WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Бардаков В.М., Вугмейстер Б.О., Гуров А.С., Петров А.В., Храмцов А.А. Возбуждение ОНЧ- сигналов при подготовке землетрясения

Научная статья

 

Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1213      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

Возбуждение ОНЧ- сигналов при подготовке

землетрясения

Бардаков В.М. (1), Вугмейстер Б.О. fborisvug@gmail.com) (1), Гуров А.С. (1), Петров А.В. (1), Храмцов А.А. (2)

(1) Иркутский государственный технический университет, (2) Байкальский филиал Геофизической службы СО РАН

Введение. В настоящее время существует достаточно обоснованное мнение, что аномальные всплески электромагнитного излучения в диапазоне частот от единиц герца до десятков килогерц не являются результатом генерации в толще земной коры за счет образования трещин в процессе подготовки землетрясения [1]. Из-за высокой проводимости земной коры, такое излучение просто не в состоянии дойти до поверхности.

В настоящей работе предложена модель, согласно которой всплески аномального электромагнитного излучения генерируются в атмосфере над будущим очагом землетрясения. Будем исходить из некоторых общеизвестных экспериментальных фактов и модели «постоянного» электрического поля для литосферно-ионосферных связей.

Существуют сообщения об экспериментальных измерениях интенсивных электрических полей в атмосфере над поверхностью Земли в сейсмоактивных областях за несколько суток/часов до подземного толчка. Существуют также экспериментальные факты об эманации радона и выделении мелкодисперсных аэрозолей с высоким содержанием металла в сейсмоактивной области над очагом будущего землетрясения. Есть свидетельства локальных вариаций параметров ионосферы в области над эпицентром будущего землетрясения, которые появляются за несколько суток до толчка и исчезают после него. Совокупность этих фактов привела к возникновению концепции сейсмоионосферного взаимодействия, основанной на так называемой модели «постоянного» электрического поля [2]. Согласно этой модели в присутствии источника ионизации, каковым является радон, и мелкодисперсных аэрозолей возникает облако некомпенсированного электрического заряда на некоторой высоте над поверхностью Земли, приводящее к усилению естественного электрического поля над этим облаком. Величина аномального поля достигает величины 1-2 кВ/м.

Для нашей модели принимаем за основной отправной факт появление аномального (повышенного в 10-20 раз) электрического поля вблизи земли над будущим очагом землетрясения. Такого электрического поля достаточно, чтобы с различных остриев (деревьев, кустарников, стеблей трав), возникал коронный разряд. (Такой разряд известен как «огни Святого Эльма»).

Коронный разряд с катодных (отрицательно заряженных) остриев имеет импульсный характер [3,4]. Как всякий импульсный процесс разряда (например, молниевый разряд), он сопровождается возбуждением электромагнитного излучения. Повышенный электромагнитный шум, генерирующийся в приземной области над будущим очагом землетрясения, может служить электромагнитным предвестником землетрясения. Изложенная общая идея и логическая схема требует проведения различных оценок импульсных разрядов с остриев и характеристик электромагнитного излучения от коронирующих остриев.

1. Ток проводимости в атмосфере. В условиях «хорошей погоды» и в отсутствие аномалий ионизующих источников между отрицательно заряженной поверхностью Земли и ионосферой протекает невозмущенный ток с плотностью тока  j0 = сг0Е0, где Ео -

невозмущенное электрическое поле  вблизи Земли (~  100 в/м),   а0   - невозмущенная


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1214      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

проводимость, которую (по литературным источникам) можно принять равной 2. 10~ (ом м)"1. Тогда j0 =2. 10 ~п А/м2 .

В атмосфере, вблизи поверхности Земли, длительность максвелловского времени релаксации   t0 = s0/<j0   составляет   15   минут.      Поэтому,   если   бы  здесь,   благодаря

дополнительным источникам ионизации, возник локальный постоянный электрический заряд, не поддерживающийся каким-либо источником, то этот заряд должен был бы, благодаря атмосферным токам проводимости, уменьшаться пропорционально ехр(-^/г0) .

Но аномальное электрическое поле существует значительно более длительное время. Значит, процесс существования аномального электрического поля является формой динамического баланса, в котором существует возмущенный электрический ток между облаком нескомпенсированного заряда и ионосферой, а постоянный источник ЭДС в такой цепи обеспечивается инжекцией радона в атмосферу в области подготовки землетрясения. Аномальную плотность тока над областью подготовки землетрясения оценим также из закона Ома, предполагая, что выше облака некомпенсированного отрицательного заряда, где существует повышенное электрическое поле, диффузионная составляющая плотности тока уже мала, но концентрация отрицательных ионов, переносящих ток, повышена в 10-100 раз в сравнении с невозмущенной ситуацией. Примем для оценок, что аномальная проводимость а А = 25сг0, а аномальное электрическое поле Еа =2.10 в/м. Тогда аномальную плотность тока над областью подготовки землетрясения оценим как jA=\Q~А/ м . Полный аномальный ток над зоной подготовки землетрясения Ia = JaS , где S— площадь зоны. Если характерный размер зоны подготовки порядка 100 км, то 1а =10 А.

