Из эпицентра предстоящего землетрясения испускается электромагнитное излучение, возникающее из-за механических перемещений подземных пород. Частотный спектр излучения довольно широк, однако достигнуть радиационного пояса Земли, пройдя практически без потерь сквозь земную кору и атмосферу, может только излучение в диапазоне частот ~ 0,1-10 Гц. Достигнув нижней границы радиационного пояса Земли, электромагнитное излучение взаимодействует с захваченными в нём электронами и протонами. Во взаимодействии активно участвуют частицы, привязанные к магнитным силовым линиям, проходящим через эпицентр предстоящего землетрясения. Если частота осцилляций частиц между зеркальными точками совпадёт с частотой сейсмического электромагнитного излучения, взаимодействие приобретает квазирезонансный характер, проявляющийся в изменении углов отражения захваченных частиц.
Если в зеркальной точке эти углы становятся отличными от 90°, это вызывает снижение зеркальной точки, сопровождаемое высыпанием частиц из радиационного пояса. Из-за долготного дрейфа захваченных частиц волна высыпания (уход частиц вниз) огибает Землю и вдоль магнитной широты, на которой расположен эпицентр предстоящего землетрясения, образуется кольцо высыпания. Кольцо может просуществовать 15-20 мин, пока все частицы не погибнут в атмосфере.
Следующую группу геофизических явлений или предвестниками землетрясений, которые могут дать указания к прогнозу момента землетрясения, составляют:
- ионизация атмосферы и появление поляризационных зарядов на поверхности почвы [95, с. 274-275];
- магнитные явления [96, с. 41-42];
- изменение электропроводимости [97, с. 41-42];
- изменение эманации инертных газов и водорода [95, 96, 97, 98];
- изменение концентрации солей в грунтовых водах [98, с. 41];
- изменение уровня грунтовых вод;
- акустические явления;
- наклоны земной поверхности [90, с. 41].
Их появление или изменение указывает на началопроцессов, которые предшествуют наступлению структурных или катастрофических изменений окружающей среды. Перечисленная выше группа геофизических явлений вызывает проявление аномальных геофизических полей, которые определяют возможную зону катастрофических процессов. Эти аномальные геофизические поля в свою очередь действуют на физиологическое состояние всех живых организмов в целом, а у человека могут вызвать даже кратковременные психические расстройства [67].
На измерении этих предвестников основан ряд методов прогнозирования землетрясений и других опасных природных явлений.
Локальное изменение гравитационной постоянной
Выявлена связь между изменением локального показателя гравитационной постоянной и проявлением сейсмически опасных явлений [19]. Ю. В. Антонов и С. В. Слюсарёв исследовали влияние землетрясений на изменение вертикального градиента силы тяжести Vzz и выявили ряд закономерностей и зависимостей:
наличие 3-х и 31-дневной периодичности при изменении составляющей Vzz;
совпадение времени проявления землетрясения с периодом резкого уменьшения значений Vzz.
Наличие периодичности при изменении составляющей Vzz они объясняют связью с собственными колебаниями Земли и её динамическим состоянием. Для краткосрочного прогноза землетрясений они предлагают использовать следующие установленные зависимости по вариациям Vzz:
- вариации Vzz связаны с собственными колебаниями Земли и полностью отражают её динамическое состояние;
- землетрясения приурочены к периодам резкого уменьшения значений Vzz, а за несколько дней до них происходит резкое увеличение амплитуды короткопериодной составляющей вариаций;
- за несколько часов до землетрясения изменяется форма и характер самих колебаний, которые резко отличаются от непрерывных синусоидальных колебаний [67, с. 44].
В другой работе отмечается, что до сих пор гравитационную постоянную G не удаётся измерить с достаточно высокой точностью, так как её величина подвержена сильным флуктуациям [75].
Станции прогнозирования землетрясений, использующие этот гравиметр, регистрируют особые трёхмерные гравитационные аномалии, возникающие в среднем за 3-7 дней перед сильными землетрясениями.
Эти аномалии порождаются в результате прохождения под станциями тектонических волн (волн напряжений), излучаемых очагами готовящихся сильных землетрясений, в момент, когда напряжения в них доходят до критических значений. Эти волны перемещаются с очень низкой скоростью, в среднем от 30 км/ч на континентах и до 120 км/ч в земной коре океанов. Волны напряжений низкочастотны, и их период варьирует в среднем от нескольких часов до двух суток, в результате чего их не могут регистрировать сейсмические станции.
