Введение к работе
Актуальность теки. Одним из наиболее важных достижении современной сейсмологии стало признание того факта, что землетрясения, особенно мелкие, порождаются разломами земной коры. Действие сейсмического источника основано на аккумуляции энергии упругих напряжений и их мгновенном превращении в кинетическую энергию . Наземные наблюдения в сейсмических районах, а также лабораторные эксперименты по разрушешш горных пород доказали существование физических процессов, приводящих к появлении электромагнитных излучений во время подготовки землетрясений Среди возможных механизмов излучения электромагнитных импульсов при трещинообразовании рассматривается дипольное излучение трещин. Предполагается, что в процессе раскрытияч трещины происходит перераспределение ' заряда, в результате чего противоположные вершины трещины становятся заряженными с противоположными знаками. Среди предполагаемых механизмов генерации электромагнитных излучений называет также пьезоэлектрические, трибоэлектрические и пьезомагнитные процессы, а также, механизм электрофильтрации, предполагающий наличие циркулирующих потоков воды в системе трещин и взаимосвязанных пор внутри горного источника.многообразие явлений, .наблюдающихся перед сейсмическими событиями (подземные толчки малой силы, деформация земной поверхности, Изменение уровня боли в водоемах, свечение атмосферы и др.), приводят к выводу, что не существует единого для всех землетрясений механизма, их вызывающего.
Интенсивное развитие методов электромагнитных измерений ft последило 30 лет значительно распарило область поиска оперативных предвестников землетрясений. Активные эксперименты по воздействии на плазму, а также пассивные спутниковые, измерения значительно расширили наши знания о физических ' процессах в ионосфере и магиг эсфоро Земля, в том числе об электромагнитных явлениях в околоземной плазме, связанных с сейсмикой. Исслбдовение состояния ионосферы в периоды сейсми-
ческой активности осуществляется с использованием богатого арсенала методик: вертикальное высокочастотное и низкочастотное зондирование, метод дОплеровского сдвига, фотометрические наблюдешш и др. Среди эффектов, сопрово:хдащих подготовку землетрясения наиболее часто наблюдаются отклонения критических частот К>-слоя (Lf0F2) от средних значений, увеличение электронной плотности в 2-слое, возникновение спорадических Ет слоев, диффузность в Б-слое, появление неоднородностей в нижней ионосфере. Однако^ станции ионосферного зондирования, как правило, находятся в далеке от районов сейсмической активности. Поэтому, расстояния между очагами землетрясений и районами наблюдения этчх эффектов обычно достаточно большие и необходимы дополнительные эксперименты для подтвеждения достоверности сёйсмогенной природы наблюдаемых явлений. Кроме того, метод вертикального зондирования дает информацию о локальных параметрах ионосферы, связанных с землетрясением лишь временным фактором.
В начале 80-х годов по наблюдениям на искусственных спутниках Земли были обнаружеїш аномальные увеличения интенсивности низкочастотных излучений [/<100 кГц] на ішзіиїх и средних широтах над районами подготовки землетрясений Излучешя обычно наблюдаются за несколько часов или суток да момента главного толчка землетрясения и пороз несколько часов или суток поело лого. Учитывая, что подобные возмущения в этих областях верхней ионосфорн ' it магнитосфера в ыагштоспокойшо периода обычно ко наблюдаются, на основе статистического анализо спутшшэвих дшпшх било сделано продтшояонло о сейсмогошюм характере этих оффоктов.
Преимущество штода спутниковых измерении, состоит в том, что измерения носят глобальный характер :t дают возможность одновременно исследовать эффекты, вызванные несколькими Сейсмическими событиями. Он также дает возмо:шость оценить масштаб области еойс&огюашх возмущений в ворхиоа ионосфере. Кроме того, -он позволяет проводить сисюматмчоокке «наблюдения и, следовательно, статистический анализ даннвх, на осново которого таю показать связь моаду соесмичооной активность» - зіабшдозмами электромагнитными эффектами.
