Способ прогнозирования землетрясений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 17173 О 1 Ч 9/ОО ПИСА БРЕТЕНИЯЗСТВУ АВТОРСКОМУ СВ(71) Институт земного магнетизма,ионосферы и распространения радиоволн АН СССР(56) 1. Рикитаке Т. Предсказаниеземлетрясений. - И.: Мир, 1979,с. 80-271.2. Бончковский В.Ф. Изменениеградиента электрического потенциалаатмосферы как один из возможных предвестников землетрясений. Труды ГеоФизического института, 1954, Р 25,192 с.3, Бирфельд Я.Г. Об ионосферносейсмической связи и возможностииспользования ее для ионосферногопрогнозирования землетрясения./В кн.: Поиски предвестников землетрясений на прогностических полигонах. - М.: Наука, 1974, с. 200.4. Финкельштейн М.И Камбаров Н.ШОб излучении геомагнитных вариаций -предвестников землетрясений. - Геомагнетизм и аэрономия, 1979, 19,И 6, с. 1126-1128.5. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2993731/24-25,кл. С 01 Ч 3/12, 1950. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(5) СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАН 1 И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ, включающий ряд разнесенных во времени последовательныхсерий измерений напряженности электромагнитного поля, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности труда и расширения географии контролируемыхобластей, производят одновременныеизмерения магнитной и электрическойкомпонентполя низкочастотных излучений околоземной плазмы в движении ысотах верхнеи монос еры, зате исключают из рассмотрения областьвнутренней границы внешнего радиационного пояса и примыкающей к немучасти зазора между радиационнымипоясами, а также искусственные излучения, а о существовании сейсмоопасных источников судят по наличиюзон устойчивого наблюдения индуцированных излучений ионосферной плазмы,превышающих не менее чем на 15-20 дБуровень фона естественных излучений,обычно наблюдаемых в данной областипространства.Изобретение относится к области исследования физических явлений, происходящих в околоземном космическом пространстве на высотах верхней ионосферы, и может быть использо вано для оперативного прогноза сейсмической опасности.Известны способы прогнозирования землетрясений, основанные на измерении физических параметров, согласно 1 О которым землетрясения прогнозируют, основываясь на определениях связи движений земной коры с приближением землетрясений, на выявлении возможности связи геомагнитных вариаций с 15 землетрясением, на анределениях периодичности сильных землетрясений и возможности их связи с активностью Солнца и т.д. Ц .Известны также способы прогнози О рования землетрясений, основанные на анализе эффектов возмущений естественного электромагнитного поля Земли в момент землетрясения и непосредст. венно перед ним, например свечения 25 атмосферы и квазистационарного возг ) мущения атмосферного потенциала 2, изменения критических частот и профилей электронной концентрации 3, а также базирующиеся на выявлении ЗО предвестников землетрясений, тектонических напряжений, глубинных разломов и т.п. на основе наблюдения аномальных геомагнитных вариаций 41 .Наиболее близким к изобретению35 является способ прогнозирования землетрясения, основанный на проведении ряда разнесенных во времени последовательных серий измерений напряженности электромагнитного поля Земли в сейсмоактивных районах. С помощью специальной обработки получаемых при измерении данных способ позволяет определить координаты области возмущений электромагнитного поля и эпицентрального района готовящегося землетрясения Я .Однако известный способ предполагает использовать результаты измерений большого количества станций наб Олюдения, размещаемых непосредственно над сейсмоопасными районами Земли, что влечет за собой значительные материальные и трудовые затраты. Кроме того, не подвергаются контролю 55 труднодоступные области (высокогорные регионы, моря и океаны, пустыни и приполюсные районы), а также территории, которые считаются сейсмоспокойными,Цель изобретения - повышение производительности труда и расширениегеографии контролируемых областей.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу прогнозирования землетрясений, в ряд разнесенных во времени последовательныхсерий измерений напряженности электромагнитного поля включены одновременные измерения магнитной и электрической компонентполя низкочастотныхизлучений околоземной плазмы в движении на высотах верхней ионосферы,затем исключают из рассмотренияобласть внутренней границы внешнегорадиационного пояса и примыкающей кнему части зазора между радиационными поясами, а также искусственныеизлучения, а о существовании сейсмоопасных источников судят по наличиюзон устойчивого наблюдения индуцированных излучений ионосферной плазмы,превышающих не менее чем на 15-20 дБуровень фона естественных излучений,обычно наблюдаемых в данной областипространства.