Станции ATROPATENA регистрируют прохождение этих волн с большой разницей во времени, что позволяет следить за их движением и, как утверждает учёный, с достаточно высокой точностью рассчитывать местоположение области эпицентра ожидаемого землетрясения.
Глобальное и локальное изменение интенсивности хода времени. Суточную неравномерность хода времени в первую очередь связывают с неравномерностью угловой скорости вращения Земли, вызванной неравномерным смещением и колебанием земной оси. Однако ряд учёных, проводивших локальное и глобальное измерение хода времени, отмечают наличие глобального и локального отклонения хода времени, которое не может быть объяснено только этим явлением. С. Э. Шноль исследовал и сопоставлял отклонение хода времени и скорость различных химических и биохимических реакций [81, 85]. Затем он расширил пространственный масштаб этих исследований и обнаружил ряд интересных закономерностей. Для этих исследований он, совместно с другими учёными, использовал радиоактивные препараты и специальные детекторы. Он измерял альфа-активность 239Pu в Москве, в МИФИ, а они - бета-активность разных изотопов, скорость реакции АК+ДХФИФ, скорость движения частиц латекса в электрическом поле в Пущино.
С. Э. Шноль на основе этих результатов сделал следующие выводы: «разброс результатов» последовательных во времени измерений - неуничтожимое проявление фундаментальных свойств нашего мира. Этот «разброс» является следствием флуктуации пространства - времени, происходящих вследствие движения объекта в неоднородном гравитационном поле; спектр амплитуд разброса результатов - тонкая структура соответствующих гистограмм - не зависит от природы процесса и определяется только характером флуктуации пространства - времени, происходящих при вращении Земли вокруг своей оси и её движении по околосолнечной орбите; амплитуда этого разброса различна для процессов разной природы и зависит от многих обстоятельств, свойств и характера взаимодействий изучаемых объектов.
Эти выводы косвенно соответствуют исследованиям изменения гравитационной постоянной в связи с переходом через сектора межпланетного магнитного поля и изменениям разностной частоты двух кварцевых генераторов, определяемой интенсивностью хода времени.
Экспериментальные исследования изменения локального (буквально, точечного) хода времени при динамических процессах и, в частности, разрушения конструкционных материалов при силовом нагружении, провёл В. Вейник [65]. Он разработал методологию и разнообразные технические средства для контактных и дистанционных измерений изменения хода времени, а также провёл ряд экспериментов.
Волновая модель наведённой сейсмичности и мега-катастроф
За последнее время увеличивается число аномальных землетрясений в районах, где отсутствуют геофизические условия для их возникновения. Невозможно объяснить повторные землетрясения с увеличенной магнитудой после сильных землетрясений, когда должна была произойти разрядка тектонической напряжённости.
Исследования частоты и географического распределения землетрясений дали основания выдвинуть гипотезу, что значительный вклад в инициирование сейсмической активности вносит наведённая сейсмичность, и её основной причиной являются медленные сейсмические волны, имеющие скорость порядка 1 700 км/ч и менее. Для подтверждения этой гипотезы были проведены следующие исследования [27, 31, 32, 34].
В основу исследования были приняты следующие гипотезы:
- каждое последующее землетрясение является следствием предыдущих землетрясений;
- основным механизмом высвобождения накопленной тектонической напряжённости и энергии является приток и взаимодействие волновой энергии, выделяемой при землетрясениях и перераспределяемой в литосфере, гидросфере и атмосфере Земли;
- землетрясение генерирует не только известные P- и S-волны, но и пакет медленных сейсмических волн (SS-волн), которые по своим свойствам являются и вихрями и уединёнными волнами, или солитонами одновременно.
Их можно называть как вихревыми солитонами, так и волновыми вихрями. Они довольно близки к солитонам Россби, проявляющимся в атмосферных процессах, но имеют отличия [81].
Исследование частотно-временных и пространственно-волновых закономерностей возникновения землетрясений проводилось по анализу частоты откликов «событие (воздействие) - отклик» на фиксированных интервалах времени и дальности от эпицентра предшествовавшего землетрясения [82]. Для расчётов использовалась база данных Американской геологической службы за период 2000-2010 гг. [83].
