CC BY
110
Сергеева Н.Г. и др. Сильные землетрясения и их влияние на полярную... УКД 550.388.2
Сильные землетрясения и их влияние на полярную нижнюю ионосферу
H.Г. Сергеева, О.Ф. Оглоблина, С.М. Черняков
Полярный геофизический институт КНЦРАН
Аннотация. Для выявления откликов землетрясений анализировались экспериментальные данные установок частичных отражений и вертикального зондирования ионосферы, полученные на Кольском полуострове и в Скандинавии. Были рассмотрены сильные землетрясения, которые произошли 17 июля 2006 г. в 08:19:25 UT на западном побережье Индонезии при очень спокойных условиях в геомагнитном поле и 26 декабря 2004 г. в 00:58:53 UT на о. Суматра при возмущенных гелиогеофизических условиях. Реакция ионосферы на эти землетрясения проявилась в основном в параметрах нижней ионосферы. В спектрах амплитуд обыкновенной компоненты частично-отраженных сигналов и других параметров нижней ионосферы обнаружены внутренние гравитационные волны с периодами несколько часов, связанные с землетрясениями.
Abstract. The experimental data obtained by a partial reflections radar and a vertical ionospheric sounder located at the Kola Peninsula (Tumanny, Russia) and the Northern Scandinavia (Sodankyla, Finland) have been analyzed with the aim to detect the ionosphere response to earthquakes. A violent earthquake with the magnitude of 7.7 on the Richter scale occurred on 17.07.2006 at 08:19:25 UT on the western shore of Indonesia under the very quiet geomagnetic field (£Кр=5). Another earthquake with the magnitude of 9.3 occurred on 26.12.2004 at 00:58:53 UT on Sumatra. On that day the geomagnetic field was disturbed. Before the earthquake on July 17 the amplitude of the ordinary component of a partially-reflected signal at the height of 101 km sharply decreased, whereas the period of signal fluctuations increased. Periods of several hours (3 to 6 hours) are derived from the spectra of the daily amplitudes of the ordinary component of the partially-reflected signal on July 17. The amplitude of frequency fluctuations fmin, which occurred several hours before the beginning of the earthquake increased from
I.0 MHz to 2.2 MHz. The period of 3 to 4 hours for these fluctuations has been derived. Such a period is also found in fluctuations of two other ionospheric parameters, the critical frequency of the sporadic layer (foEs), and the Es layer altitude (h-Es). On the disturbed day, 26.12.04, the amplitude fluctuations with periods of 2 to 5 hours of the signal ordinary component were revealed. From this finding we conclude that the amplitude fluctuations of the ordinary component of the partially-reflected signal and of the other parameters of the lower ionosphere having periods of several hours are produced by the internal gravity waves which are related to the earthquakes.
Ключевые слова: землетрясения, нижняя ионосфера, частично-отраженный сигнал, внутренние гравитационные волны Key words: earthquakes, lower ionosphere, partially-reflected signal, internal gravity waves
1. Введение
Исследование воздействия землетрясений на окружающую среду с целью выявления закономерностей протекания этого грозного природного явления проводится давно. В связи с проблемой прогноза землетрясений необходимо экспериментальное изучение электромагнитных полей, возбуждаемых в ионосферной плазме на различных фазах подготовки землетрясений. Исследование их интересно с научной точки зрения, но и прежде всего необходимо для нахождения предвестников землетрясений, поскольку наиболее мощные землетрясения сопровождаются природными катаклизмами: сдвигами и поднятиями поверхности земли, трещинами, а в отдельных случаях появлением цунами. Все это приводит к разрушению строений, коммуникаций, гибели людей, животных. Недавнее землетрясение в Китае 12 мая 2008 г. вызвало многочисленные разрушения, жертвами землетрясения стали более 50 тыс. человек.