2. Токи с остриев. Вблизи остриев, находящихся под потенциалом Земли и вынесенных на высоты порядка 10 м и больше над поверхностью Земли, возникает большая напряженность электрического поля, которая может превысить пробивную напряженность. Известно, что коронные разряды с таких остриев могут ввозникать, когда фоновое электрическое поле вблизи поверхности земли начинает превышать величину 500-700 в/м. Этому условию удовлетворяет аномальное фоновое электрическое поле Еа =2.10 в/м над областью подготовки землетрясения.

Обозначим через Е усредненный по времени ток через одно конкретное острие, а через /j ток, усредненный по всем остриям. Если среднее расстояние между остриями Lcp, то jh = /j IE2   - средняя плотность тока через острия. Должно выполняться условие:

JH-JA,(1)

которое означает, что токи с остриев не повлекут за собой изменения динамического баланса в атмосфере и существенно не изменят фоновое аномальное электрическое поле ЕА.

При заданном Lcp условие (1) дает ограничение на :

А - U L2cp(2)

Для того, чтобы знать, какой параметр в усредненном токе регулирует выполнение условия (2), необходимо кратко рассмотреть кратко физику импульсного коронного разряда с острия.

В основе механизма любого разряда лежит ионизация молекул и атомов газа электронным ударом. Скорость ионизации чрезвычайно резко зависит от напряженности электрического поля, и с заметной скоростью, обеспечивающей рождение плазмы, ионизация протекает только в достаточно сильных полях. Такое сильное электрическое поле возникает и вблизи острия, вынесенного на десяток метров над поверхностью Земли, в присутствии фонового аномального поля Еа. Локальное электрическое поле вблизи острия обозначим через Ец. Оно должно достигать величин порядка 30 кВ/см . Импульс разряда представляет из себя прорастающий от острия плазменный канал с очень высокой


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1215      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

проводимостью, позволяющей самому каналу быть продолжением острия и находиться под потенциалом поверхности Земли. Прорастающий плазменный канал в районе своего переднего фронта (своей головки) сам себе создает достаточно сильное для ионизации поле. Вместе с зоной сильного поля Ей продвигается и область интенсивной ионизации, благодаря которой не ионизованный ранее газ превращается в плазму. Радиус головки плазменного канала (стримера) и всего плазменного канала гт, достаточно мал, составляя 10~ см [5]. Головка стримера продвигается в газе со скоростью vc . Согласно [5], будем оценивать эту  скорость    vc « 5 -\06м/ сек-  Погонный отрицательный заряд в канале

стримера рс определяется в [5] и оценивается как Рс ~ 2 • 10    Кл1м . В результате,   в

канале за головкой течет ток ic = pcvc &\А. Время существования прорастающего вверх

плазменного канала стримера определяется временем сохранения в канале высокой проводимости, позволяющей каналу быть продолжением острия и находиться под потенциалом поверхности Земли. Но через время   тс, которое является характерным

временем прилипания электронов к молекулам, вместо подвижных электронов в канале появляются тяжелые отрицательные ионы, проводимость резко уменьшается, и процесс прорастания стримера прекращается. К этому времени длина стримера достигает величины Н ~ vc гс, а избыточный отрицательный заряд стримера достигает величины

Qc ~ h тс ¦ Далее заряд остановившегося стримера рассасывается в атмосфере, при этом

вблизи острия электрическое поле восстанавливает свою величину Ей, и процесс готов повториться.

Принципиален для дальнейшего вопрос о частоте повторения /п таких импульсных прорастаний плазменных каналов с остриев. Если острие одно, то /п =/и, где /и - индивидуальная частота повторения разрядных импульсов. Эта частота зависит от многих условий. Согласно экспериментам по импульсным коронным разрядам с микропроводов в атмосферных условиях [4], величина лежит в диапазоне от 10 Кгц до 100 Кгц. Средний по времени ток с одного острия будет Е =QcJm ¦ Если остриев много, можно ввести среднее расстояние между остриями Lcp и среднюю частоту повторения разрядных импульсов /и. Усредненный по всем остриям ток Ix = QcfH. Каждое острие будет сохранять свою индивидуальную частоту повторения разрядных импульсов, если среднее расстояние между остриями таково, что условие (2) выполняется, т.е.:

lcp>le = г-^---(3)

v    Ja    ) В противном случае частота повторений /п       становится    меньше    /и,    и    ее    можно определить из требования, чтобы при частоте   /п    достигалось равенство в условии (2) (при этом I^Qcfn):

fn = (4)

/ г

ее

Проведем оценки некоторых характеристик процесса импульсного коронного разряда с остриев. Примем, согласно [5], время тс равным 2-\0~7сек, а величину /и, в соответствии с [4], возьмем равной 30 Кгц. Тогда Н = 1 м, Ьи =2.5. 10 м =2.5 км. При выполнении условия (3), величина 11= 6-10 3 А.