Исследования электромагнитныхколебаний очень низкочастотного (ОНЧ)диапазона частот на высотах верхнейионосферы (выше 100 км) подтверждаютналичие как естественных, так и искусственных волн.Часть естественных колебаний возникает при разрядах молний, другаячасть генерируется в магнитосфереЗемли и формирует естественный низкочастотный фон. В настоящее времяхорошо прослежены широтные вариациинизкочастотных естественных излучений, Максимум этого излучения наблюдается в районе внутренней границырадиационного пояса и примыкающейк нему части зазора между радиационными поясами.1На высотах верхней ионосферы наблюдаются также искусственные (антропогенные) излучения от наземных излучателей, Воздействие наземных излучателей при наличии специфических особенностей магнитосферно-ионосферной плазмы - существование энергетичных (горячих) частиц, повышенного фона плазмы при неравномерном распределении частиц и др. может привести к вторичному или индуцированному излучению. Эти колебания3 1171737 4имеют строгую периодичцость и опреде- способа прогнозирования землетряселенную форму сигнала и могут быть ний.надежно выделены на фоне естествен- В качестве примера выбран экватоных излучений. риальный случай землетрясения, заНад очагом землетрясения на закл 1 о регистрированного 9 июля 1979 г,вчительной стадии его подготовки воз ч 08 мин 09,5 с мирового времениникают электрические и электромаг- с эпицентром в точке с координатаминитные поля, которые, эффективно 5,6 южной широты и 153,5 восточнойвоздействуя на ионосферную и магни- долготы. Геофизическая обстановка стосферную плазму, стимулируют появ 8 по 21 июля 1979 г. была спокойной.ление индуцированных излучений на В координатах географическая широта -резонансных частотах плазмы. Посколь- долгота показаны проекции витковку большинство резонансных частот 1906-1912, на которых регистрировапоколоземной плазмы лежит в низкочас- ся всплеск излучений, и показанототном диапазоне, то естественно 15 место землетрясения. На карту нанепредположить возникновение индуци- . сены Е-оболочки и геомагнитные мерированных (стимулированных) низкочас- дианы, Около проекций витков крометотных электромагнитных шумовых времени (мировоо) наблюдения сигнаизлучений на высотах верхней ионосфе- лов и номера витка указано время доры в районе очага готовящегося зем п (знак - ) или после (знак "+") землетрясения, что и наблюдается при . летрясения.эксперименте, Аппаратура волнового экспериментаСпособ осуществляют следующим об- на борту спутника "Интеркосмос"разом. была включена за 94 мин до землетряВ составелюбого спутниковогокомп д 5 сенил На 190625 сенил, а витке спутник пролелекса предусматривают проведение од- а 50тал восточнее ( 50 по долготе)новременных измерений магнитной и области будущего землетрясения заэлектрической компонент. поля ОНЧ ч 2 мин до с бмин до события. На борту был заизлучений околоземнои плазмы, для че- регистрироварегистрирован всплеск электрическойго оснащают их соответствующей аппа- ,и магнитной составляющих поля излуратурой. Для реализации способа может чений, отчетливо видимый на всехбыть использована стандартная аппара- аочастотах. нтенсивность всплескатура, например анализатор низких превышала 10 В/ Г..Iии по электричесчастот АНЧМЕ, измеряющий магнитную кой и 10 2 нТЯГц по магнитной коми электрическую составляющие поля понентам, т.е. превышала диапазоннизкочастотных излучений. Результаты " измерений анпаризмерений аппаратуры.измерений в полете искусственного Н1 а витке 1907 спутник пролеталспутника Земли (ИСЭ) фиксируют запо- на 20восточнее по долготе от эпиминающим устройством штатной телемет- центра землетрясения через 36 минрии ИСЗ с последующей передачей на после землетрясения, наблюдался болееЗемлю. Оперативно обрабатывают полу- широкий по длительности, чем на преченную информацию на ЭВМ. В ходедыдущем витке, .всплеск излучения.обРаботки по пРогРамме выделЯют ес- Прири этом был зарегистрирован всплесктественные излучения, затем исклю- только электрической компоненты полячают пространственные зоны вблизис х Регистрируемых частотахобласти проекции внутренней границы но уже с меньшей амплитудой).