Известно, что существует связь между процессами в литосфере Земли и возмущениями в ионосфере. Сейсмическая активность в земной коре сопровождается не только геодинамическими процессами, но и интенсивным гидродинамическим, электромагнитным, радиоактивным, химическим воздействием очага землетрясения на ионосферу (Сорокин, Чмырев, 2002). В результате такого воздействия за несколько дней или часов до начала землетрясения возникают многочисленные аномальные изменения параметров среды и электромагнитного поля. При этом ионосфера в большинстве случаев представляет собой "экран", на котором можно увидеть своеобразную картину развития землетрясения. Поэтому рассмотрение воздействия землетрясений на ионосферу и поиск предвестников в параметрах ионосферы ведется давно, и имеется большое количество работ, посвященных этой проблеме. Приведем лишь некоторые из них (Гохберг и др., 1984; Липеровский и др., 1992; Пулинец и др., 1998; Rishbeth, 2006a; 2006b).
Возмущения в нижней ионосфере на высотах 60-85 км, вызванные мощными удаленными землетрясениями, исследованы методом частичных отражений ВЧ-радиосигналов (Гоков и др., 2003). При этом наблюдалось усиление отраженного сигнала от крупной неоднородности, возникающей на расстоянии 11000 км от эпицентра. В нижней атмосфере наблюдались аномальные аэрозольные поля, в результате чего происходил нагрев атмосферы и резкое изменение ее параметров. Во время землетрясений может увеличиваться проводимость приземного слоя атмосферы (Мартыненко и др., 1994), что приводит к возмущениям в нижней ионосфере.
По данным регистрации вертикальной компоненты атмосферного электрического поля Еz в сейсмоактивном регионе (Камчатка) за период 1997-2002 гг. найдены аномалии Еz в суточных вариациях. Они проявляются преимущественно в бухтообразных понижениях поля за 1-24 час до землетрясения (Смирнов, 2003; Михайлов и др., 2002; 2004; Руленко, 2003). Перед землетрясением 18 сентября 1999 г. наблюдалось (Михайлов и др., 2002) расширение спектров атмосферных помех в область более коротких периодов и уменьшение Ez. Регистрируемые возмущения Еz в атмосфере могут быть интегральным эффектом потока импульсного электромагнитного излучения (ЭМИ) (Моргунов, 1998). Во время землетрясений и до его начала могут возбуждаться слабые переменные электромагнитные поля в диапазоне частот от единиц герц до десятков килогерц (Гохберг и др., 1982; 1985; Gokhberg et al., 1982; Неновски, Бойчев, 2004). Отмечена тенденция увеличения числа землетрясений после геомагнитных бурь. Обычно амплитуда вариаций магнитного поля перед землетрясением составляет 1-10 нТл. Однако, в литературе отмечен ряд наблюдений очень сильных возмущений геомагнитного поля длительностью несколько часов и даже суток (Мороз и др., 2002).
В данной работе анализировались экспериментальные данные радара частичных отражений (Туманный) и вертикального зондирования ионосферы (Соданкюля) для выявления откликов сильных землетрясений 26 декабря 2004 г. и 17 июля 2006 г. в параметрах высокоширотной ионосферы. Оба землетрясения сопровождались разрушительными цунами.
2. Анализ экспериментальных данных
Сильное землетрясение с магнитудой 7.7 произошло 17 июля 2006 г. в 08:19:25 ЦТ на западном побережье Индонезии (9.33°8, 107.26°Е) на глубине 10 км при спокойных условиях в геомагнитном поле (ХКр=5.7) (рис. 1). В результате мощного взрыва в литосфере, вызванного землетрясением, образовалась гигантская волна с высотой 5 метров и выше (цунами), которая накрыла о. Пангандаран.
Наблюдение вариаций потоков солнечного рентгеновского излучения с длиной волны 0.050.4 нм и 0.1-0.8 нм на геостационарном спутнике ООЕ8-12 показало, что в рассматриваемый день 17 июля 2006 г. поток Х-лучей был незначительным, кроме небольших вспышек класса А (рис. 2). Такой спокойный период с редкими вспышками А класса продолжался с 10 до 18 июля. По данным риометра на частоте 29.9 МГц, в Ивало (68.56°К, 27.29°Е) наблюдалось небольшое поглощение космического радиоизлучения, меньшее 0.6 дБ (рис. 3).
Рис. 1. Вариации Х компоненты геомагнитного поля 17 июля 2006 г.