Если считать, что произошедшее землетрясение индуцирует последующее и проанализировать частотно-временной спектр землетрясений с магнитудой от 4-5М и более (3 577 землетрясений), то он напоминает кардиограмму сердца человека с частотой пульса 1,8-2,2 суток. Он незначительно сбивается по изменениям фаз Луны, и в частности, новолуния и полнолуния, а также при повышении солнечной активности и сдвигах земной оси.
В основу исследования были приняты следующие гипотезы:
- каждое последующее землетрясение является следствием предыдущих землетрясений;
- основным механизмом высвобождения накопленной тектонической напряжённости и энергии является приток и взаимодействие волновой энергии, выделяемой при землетрясениях и перераспределяемой в литосфере, гидросфере и атмосфере Земли;
- землетрясение генерирует не только известные P- и S-волны, но и пакет медленных сейсмических волн (SS-волн), которые по своим свойствам являются и вихрями и уединёнными волнами, или солитонами одновременно.
Их можно называть как вихревыми солитонами, так и волновыми вихрями. Они довольно близки к солитонам Россби, проявляющимся в атмосферных процессах, но имеют отличия [87].
Исследование частотно-временных и пространственно-волновых закономерностей возникновения землетрясений проводилось по анализу частоты откликов «событие (воздействие) - отклик» на фиксированных интервалах времени и дальности от эпицентра предшествовавшего землетрясения [36]. Для расчётов использовалась база данных Американской геологической службы за период 2000-2010 гг. [77, 78].
Если считать, что произошедшее землетрясение индуцирует последующее и проанализировать частотно-временной спектр землетрясений с магнитудой от 4-5М и более (3 577 землетрясений), то он напоминает кардиограмму сердца человека с частотой пульса 1,8-2,2 суток. Он незначительно сбивается по изменениям фаз Луны, и в частности, новолуния и полнолуния, а также при повышении солнечной активности и сдвигах земной оси.
На основе представленного исследования можно сделать следующие выводы:
1. В проявлении волновой наведённой сейсмичности основную роль играют медленные сейсмические волны SS-волны, являющиеся по своим свойствам вихревыми солитонами, а их взаимодействие вносит основной вклад в инициирование сейсмической активности.
2. Представленная волновая модель волновой наведённой сейсмической активности, как проявление эффекта возврата колебательной активности, показывает близкую аналогию с реальными сейсмическими процессами.
3. Учёт в сейсмических процессах проявления эффекта даёт следующие возможности: определить источник (эпицентр) сейсмической волновой энергии, инициировавший землетрясение; определить скоростные параметры SS-волн, географические зоны риска и ожидаемое время возникновения новых землетрясений; уточнить глубину очага землетрясения; разработать методику и требования к мониторингу для краткосрочного прогноза зон риска возникновения землетрясений за менее чем 7 суток и затем уточнять до суток и часов по мере возрастания угрозы; может дать объяснение случаев аномальных землетрясений в районах, где сейсмической активности не должно быть, но где произошла встреча и суммирование энергии SS-волн из нескольких источников - эпицентров землетрясений.
4. Решение перечисленных выше возможностей невозможно без создания специальных технических средств мониторинга и регистрации подхода и характеристик SS-волн.
5. Учёт свойств наведённой сейсмичности позволит повысить достоверность прогноза других природных, техногенных и биолого-социальных катастроф, являющихся следствием активизации сейсмических процессов.
Волновая сейсмическая модель инициирования мега-катастроф основана на следующих условиях:
1. Катастрофа системы - это нарушение устойчивого равновесия, которое происходит при изменения внутренних системных процессов, активизации «памяти» прошлого состояния системы и экстремумов внешних влияющих факторов или воздействий, включая первые, вторые и последующие производные их параметрических функций.
2. Катастрофа любого рода возникает не сразу, а имеет продолжительный период «подготовки» или формирования, и это можно выявить по прогнозу глобальной активности и локальным проявлениям - предвестникам и изменениям в окружающей среде за несколько суток до катастрофы.
3. Основной причиной инициирования и масштаба катастрофы любого вида являются сильные землетрясения с магнитудой более 4-5М и глобальное перераспределение выделившейся сейсмической энергии, но для её реализации необходимы соответствующие локальные условия и энергетическая напряжённость.