центральное, уникальное явление, к которому приводят те или иные процессы, а лишь одно из побочных следствий, в общем-то, разрушительное только для многоэтажных зданий и не очень разрушительное для природы. Другие побочные следствия, которые могут иногда происходить, обычно и называются предвестниками. Кроме того, процессы, приводящие к землетрясению, в момент самого землетрясения не заканчиваются. Они влияют на земную кору и в период отсутствия землетрясений, постепенно изменяя её структуру и определяя будущее развитие сейсмических процессов в данном районе.

Математические модели прогнозирования Кейлис-Борока, предуп, реждение землетрясений., Космическое влияние, на сейсмичность Зем-, ли.

20