на магнитных обсерваториях LOP - Лопарская (68.63°N, 33.25°E);
IVA - Ивало (68.56°N, 27.29°E); SOD - Соданкюля (67.37°N, 26.63°E) ▼ - время начала землетрясения
Рис. 2. Поток солнечных рентгеновских лучей 17 июля 2006 г., измеренный на спутнике ООЕ8-12 ▼ - время начала землетрясения
Рис. 3. Риометрическое поглощение на станции Ивало 26 декабря 2004 г. ▼ - время начала землетрясения
Рис. 4. Суточные вариации амплитуды обыкновенной компоненты 16-18 июля 2006 г. в Е-области на высоте 101 км (слева) и спектры амплитуд в обсерватории Туманный (справа)
▼ - время начала землетрясения
Рассмотрим экспериментальные данные, полученные методом частичных отражений в обсерватории Туманный (69.0°°Ы, 35.7°Е). На рис. 4 (слева) представлены суточные вариации амплитуды обыкновенной компоненты частично-отраженного сигнала 16-18 июля 2006 г. на высоте 101 км. Из рисунка видно, что 17 июля перед началом землетрясения (08:19:25 иТ) и после наблюдаются квазисинусоидальные колебания амплитуды с периодом от 3 час. до 6 часов, при этом величина амплитуды изменяется от 300 мВ до 5000 мВ. В суточных вариациях амплитуды обыкновенной компоненты 16 и 18 июля колебаний с таким периодом нет. Суточные спектры амплитуд представлены на рис. 4 (справа). В день землетрясения 17 июля наблюдается спектр с хорошо выраженным максимумом. В последующий день после землетрясения 18 июля в спектре наблюдаются два основных максимума, примерно равных по величине. Из спектров амплитуд колебаний обыкновенной компоненты частично-отраженного сигнала были найдены соответствующие им периоды колебаний. Оказалось, что 17 июля они увеличиваются до 3-6 час по сравнению с 16 июля, когда наблюдались 2-3 часовые периоды.
В эти дни на станции вертикального зондирования в Соданкюля (67.37°°Ы, 26.63°Е) регистрировались спорадические слои (Е8) разных типов. В утренние часы 16 и 18 июля наблюдались Е5 типа (к, с, г, а) и в вечерние часы Е8 типа (к и а). На рис. 5 приведены суточные изменения ионосферных
параметров в нижней ионосфере в Е-области для 16-18 июля 2006 г. Время дано в ЬТ, поскольку все данные ионосферной станции обсерватория представляет в этом времени (для обсерватории Соданкюля ЬТ = ЦТ + 2 часа). В день, когда произошло землетрясение 17 июля, в период от 2.0 ЬТ до 10.30 ЬТ наблюдались спорадические слои типа (а, I, Н, г) и в 16.00-19.10 ЬТ, 22.40-23.45 ЬТ тип (Н). Критическая частота спорадических слоев/оЕд в утренние и вечерние часы изменялась от 15.0-8.0 МГц до 4.0 МГц. В дневные часы/оЕд изменялась от 2.7 МГц до 3.8 МГц. Перед землетрясением 17 июля 2006 г. с 06.10 ЬТ наблюдались изменения амплитуды критической частоты спорадического слоя типа Н от 7.5 МГц до 3.4 МГц. Спорадический слой наблюдался до 10.40 ЬТ. Высота спорадического слоя в период времени 6.00-7.30 ЬТ увеличилась от 100 км до 120 км, затем высота слоя в 8.0 ЬТ уменьшилась до 94 км и затем снова увеличилась в 9.20 ЬТ до 123 км. В период землетрясения 10.33 ЬТ высота спорадического слоя типа (г) снова уменьшилась до 94 км. Экранирующая частота /Е является параметром спорадической ионизации в ионосфере и характеризует электронную плотность в нижней ионосфере. Довольно плотные спорадические слои типа Н наблюдались в дневные часы 16 и 18 июля (/Е3 = /0Е3). В ночные часы 16-18 июля и перед землетрясением 17 июля /Е значительно меньше /0Е8, т.е. изменяется плотность концентрации в спорадических слоях. Перед землетрясением наблюдаются колебания амплитуд критической частоты /ЕЛ и высоты (НЕ8) спорадического слоя с периодом 3-6 часов.