I 1
Цель работы состояла в изучении детальных ' характеристик электромагнитных излучений сейсмогенного происхождения в верхней ионосфере и магнитосфере Земли по данным, получегашм на спутнике "Интеркосмос-24" и построение теоретической модели сейсмогенчых процессов в околоземной плазме. Особое внимание уделено изучению условий генерации электромагнитных волн очень низкой частоты (ОНЧ) энергичными частицами внутреннего радиационного пояса под воздействием электромагнитных альвековских волн, проникающих с Земли,' и количественной оценке полученных эффектов.
Научная новизна работы. Впервые показано, что электромагнитные излучения сейсмогенного происхождения могут быть зарегистрированы не только над районами подготовки землетрясений, но и в достаточно удаленных по долготе точках, которые по шроте близки к шроте землетрясения. Указано на различие частотного диапазона сейсмогенных излучений над зонами землетрясений и в удалении точках. Показано, что вероятность наблюдения электромагнитных излучений, предшествующих моменту главного толчка, выше, чем вероятность наблюдения всплесков излучения после него.
Построена модель взаимодействия косых УНЧ (ҐОООО Гц) альвеновских волн от сейсмического источника с энергичными частицами околоземной плазмы и их переизлучения нестабильными группами частиц в ОНЧ диапазоне (Г = 1 кГц + 100 кГц), что указывает на вторичность наблюдаемых в верхней ионосфере и магнитосфере и на земной поверхности ОНЧ излучений в связи с землетрясениями. Сделаны числешше оценки, подтверждающие приншшиальную возможность возникновения рассматриваемых, процессов в околоземной плазме, как следствия сейсмической, активности.
Основные 'положения, выносимые на защиту:
1. Статистические характеристики сейсмогенных электро-
магнитных излучений в околоземной плазме.
2. Временная связь наблюдаемых предвестников сейсми-
ческой активности с моментами главного толчка землетрясения.
-
Зона регистрациии сейсмоэлектромагнитных излучений в околоземной плазме. ^
-
Различие частотных диапазонов сейсмогенных излучений в зависимости от удаленности зоны регистрации от района подготовки землетрясения.
-
Теоретическая модель трансформации УНЧ (fOOOO Гц) альвеновских волн от сейсмического источника в более, высокочастотные ОНЧ (ГЧ10О кГц) свистовые волны в магнитосферной плазме при двойном резонансном взаимодействии с энергичными частицами внутреннего радиационного пояса Земли.
6. Частотный диапазон вторичных ОНЧ излучений, воз- .
буждаемых в силовой трубке над очагами землетрясений.
7. Порог возбуждения ОНЧ свистовых волн и оценка силы
землетрясения, которое может вызвать возбуждение электро
магнитных излучений в околоземной плазме.
О. Амгаштуднные характеристики электромагнитных полей, возбуждаемых в силовой трубке над очагами землетрясений.
Научная и практическая значимость. Научные результаты, собранные в диссертации, отражают реальные физические аспекты проблемы литосферно-магнитосферного взаимодействия применительно к вопросу о наблюдении электромагнитных предвестников сейсмической активности в околоземной пазме. Они могут бить использованы для временной и пространственной локализации источника излучения, т.е. очага землетрясения. Разработанная методика численного расчета может быть применена как для анализа экспериментальных данных, так и для теоретических оценок сейсогенкых эффектов в околоземной плазме.
Апробация работы и публикации. Основные' результаты диссертации докладывались на 9 Всесоюзном семинаре по ОНЧ излучениям (апрель 199! г.), ка Объединенном семинаре по результатам проекта'"Активный" (ИКИ РАН, май 1993 г.), на научных семинарах отдела "Электромагнитного поля Земли" института физики Землі РАН, отдела, низкочастотных волн ИЗМИРАН.
«
Структура и объем диссертации. Представленная " работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Она содержит 136 страниц машинописного текста, включая библиографический список літератури из 169 наименований.
