Статья_Жаргалсайхан

Взаимосвязь сейсмичности Монголо-Байкальского региона и солнечной
активности
Жаргалсайхан Болортуяа
Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск
Научный руководитель – Задонина Наталья Витальевна, доцент ИрГТУ
Изучение проблемы воздействия солнечной активности на земные процессы имеет
достаточно продолжительную историю. Ее основоположником считается А.Л. Чижевский, в
трудах которого в 30-50 годов XX века было выявлено наличие синхронных вариаций
медико-биологических показателей в разных регионах земного шара (Чижевский, 1976).
Благодаря бурному развитию геофизических и космических исследований в 60-70-е
годы прошлого века был накоплен обширный материал по поиску корреляционных связей
солнечной активности с различными процессами на Земле. Однако к началу 80-х годов
энтузиазм зарубежных и российских исследователей сменился во многих случаях
скептицизмом. Из-за междисциплинарного характера проблемы в большинстве научноисследовательских работ достоверность обнаруженных корреляционных связей не
обсуждалась, а результаты исследований зачастую были противоречивыми (Владимирский,
1995; Владимирский, Темурьянц, 2000). В настоящее время вновь возникает интерес к
проблеме солнечно-земных связей. Поскольку такие исследования являются
междисциплинарными, появляется множество публикаций, в которых ученые разных
научных направлений обсуждаются возможные механизмы влияния космических факторов
на земные процессы (Шугрин, Обут, 1986; Касинский, Язев, 1993; Лоцинская, 1999;
Georgieva et al., 2002; Современная геодинамика...,2002)
Остановимся подробнее на сопряженности во времени сейсмичности и
гелиофизических факторов. В основе данного исследования лежит предположение, что
рассматриваемые процессы являются частью единого физического механизма,
действующего в системе «Солнце-Земля». Влияние Солнца на литосферу планеты
сказывается опосредованно через внешние оболочки и может искажаться. Возможно именно
поэтому
гармоники,
характеризующие
геологические
процессы
схожи
по
продолжительности с солнечными ритмами, но часто не совпадают по времени проявления
высокой активности.
Анализ публикаций указывает на сложный характер этих взаимоотношений. Одни
исследователи обнаруживают прямую корреляцию между энергией землетрясений и числами
Вольфа (Сытинский, 1963, 1973, 1982, 1987, 1989, 1997, 1998; Сытинский, Оборин, 1997;
Лоцинская, 1999), другие отстаивают противоположную точку зрения, говоря об
антикорреляции (Shestopalov et al, 1995: Шестопалов и др., 1998; Соболев и др., 1998).
Высказывались предположения, что солнечная активность играет роль триггерного
механизма для развития катастрофических явлений эндогеодинамической природы.
Повышение турбулентности атмосферы ведет к возмущениям поверхности океана и
возникновению штормов различной интенсивности. В результате этого огромные массы
воды обрушиваются на побережье континентов, вызывая их сотрясение, которое в свою
очередь, приводит к снятию тектонических напряжений с разломов в литосфере (Потапов и
др., 2001). В соответствии с этими процессами возрастает количество землетрясений.
Установлена статистическая связь между сильными землетрясениями и вариациями
атмосферного давления на уровне поверхности Земли, как в глобальном масштабе, так и в
различных районах вокруг эпицентра землетрясений. Отмечается, что сильные
землетрясения в Курило-Камчатской зоне происходят при определенных перестройках
атмосферного давления в районе Восточной Сибири и на западе Тихого океана (Гордиец и
др., 1980). Перепады атмосферного давления в сейсмически активной зоне приводят к
изменению баланса сил, действующих на земную кору. При этом на площади, равной
примерно размерам типичного циклона, изменение силы за счет изменения давления может
составить 1012 т. Нарушение баланса сил приводит к дополнительным деформациям земной
1
коры и может вызвать развитие неустойчивости, обусловленной накоплением потенциальной
энергии упругой деформации (рис.1).
Р,мб
10
8
6
4
1
2
2
0
-2
-6
-4
-2
0
2
4
6
Днц
Рис.1. Временной ход разности среднего атмосферного давления между Восточной Сибирью
и западом Тихого океана. Реперный момент t=0 – дата землетрясения с магнитудой М > 6
(кривая 1) и М > 7 (кривая 2) для Курило-Камчатской зоны землетрясений. Период с 1956 по
1961 гг.
Замечено, что землетрясения чаще случаются тогда, когда уровень солнечной активности
быстро и резко меняется. При солнечной вспышке во много раз возрастает излучение,
которое, взаимодействуя с магнитосферой Земли, вызывает ее возмущение – магнитную
бурю. Магнитные бури могут в свою очередь влиять на скорость вращения Земли и
интенсивность теллурических токов в литосфере, что и приводит к возрастанию напряжений
в земной коре (Мазур, Иванов, 2004).