Рис. 5. Суточные вариации ионосферных параметров в нижней ионосфере 16-18 июля 2006 г. в обсерватории
Соданкюля ▼ - время начала землетрясения, ЬТ = ЦТ + 2 часа
2.5 Д 2 - 1.5
.а £ 1
0.5
16.07.2006
1 11 1 I 11 11 1 11
6 12 1S
17.07.2006 02-14 LT frrmi
11 ни]—I—.......|—I—.......|
10° 10"+ 10"3 Частота, Гц
18.07.2006
.....*...........
6 12 1S LT, часы
I 1 1 I 1 1 I 1 1 I 1 1 I 1 1 I 1 1 I 1 1 I
6 12 IS 24
Рис. 6. Суточные вариации амплитуд /т 16-18 июля 2006 г. и спектр амплитуд 17 июля 2006 г.
▼ - время начала землетрясения, ЬТ = иТ + 2 час
На рис. 6 (вверху) представлены суточные изменения наименьшей частоты (/т1П), при которой наблюдаются отражения от ионосферы, для 16-18 июля. На этом рисунке видны колебания за двадцать часов до начала землетрясения (16 июля 2006 с 14.00 ЬТ). Перед землетрясением 17 июля 2006 г. амплитуда колебаний увеличилась с 1.0 МГц до 2.2 МГц. Из спектра амплитуд /т1П период колебаний составляет 3-6 часа (рис. 6, внизу).
Рис. 7. Электронная концентрация
в Е-области 16-18 июля 2006 г. в обсерватории Соданкюля (слева) и профили электронной концентрации в обсерватории Туманный (справа)
▼ - время начала землетрясения, ЬТ = иТ + 2 часа
ООО
332
Регулярный слой Е-области наблюдался с 2.0 ЬТ до 23.00 ЬТ. Высота регулярного слоя в течение дня изменялась от 94 км до 106 км. После начала землетрясения в 10.50 ЬТ высота регулярного слоя увеличилась на 9 км (с 97 до 106 км). Для расчета электронной концентрации в Е-области ионосферы использовались 10-минутные значения /Е (рис. 5). Амплитуда колебаний электронной концентрации в Туманном 17 июля 2006 г. на высоте 101 км после начала землетрясения в 11.0 ЬТ увеличивается до 2.2-104 см-3. Электронная концентрация в Соданкюля в момент начала землетрясения увеличивается до 1.1-105 см-3 на высоте 97 км (рис. 7, слева). Профили электронной концентрации, полученные из данных частичных отражений с усреднением 10 минут, представлены на рис. 7 (справа) для 16-18 июля в разные моменты времени. В момент землетрясения (10.33 ЬТ) 17 июля высота максимума электронной концентрации в Е-области повысилась на 1.5 километра, и затем в 12.33 ЬТ понизилась на 5 километров и появились дополнительные максимумы.
Как отмечается в работе (Гивишвили, Мигулин, 1999), параметры регулярного ионосферного слоя /0¥2 и его толщина обладают особой чувствительностью, связанной с аномальными процессами в земной коре. Перед сейсмическим толчком в суточном ходе критической частоты (/¥2) 17 июля 2006 г. наблюдаются изменения. Околополуночный максимум сместился на 2 часа к вечерним часам (на 16.07.2006, 23.40 ЬТ). В суточных изменениях действующей высоты слоя Б2 (НТ) во временном интервале 3.40-4.10 ЬТ наблюдался максимум (335 км), возможно вызванный высыпанием энергичных электронов (рис. 8).
Суточные вариации электрического поля в Е-области, вычисленные по измерениям дрейфовых скоростей в обсерватории Туманный, 16 и 17 июля 2006 г. представлены на рис. 9. Для расчета напряженности магнитного поля использовались магнитные данные обсерватории Тромсе (69,6°М; 19,2°Е). Амплитуда колебаний электрического поля начинает увеличиваться с 6 часов 16 июля и особенно перед началом землетрясения.