внешнего радиационного пояса иНа 1908 витке спутник пролетелпримыкающей к нему части зазорана 30 западнее эпицентра; был отмемежду радиационными поясами. Вычен новый всплеск электрической комделяют области устойчивого наблюдения (не менее 1 - 2 мин)поненты шумов интенсивностью до10 В Гвсплесков индуцированных сигналов,10 В/м 4 Гц. При удалении го долготепревышающих на 15-20 ДБ уровень фона от эпицентРа землетрясения ширинаестественных излучений, обычно наблю- оны наблюдения связанных с ним низдаемых в данной области пространства, кочастотных шумов в ионосфере станоПо наличию зон судят о присутствии 55 вится Уже и амплитУда всплеска становится меньше,сейсмоопасного источника.Н а чертеже представлен пример На проекции витков .нанесены отметконкретной реализации предлагаемого ки в виде ступенек, когда амплитуда1 О излучения превышала 10 дБ (одна ступенька) и 20 дБ (две ступеньки)относительно фонового излучения.На витках 1911 и 1912 амплитуда из 5лучения не превышала 20 дБ по отношению к Фоновому излучению, на проекциях этих витков поэтому нанесенатолько одна ступенька. Ширина зон,где излучение превышает заданныеуровни, уже, чем ширина зоны, гдеотмечается только всплеск и величинаамплитуды не превышает 10 дБ. Область с излучением, превышающим20 дБ, самая узкая и заключена внутри области с излучением выше 10 дБ,а та в свою очередь находится внутри области регистрации самих всплесков независимо от величины. Всеобласти локализованы вблизи параллели, на которой зарегистрированочаг землетрясения,Таким образом, на 1906 виткеспутника обнаруживался "предвестник"землетрясения, а на 1907-1912 витках - "последействие". "Предвестник"землетрясения имеет электромагнитныйхарактер - регистрируется и магнитная, и электрическая компоненты, апосле окончания землетрясения Фиксируется только электрическая. составляющая. В данном случае наблюдался"предвестник", землетрясения за 42мин. Подобные эффекты воздействияземлетрясения на низкочастотные излучения на борту спутника "Интеркосмос" были зарегистрированыво время многих других землетрясений. "Предвестникинаблюдались задесятки минут - часы до начала зем Олетрясения.Просмотрено большое число землетрясений, происходящих в магнитоспокойное время, в ходе проведениянволнового эксперимента на ИСЗ Интеркосмос-.19". Землетрясения происхЬдилив разных точках земного шара и на экваторе, и в более высоких широтах, а также на разных глубинах. Во всех случаях были зарегистрированы устойчивые области наблюдения вспле:ков низкочастотных излучений до и.после землетрясения, как и в случае землетрясения 9 икля 1979 г.В таблице перечислены некоторые из землетрясений, на которых обнаружен эффект воздействияземлетрясений на низкочастотные излучения, регистрируемые на борту спутника "Интеркосмос". В таблице указаны дата и время , географические координаты и характеристика землетрясения,Глубина очага землетрясения и его местонахождение под континентом или под .океаном влияют на результаты наблюдения на борту ИСЗ. При землетрясении с очагом на глубинах 6 100 км наблюдается значительный всплеск амплитуды электромагнитных волн до землетрясения, на больших глубинах этот всплеск меньше по амплитуде.Результаты обработки других экспериментов (" Интеркосмоси -5") подтверждают правомерность способа для прогнозирования очагов землетрясений с заблаговременностью от десятков минут до нескольких часов. Время зависит от местоположения очага будущего землетрясения, его глубиныи положения орбиты спутника относительно очага, Так в случае землетрясения 12 июня 1979 г "предвестник" был обнаружен за 2 ч 26 мин. В случае землетрясения 9 июля 1979 г.аппаратура спутника была включена вблизи будущего эпицентра за 1 ч 34 мин до собьггия и можно было наблюдать эффект землетрясения за 42 мин.Спутниковые измерения позволяют значительно расширить географию контролируемых областей и осуществлять прогноз землетрясений в районах, которые. считаются сейсмоспокойными.1171737 Дата Географические координаты землетрясения Широта, град Долгота,град 09.07.79 5,7 153,3 Е 4427,0 И 132 5,6 Б55,9 Б 5,8 10 ч 00 мин 24,9 с 36,0 Б 6,1 1 0,2, 6 Е 1 2 3 , 6 Е 10 549 5,9 5,7 И 116,1 и 5,6 42 37,1 И 85 56,6 Б 26,3 И 80,5 И 79,2 Ы 5,4 33 5,5 И 2,6 М 5,0 33 11 ч 32 мин 50,7 с . 6,5 Б 129,4 Е 5,6 209 25.12.79 29.10.80 169,2 Е 33 21,9 Б 12.06.79 14.04.9 15.04.79 06.09.79 18.11.79 .13.12.79 Мировое время 1 П 16 ч 08 мин 09,5 с 23 ч 11 мин 03,7 с 22 ч 14 мин 52,5 с 15 ч 00 мин 00,1 с 14 ч 25.мин 16,5 с 2 ч 43 мин 37,9 с 5 ч 37 мин 47,8 с 23 ч 12 мин 59,8 с Характер землетрясения Глубина, Магнитукм да(о липенк аз 485738 Тираж 7481 ИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Иосква, Ж, Рауыская наб., д Подписное илиал ППП "Патент",Ужг Проектная, 4 С.) Составитель Л. Боскобойников Редактор Л. Нишкина Техреду.Гергель