Электромагнитное поле электрических зарядов в очаге землетрясений как предвестники Текст научной статьи по специальности «Физика»

© В.К. Балханов, Ю.Б. Башкуев, 2005

УДК 550.341.2

В.К. Балханов, Ю.Б. Башкуев

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ В ОЧАГЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ КАК ПРЕДВЕСТНИКИ

Ту еальный физический процесс, происхо-

-МГ дящий в очаге землетрясения, чрезвычайно сложен и исследование его как теоретическое, так и экспериментальное сталкивается с рядом трудностей [1]. К этим трудностям относятся недостаточное знание физических свойств вещества земных недр, механизмов, управляющих распределением и перераспределением в них электрических зарядов, отсюда большая математическая сложность теоретического исследования моделей очага. Рассмотрение вопроса о электрических зарядов связано с возможной регистрацией предвестника землетрясения в виде электромагнитного излучения на поверхности Земли в удалении от самого очага. Появление электрических зарядов обоих знаков в районе будущего землетрясения очевидно связано с нагнетанием механических напряжений в земной коре. Так, в [2] отмечается, что в горизонтах, ответственных за появление очагов землетрясений, возникают объемные эффекты, которые порождают высокие касательные напряжения. В результате таких напряжений образуются дополнительные к уже имеющимся электрические заряды, они могут быть представлены в виде двойного электрического слоя на границе кристаллический скелет - раствор -флюиды, или за счет пъезоэффекта, возможны и другие механизмы возникновения электрических зарядов. Не конкретизируя возможного механизма инициации зарядов обоих знаков вблизи очага, будем считать, что они появились и посмотрим к каким следствиям это приводит.

Плоская поверхность границы раздела воздух - земля означает появление выделенного направления - нормали к границе. Поэтому электрическое поле на поверхности Земли должно быть поляризовано вдоль этого направления. Такое утверждение можно доказать

прямым расчетом, если рассмотреть однородную среду, обладающую некоторой отличной от единицы диэлектрической проницаемостью, в которой расположены два разноименных заряда [3]. Поскольку очаг землетрясения находится далеко от поверхности Земли, то расстояние между зарядами можно считать малым по сравнению с удаленностью от места измерения. В таком случае поле на поверхности будет пропорционально дипольному моменту рассматриваемых зарядов и обратно расстоянию до поверхности в некоторой степени. Если дипольный момент направлен вдоль выделенного направления, то степень будет кубической, если момент ортогонален направлению, то степень будет на единицу выше и, соответственно, поле во втором случае будет мало по сравнению с первым случаем ориентации диполя. Таким образом, электрическое поле действительно ориентировано вдоль нормали к границе воздух - земля. В силу различных, нами не рассматриваемых причин, дипольный момент периодически зависит от времени. Тогда имеем случай излучательного механизма доставки электрического поля на поверхность, в точку измерения, само поле будет пропорционально скорости изменения момента, или, в силу периодического характера, электрическое поле на границе воздух - земля будет вертикально поляризовано и пропорционально частоте. Магнитное поле ортогонально электрическому и должно быть одинаков в силу симметрии в любом направлении относительно плоскости раздела. Частота электромагнитной волны, выносимой на поверхность Земли, должна удовлетворять определенному условию. Если среда электрически однородна, то условие для частоты должно заключаться в малости скин-слоя по сравнению с глубиной залегания. Так, если проводимость порядка 10-5 см/м, и глубина залегания 10 км, то частота должна быть за-

метно больше 1 Гц, т.е. как раз попадает в область радиочастот. В случае реального неоднородного распределения электрических параметров, условие для частоты будет заключаться в малости произведения длины волны в вакууме на импеданс среды по сравнению с глубиной залегания. Такое условие для радиочастот практически всегда выполняется. В развиваемый в последнее время фрактальном подходе к распространению электромагнитных волн в неоднородных средах импеданс приобретает отличный от известных выражений вид. Но фрактальный подход будет мало сказываться на условии для частоты.

1. Подъяполъский Г.С. О сущности коэффициента у в статистике землетрясений // Изв. АН СССР, Физика Земли, № 7, 1968. С. 16-31.

2. Киссин ИГ., Рузайкин А.И. Очаги землетрясений в поле геоэлектрических неоднородностей

На основе выше изложенного, можно предложить следующую процедуру поиска возможного предвестника землетрясения. Переменное электрическое поле измеряется вертикальной антенной, магнитное поле измеряется вдоль поверхности Земли, причем его напряженность не должна зависеть от ориентации магнитной антенны. Напряженность же электрического поля должна быть пропорциональна частоте. Предложенные три критерия должны однозначно указывать на глубинный источник излучения электромагнитной волны.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

земной коры байкальской рифтовой зоны // Физика Земли, 2000, № 7. С. 67-75.

3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. - М.: Наука, 1982. 620 с.

— Коротко об авторах ----------------------------------

Балханов Василий Карлович - аспирант,

Башкуев Юрий Буддич - профессор, доктор технических наук, Бурятский научный центр СО РАН, г. Улан-Удэ.

------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ГРИШАГИН Виктор Михайлович Влияние покрытий, применяемых для защиты горно-шахтного оборудования от брызг расплавленного металла при сварке в СО2 на условия труда 05.26.01 05.03.06 к.т.н.