16.07.2006 17.07 I807
Рис. 8. Суточные вариации ионосферных параметров слоя ¥2
▼ - время начала 350 - 16,07.2006 1 17.07 1 18.07
землетрясения, 300 - 1
ЬТ = ЦТ + 2 часа ^ 250 у/А {
\ ¡и* Чкк и
200 ^ПГЧ^ЛА1 -
150 - -Г-Г-Г 1 II 1 Ч 1 1 | 1 I | 1 1 | . 1 | 1 1 ■ 1 ......1 - ....... 1 ' 1 1 ...............1 1 1
6 12 18 ЬТ. часы
Рис. 9. Суточные вариации электрического поля в Е-области 16 и 17 июля 2006 г. (вверху) и напряженности магнитного поля (внизу)
▼ - время начала землетрясения
Таким образом, реакция ионосферы на сильное землетрясение при спокойных условиях в геомагнитном поле Кр = 5.7) и при небольших вспышках класса А проявилась в основном в параметрах нижней ионосферы. Колебания минимальных частот сигналов, отраженных от ионосферы, означают, что поглощение зондирующих радиоволн заметно изменяется перед началом землетрясения. В спорадическом слое (Es) наблюдаются колебания критической частоты и высоты c периодом 3-6 часов.
Другое сильное подводное землетрясение (Liu et al., 2006) с эпицентром в Индийском океане и с магнитудой 9.3 произошло 26 декабря 2004 г. в 00:58:53 UT у западного побережья северной части острова Суматра (3.27°N, 95.82°E) на глубине 30 км. Оно стало четвёртым по силе с 1900 г. Предыдущее сопоставимое землетрясение произошло на Аляске в марте 1964 г. (магнитуда 9.2). Землетрясение 26 декабря 2004 г. было необыкновенно большим и в географическом масштабе. В результате движения тектонических плит на глубине 30 км образовался разлом, общая длина которого достигла 1200 км, сдвиг пород вдоль разлома доходил до 15 м. Сдвиг не был единовременным, а был разделён на две фазы. На первом этапе разлом формировался со скоростью около 2.8 км/с в течение примерно 100 секунд. Затем возникла пауза примерно в 100 секунд, после чего разлом продолжил формироваться на север (Bilham, 2005; Lay et al., 2005). При движении тектонических плит морское дно поднялось на несколько метров, тем самым вызвав разрушительное цунами. Сформировавшийся разлом в 1200 км был расположен примерно в направлении север-юг, поэтому волны наибольшей силы распространялись в направлении восток-запад. Высота волн достигала 15 метров. В работе (Гульельми и др., 2006) было показано, что поверхностные волны Рэлея и Лява, возбужденные в очаге этого землетрясения, несколько раз обогнули Землю, сохраняя при этом большую амплитуду.
В обсерваториях Лопарская, Ивало и Соданкюля в период, предшествующий землетрясению, наблюдалась небольшая суббуря (25 декабря £Кр=21.7, 26 декабря £Кр=19.7). в геомагнитном поле 25 декабря наблюдалась отрицательная бухта с максимальным значением 250 нТл около 16.0 UT. После этого началась фаза восстановления геомагнитного поля. Сразу после полуночи начало развиваться второе отрицательное возмущение, и землетрясение произошло во время этого развития (рис. 10). Весь предыдущий день (25 декабря 2004 г.) солнечная рентгеновская активность была фоновой. Наблюдения суточных вариаций потоков солнечного рентгеновского излучения с длиной волны 0.05-0.4 нм и 0.1-0.8 нм на геостационарном спутнике GOES-12 показали, что в рассматриваемый день 26 декабря 2004 г. поток солнечных рентгеновских лучей также был незначительным (рис. 11). Спутник GOES-12 зафиксировал три вспышки класса В, причем максимум первой из них пришелся на начало землетрясения. По данным риометра на частоте 29.9 МГц, в Ивало в начале суток наблюдалось незначительное поглощение космического радиоизлучения < 1.15дБ (рис. 12).
26 декабря 2004 г.