Согласно исследованиям А.Д Сытинского (1963, 1973, 1987, 1989), существует
определенная зависимость сейсмичности от 11-летнего цикла, которая была проверена
опытным прогнозированием общей сейсмичности Земли и отдельных ее регионов. Этим
автором были предсказаны максимумы проявления сейсмичности в 1963-1964, 1968-1969,
1974-1976, 1985, 1990, 1992, 1995 гг. Он рассматривал распределение средних годовых
значений суммарной энергии землетрясений Еk и годовых чисел Nk землетрясений
различных энергетических классов в 11-летнем цикле солнечной активности за 1902-1977 гг.
Автор отмечает четкую зависимость сейсмической активности Земли от фаз 11-летнего
цикла солнечной активности. Высокая сейсмичность наблюдается в 1-й, 3-й и 6-й годы (с
вероятностью 0.99) после максимума солнечной активности.
Существуют и обратные утверждения: 11-летние циклы сейсмической активности имеют
существенную отрицательную корреляцию с циклами солнечной активности и
геомагнитными возмущениями (Shestopalov et al, 1995; Шестопалов и др., 1998; Соболев и
др., 1998).
В данной работе при исследовании зависимости между солнечной активностью и
сейсмичностью Монголо-Байкальского региона, солнечную активность оценивали в числах
Вольфа, поскольку это единственный в настоящее время продолжительный ряд наблюдений
за Солнцем, длина которого превышает 250 лет (http://www.observatoire.be). На рисунке 2
представлены вариации солнечной активности, выраженной в значениях чисел Вольфа, по
годам столетий. Гелиофизики выделяют ряд основных солнечных циклов, которые находят
свое отражение в периодичности проявления природных процессов (табл. 1). Наиболее
хорошо изучены циклы со средней продолжительностью 11, 22 и 80-90 лет (Современная
геодинамика…, 2002).
2
Числа Вольфа
250
XIX век
200
ХХ век
150
100
50
10
20
30
40
50
60
70
Годы столетий
80
90
100
Рис. 2. Вариации солнечной активности
(числа Вольфа) по годам столетий
Наименование цикла
Циклы Митчелла 1 и 2
Цикл Швабе (триплет)
Цикл Хэйла
Цикл Глайсберга
Цикл Радоски
Безымянные циклы
Безымянный цикл
Циклы
Цикл, годы
5.7 и 8.4
9.5, 10.9, 12.9
22
90
129
180, 400, 800
2400
Таблица 1
солнечной
активности
Непрерывный ряд наблюдений за проявлениями солнечной активности, выраженной в
числах Вольфа, начинается с 1749 г. В силу данного обстоятельства, выборки,
характеризующие сейсмичность (количество событий в год), анализировались с этого
года. Выборки по сейсмичности представлены 1170 событиями (Леви, Задонина, 2012).
В Монголо-Байкальском сейсмическом поясе количество землетрясений имеет
тенденцию к совпадению с каждым 3 циклом солнечной активности (рис.3). Надо
полагать, что низкий коэффициент корреляции связан с тем, что на весьма регулярную
кривую, характеризующую вариации солнечной активности, накладывается менее
регулярная кривая, характеризующая временной ход сейсмичности.
Кросскорреляционный анализ позволил установить наличие двух временных
интервалов, при которых всплески сейсмической активности в Монголо-Байкальском
сейсмическом поясе совпадают с эпохами активного Солнца: первый - «короткий» около
125 лет и второй - «длинный» с полупериодом 180 лет (рис. 4 и 5).
Рис. 3. Вариации среднегодовых значений чисел Вольфа и количества
землетрясений в Монголо-Байкальском сейсмическом поясе, данные сглажены 5-летним
окном
3
40
W/10
y = 0.32x + 3.58
R = 0.18
35
30
25
20
15
10
5
N (Eq)
0
0
5
10
15
20
Рис.4. Корреляционная зависимость между сглаженными значениями количества
землетрясений в Монголо-Байкальском сейсмическом поясе и среднегодовыми
значениями чисел Вольфа
0,5
R
0,4
0,3
0,2
0,1
0
-125
-100
-75
-50
-25
0
-0,1
25
50
75
100
125
-0,2
-0,3
шаг сдвига 2 года
-R
Рис.5. Кросскоррелограмма количества землетрясений в Монголо-Байкальском
сейсмическом поясе и среднегодовых значений чисел Вольфа
Таким образом, зависимости между флуктуациями гелиофизических факторов и
сейсмичностью существуют, но не на высоком уровне. Проведенный предварительный
анализ выборок по сейсмичности подтверждает теоретические представления об
опосредованности влияния Солнца на возникновение экстремальных природных ситуаций
на Земле. Запаздывание активизации сейсмических процессов относительно солнечной
активности обусловлено разной реакцией геосфер на накопление и реализацию
равномерно закачиваемой в тело планеты солнечной энергии.