—I—I—I—I—I——I—г
Рис. 10. Вариации Х компоненты геомагнитного поля 26 декабря 2004 г. на магнитных обсерваториях Лопарская (LOP), Ивало (IVA);
Соданкюля (SOD) ▼ - время начала землетрясения
▼
Рис. 11. Поток солнечных рентгеновских лучей 26 декабря 2004 г., измеренный на спутнике GOES-12 - время начала землетрясения
Рис. 12. Риометрическое поглощение на частоте 29.9 МГц в обсерватории Ивало (IVA) 26 декабря 2004 г. ▼ - время начала землетрясения
к
ч о о
W
е
о
С
н
м «
D
£ К
26 декабря 2004 г. 0.1-0.8 нм GOES-12
0.05-0.4 нм
На рис. 13 (слева) представлены вариации амплитуд обыкновенной компоненты частично-отраженного сигнала 26 декабря 2004 г. на высоте 101 км и спектры амплитуд. Из-за того, что в наблюдениях был технический перерыв, спектры были подсчитаны до перерыва в наблюдениях (0.0 -12.8 ЦТ) и после перерыва (13.4 - 24.0 ЦТ). Амплитуда обыкновенной компоненты частично-отраженного сигнала в течение суток изменялась от 5000 мВ до 500 мВ. Расчеты спектров амплитуд обыкновенной компоненты показали, что в момент начала землетрясения и после наблюдались внутренние гравитационные волны с периодом несколько (2-5) часов.
На рис. 13 (справа) представлен фрагмент изменения амплитуды обыкновенной компоненты 26 декабря 2006 г. и часовые спектры амплитуд (0-1 ЦТ и 1-2 ЦТ) во время формирования разлома в северном направлении. Из часовых спектров находим, что периоды этих колебаний до начала и в момент начала землетрясения равны 10-30 минутам (за период времени с 0 до 1 ЦТ). После начала землетрясения периоды колебаний равны 13-60 минутам (за период времени с 1 до 2 ЦТ). Можно отметить, что в период формирования разлома амплитуда обыкновенной компоненты заметно и резко выросла. Более подробный анализ будет сделан позже с использованием данных вертикального зондирования ионосферы.
Рис. 13. Суточные вариации амплитуды обыкновенной компоненты 24 декабря 2004 г. в Е-области на высоте 101 км (слева, вверху) и спектры амплитуд (слева, в середине и внизу)
▼ - время начала землетрясения
3. Обсуждение
При невозмущенных условиях ионизация в нижней ионосфере создается обычными источниками: прямым и рассеянным излучением Солнца в линиях Ьа и Ьр, рентгеновским излучением X = 0.05-10 нм, галактическими космическими лучами и излучением в диапазоне 102.7-111.8 нм (Смирнова и др., 1984; 1988). Излучение в линии Ьа (X = 121.57 нм) эффективно в Б-области. Это излучение может быть ответственным за образование обычной невозмущенной Б-области, ионизируя окись азота. Излучение в линии Ьр (X = 102.6 нм) может давать вклад в электронную концентрацию, в
основном, посредством ионизации О2. Как уже упоминалось, рентгеновское излучение и поглощение космического радиоизлучения 17 июля 2006 г. были незначительными.
Данные монитора в Оулу (65.05°N, 25.47°E) показали, что изменения среднечасовых значений интенсивности космических лучей к месячному медианному значению составляют 1-2 % (Geomagnetic..., 2006).
В дневных условиях велика ионизация солнечным излучением. В сумеречные и в ночные периоды (при больших зенитных углах и при низкой ионизации рассеянным солнечным излучением) основным источником ионизации являются высыпающиеся высокоэнергичные электроны, даже при спокойных условиях. Электроны с энергией в десятки кэВ свободно проникают на высоты 60-80 км. В спокойные дни интенсивность электронов мала. В возмущенных условиях потоки электронов возрастают в десятки и сотни раз (Данилов и др., 2002).
Анализ землетрясения 26 декабря 2004 г. более сложен, поскольку оно произошло во время развития отрицательной бухты в геомагнитном поле. В этом случае приходится учитывать иные возможные источники возмущений в нижней ионосфере. Как уже упоминалось, в рассматриваемый возмущенный день 26 декабря 2004 г. поток солнечных рентгеновских лучей (вспышки класса B) и поглощение космического радиоизлучения были незначительными.
Михайлов и др. (2003) показали, что в приземной атмосфере перед землетрясением внутренние гравитационные волны в спектрах электрического поля Ez имеют сейсмогравитационную природу. При анализе спектров атмосферных помех и спектров мощности электрического поля Ег, измеренных одновременно на Камчатке, Михайлов и др. (2004) нашли подобие спектров по форме в канун землетрясения. Это, по их мнению, свидетельствует о проникновении внутренних гравитационных волн до высот (~80-120 км) нижней ионосферы.
Для проверки наших результатов мы также проанализировали спектры амплитуд обыкновенной компоненты частично-отраженного сигнала при спокойных условиях в геомагнитном поле и при небольших солнечных вспышках в дни, когда не было землетрясений. В спектрах амплитуд обыкновенной компоненты в эти дни наблюдались только приливные атмосферные волны.
Таким образом, мы делаем вывод, что в дни землетрясений при спокойных условиях в геомагнитном поле и при небольших солнечных вспышках обнаруженные нами колебания амплитуды обыкновенной компоненты сигнала и других параметров нижней ионосферы с периодами несколько часов являются внутренними гравитационными волнами, которые связаны с землетрясениями.
4. Выводы
1) Из приведенных экспериментальных данных, полученных методом частичных отражений в спокойный день 17 июля 2006 г., во время землетрясения и после в спектрах амплитуд обыкновенной компоненты сигнала наблюдались внутренние гравитационные волны с периодом несколько часов, которые связаны с землетрясениями.
2) Реакция высокоширотной ионосферы на сильное землетрясение при спокойных условиях в геомагнитном поле и при небольших вспышках класса А проявилась в основном в параметрах нижней ионосферы (/mm,/oEs и Ä'ES).
3) В возмущенный день 26 декабря 2004 г. в спектрах амплитуд обыкновенной компоненты сигнала наблюдались внутренние гравитационные волны с периодами 2-5 часов во время землетрясения и после.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант N-07-05-00012). Литература
Bilham R. A flying start, then a slow slips. Science, v.308, N 5725, p.1126-1127, 2005.
Fachrizal S.P., Hermawan I. Laporan survey gempabumidan tsunami Selatan Jawa Barat 17 July 2006. Badan
Meteorologidan Geo/isika, N 3, p.77, 2006. Geomagnetic, ionospheric and auroral data from Finland. In: Monthly Bulletin. July 2006. Finnish
Meteorological Institute, 69 p., 2006. Gokhberg M.B., Morgunov V.A., Yoshino T., Tomisava T. Experimental measurements of electromagnetic
emissions possible related to earthquakes in Japan. J. Geophys. Res, v.37, B9, p.7824-7828, 1982. Lay T., Kanamori H., Ammon C.J., Nettles M., Ward S.N., Aster R.C., Beck S.L., Bilek S.L., Brudzinski M.R., Butler R., DeShon H.R., Ekstrom G., Satake K., Sipkin S. The great Sumatra-Andaman earthquake of 26 December 2004. Science, v.308, N 5725, p.1127-1133, 2005. Liu J.Y., Tsai Y.B., Chen S.W., Lee C.P., Chen Y.C., Yen H.Y., Chang W.Y. Giant ionospheric disturbances excited by M9.3 Sumatra earthquake of 26 December 2004. Geophys. Res. Letters, v.33, L02103, doi:10.1029/2005GL023963, 2006.
Rishbeth H. F-region links with the lower ionosphere? J. Atm. Sol.-Terr. Phys., v.68, p.469-478, 2006a.
Rishbeth H. Ionoquakes: Earthquake precursors in the ionosphere? Eos, v.87, N 32, p.316-317, 2006b.
Гивишвили Г.В., Мигулин В.В. Метод многочастотного радиопросвечения ионосферы, как средство индикации литосферно-ионосферных возмущений в реальном времени. Геомагнетизм и аэрономия, т.39, № 5, с.95-98, 1999.
Гоков А.М., Мартыненко С.И., Розуменко В.Т., Тырнов О.Ф. Мощные удаленные землетрясения и крупномасштабные возмущения в нижней ионосфере. Сб. науч. трудов V Российской конференции по атмосферному электричеству, Владимирский университет, т.2, с.87, 2003.
Гохберг М.Б., Гершензон Н.И., Гуфельд И.Л., Кустов А.В., Липеровский А.А., Хусамиддинов С.С. О возможных эффектах воздействия электрических полей сейсмического происхождения на ионосферу. Геомагнетизм и аэрономия, т.24, № 2, с.217-222, 1984.
Гохберг М.Б., Ешино Т., Моргунов В.А., Огава Т. Результаты регистрации оперативного электромагнитного предвестника землетрясений в Японии. Известия АН СССР, Физика Земли, т.2, с.85-87, 1982.