Литература
Владимирский Б.М. «Солнечная активность-биосфера» - первая в истории науки
масштабная междисциплинарная проблема // Биофизика. - 1995, - Т. 40, - вып. 5, - С. 950958.
Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А. Влияние солнечной активности на биосферуноосферу (Гелиобиология от А.Л. Чижевского до наших дней). - М.: Изд-во МНЭПУ,
2000. – 374 с.
4
Гордиец Б.Ф., Марков М.Н., Шелепин Л.А. Солнечная активность и Земля. - М.:
Знание, 1980. – 64 с.
Касинский В.В., Язев С.А. Солнечные протонные вспышки и их земные проявления //
Земля и Вселенная. - 1993. - № 4. – С. 3-9.
Леви К.Г., Задонина Н.В. Гелиогеодинамика: Природные аспекты глобальных
солнечных минимумов.Т.1, кН. 2 - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2012. – 667 с.
Лоцинская Н.И. Связь глобальной энергии землетрясений с солнечной активностью //
Вестник Киевского университета. Сер. Астрономия. - 1999. - Вып. 35. - С. 45-50.
Мазур И.И., Иванов О.П. Опасные природные процессы. -М.: ЗАО «Экономика»,
2004. – 702 с.
Потапов В.А., Табулевич В.Н., Черных Е.Н. Дреннова Н.Н. Влияние штормовых
микросейсм на проявление сейсмичности в береговой зоне оз. Байкал // Геология и
геофизика. -2001. - № 8. - Т. 42. - С. 1271-1277
Соболев Г.А., Шестопалов И.П., Харин Е.П. Геоэффективные солнечные вспышки и
сейсмическая активность Земли // Физика Земли. - 1998. - № 7. - С. 85-90.
Современная геодинамика и гелиогеодинамика: Учеб. пособие / Леви К.Г., Язев С.А.,
Задонина Н.В. и др. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. - 182 с.
Сытинский А.Д. Современные тектонические движения как одно из проявлений
солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. -1963, - Т. 3, - № 1. - С. 148-156.
Сытинский А.Д. О влиянии солнечной активности на сейсмичность Земли // Докл. АН
СССР. - 1973. - Т. 209, - № 15. - С. 1078-1081.
Сытинский А.Д. О зависимости глобальной и региональной сейсмичности Земли от
фазы 11-летнего цикла солнечной активности // Докл. АН СССР. – 1982. - Т. 265, - № 6. С. 1350-1353.
Сытинский А.Д. Связь сейсмичности Земли с солнечной активностью и
атмосферными процессами. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 100 с.
Сытинский А.Д. О связи землетрясений с солнечной активностью // Изв. АН СССР.
Сер. Физика Земли. - 1989. - № 2. - С. 13-30.
Сытинский А.Д. О планетарных атмосферных возмущениях во время сильных
землетрясений // Геомагнетизм и аэрономия. - 1997. - Т. 37, № 2. -С. 132-137.
Сытинский А.Д. Зависимость сейсмичности Земли от процессов на Солнце, в
межпланетной среде и в атмосфере // Атлас вариаций природных, антропогенных и
социальных процессов. - М.: Научный мир, 1998. - С. 70-72.
Сытинский А.Д., Оборин Д.А. Воздействие возмущений межпланетной среды на
сейсмичность и атмосферу Земли // Геомагнетизм и аэрономия. - 1997. - Т. 37, - № 2. - С.
138-141.
Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. Изд. 2-е. - М.: Мысль, 1976. - 367 с.
Шестопалов И.П., Конрадов А.А., Харин Е.П. Корреляция сейсмических и
биологических процессов с солнечной активностью // Биофизика. - 1998. - Т. 43, - № 4. - С.
85-90.
Шугрин С.М., Обут А.М. Солнечная активность и биосфера. - Новосибирск: Наука,
1986. - 128 с.
Georgieva K., Kirov B., Atanasov D. // On the relation between solar activity and seismicity
on different time scales // Journal of Atmospheric Electricity. - 2002. - V. 22, - № 3. - P. 291300.
Shestopalov I.P., Smyrrenny L.N., Likin O.B. et al. Solar flares and seismic activity of the
Earth // Annales Geophysic. - 1995. - V. 13. - Supp. 1.3. - Part 3. - P. 666.
ИНТЕРНЕТ ресурсы WWW
http://www.observatoire.be
5