Гохберг М.Б., Моргунов В.А., Герашимович Е.А., Матвеев И.Л. Оперативные электромагнитные предвестники землетрясений. М., ИФЗ, 115 с., 1985.
Гульельми А.В., Цэгмед Б., Потапов А.С., Культима Й., Райта Т. Сейсмомагнитные сигналы от сильного землетрясения на Суматре. Физика Земли, т.11, с.63-69, 2006.
Данилов А.А., Зиграч З.К., Филиппов Л.Д. Зависимость вариаций fmin на высокоширотной станции Якутского меридиана от геомагнитной активности. Геомагнетизм и аэрономия, т.42, № 6, с.760-765, 2002.
Липеровский В.А., Похотелов О.А., Шалимов С.Л. Ионосферные предвестники землетрясений. М., Наука, 304 с., 1992.
Мартыненко С.И., Фукс И.М., Шубова Р.С. Отклик нижней ионосферы на изменение проводимости приземной атмосферы. Геомагнетизм и аэрономия, т.34, № 2, с.121-129, 1994.
Михайлов Ю.М., Михайлова Г.А., Дружин Г.И., Капустина О.В. Обнаружение атмосферных волн в спектрах мощности атмосферных помех на Камчатке. Геомагнетизм и аэрономия, т.44, № 2, с.245-253, 2004.
Михайлов Ю.М., Михайлова Г.А., Капустина О.В., Бузелевич А.В., Смирнов С.Э. Вариации спектров мощности электрического поля приземной атмосферы на Камчатке. Геомагнетизм и аэрономия, т.43, № 3, с.422-428, 2003.
Михайлов Ю.М., Михайлова Г.А., Капустина О.В., Дебуева А.Х., Бузелевич Г.И., Дружин Г.И., Смирнов С.Э., Фирстов П.П. Вариации различных атмосферно-ионосферных параметров в периоды подготовки землетрясений на Камчатке: Предварительные результаты. Геомагнетизм и аэрономия, т.42, № 6, с.805-813, 2002.
Моргунов В.А. Электрические явления, предшествующие Шикотанскому землетрясению и его афтершокам. Доклады АН СССР, т.359, вып.1, с.102-105, 1998.
Мороз Ю.Д., Вершинин Е.Ф., Назарец Е.П., Мороз Т.А. Аномальные эффекты в вариациях геомагнитного поля на Камчатке. Вулканология и сейсмология, № 5, с.32-37, 2002.
Неновски И., Бойчев Б. Механизмы возникновения сейсмоэлектрических сигналов в земной коре. Геомагнетизм и аэрономия, т.44, № 4, с.545-553, 2004.
Пулинец С.А., Легонька А.Д., Зеленова Т.И. Зависимость сейсмо-ионосферных вариаций в максимуме слоя F от местного времени. Геомагнетизм и аэрономия, т.38, № 3, с.188-193, 1998.
Руленко О.П. Тензочувствительность предсейсмических отрицательных аномалий электрического поля в приземном воздухе. Сб. науч. трудов V Российской конференции по атмосферному электричеству, Владимирский университет, т.2, с.82, 2003.
Смирнов С.Э. Аномалии поведения напряженности электрического поля перед землетрясением по наблюдениям магнитной обсерватории Паратунка за 1997-2002. Сб. науч. трудов V Российской конференции по атмосферному электричеству, Владимирский университет, т.2, с.87, 2003.
Смирнова Н.В., Оглоблина О.Ф., Власков В.А. Модели электронной концентрации в D-области ионосферы. Препринт ПГИ-84-08-36, Апатиты, изд. Кольского филиала АН СССР, 31 с., 1984.
Смирнова Н.В., Сагидуллин Ф.С., Мизун Ю.Г., Васильев Е.Б., Прохоров В.И., Каташов Н.А., Ярутов В.В. Каталог профилей электронной концентрации в высокоширотной ионосфере, полученных методом частичных отражений, сравнение с результами теоретической модели D-области ионосферы. Препринт ПГИ-88-02-62, Апатиты, изд. Кольского филиала АН СССР, 30 с., 1988.
Сорокин В.М., Чмырев В.М. Электродинамическая модель ионосферных предвестников землетрясений и некоторых видов катастроф. Геомагнетизм и аэрономия, т.42, № 6, с.821-830, 2002.