3. Характеристики электромагнитного излучения. Для оценок параметров электромагнитного излучения от пульсирующих разрядов с остриев будем применять формулы для дипольного излучения [6].

Модуль дипольного момента, возникающего у одного острия, будет иметь вид периодической функции времени с периодом Т =l/fn . Для простоты, будем считать модуль дипольного момента постоянным и равным do    в течение  времени,  равном


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1216      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

длительности существования стримерного канала гс, и нулю до начала следующего импульса разряда, которое наступает через время Т- тс. Считаем также, что величина d0 = QcH = icvcz2c .

Так как средний по времени ток, протекающий через одно острие, мал (мы оценили, что <6• 10 3 А), электромагнитный сигнал от острия, превышающий уровень фонового шума, можно зафиксировать только на небольшом расстоянии от острия. Как мы далее увидим, речь будет идти о расстояниях от остриев порядка 100-300 м. Такие расстояния для электромагнитных волн с частотами f < 50 Кгц находятся в пределах

ближней зоны излучения. Согласно [6], вектор электрического поля волны Е определяется по формуле:

4жа0 R где d - вектор дипольного момента излучателя,  s0 - диэлектрическая постоянная, R -

расстояние от излучателя до точки наблюдения. Как периодические функции времени  d,

а, следовательно, и Е, они разлагаются в ряд Фурье. Причем частота первой гармоники/; будет равна величине /п . Принятое ранее упрощение, согласно которому модуль дипольного момента имеет вид прямоугольных видеоимпульсов длительностью   тс   и

частотой следования /п , позволяет записать для п -ой гармоники модуль электрического поля волны в виде:

Ј»=t^V'                                          (6)

где гармоника дипольного момента d„ =do (тс/п)  при выполнении условия п « 1/(тс/п),

которое для всех гармоник, лежащих в пределах полосы ОНЧ (от 1 Гц до 50 Кгц), заведомо выполняется.

Рассмотрим, прежде всего, случай очень высоких и редко расположенных остриев, среднее расстояние между которыми удовлетворяет условию (3). Гармоники дипольного момента в этом случае определяются индивидуальной частотой повторений разрядов /и . Из (6) имеем для первой гармоники электрического поля волны:

3    г

Т7lc Vc   ^'с J И(п\

При /и = 30 Кгц и при величинах остальных параметров, которые мы ранее ввели, имеем на расстояниях от острия меньших, чем Rnp = 200 м , величину Ej > 10 в/м. Отметим, что модули электрического поля волн кратных гармоник имеют ту же величину.

Далее, рассмотрим случай Lcp < Ьи . В этом случае модули всех гармоник, лежащих в полосе 50 Кгц, определяются по формуле (7), в которой вместо стоит частота повторения импульсов/п , определяемая по формуле (4). Когда среднее расстояние между остриями станет таким, что частота /п будет меньше полосы спектрального разрешения приемной аппаратуры А/-, то   электрическое поле волн, лежащих в полосе А/-, следует

оценивать по формуле:


/

-^д/ ~ А

4л- s0 R5

Среднее расстояние между остриями L/, при котором /п сравнивается с   А/, определяем из (4) следующим образом:


L

<Г


Ja      .


(9)


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1217      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

Для спектрального разрешения приемной аппаратуры Л/ = 50 Гц из (9) имеем Lf= 100 м.

Когда приемная аппаратура расположена в области подготовки землетрясения, вклад в сигнал дают ближайшие к антенне коронирующие острия. Рассмотрим случай Lcp < Lf. Возьмем ситуацию, когда антенна расположена в центре квадрата со стороной Lcp , а острия (пусть одинаковые) расположены в вершинах квадрата. Отметим, что такая ситуация наименее благоприятная для суммарной интенсивности сигнала, так как при приближении антенны к одному из остриев интенсивность сигнала только возрастает. В

1/7

рассматриваемой ситуации расстояние до остриев Rc = Lcp/(2) Суммарная интенсивность   электромагнитного   сигнала   в   полосе   А/ от   четырех   остриев   будет

Е\ =4Elf, а величина электрического поля Ez= 2?д/. Подставляя сюда значение Rc ,

получим:

Е^  г^Т<А/.(10)

^e0L3cp

Легко показать, что вклад в Ez от остриев, расположенных на сторонах квадрата с длиной стороны 2 Lcp , составляет порядка 10%. Поэтому ограничиваемся для оценок формулой (10). При Lcp = Lf из (10) получим Еъ = 10 '' в/м. Это означает, что при Lcp < 0.5 Lf =50 м, мы будем иметь величину Ez > 10 в/м, необходимую для регистрации сигнала приемной аппаратурой.

4.Обсуждение модели. Для предложенной модели электромагнитного

предвестника землетрясения принципиальным моментом является то, что приемная

аппаратура может зафиксировать шумовой сигнал в ОНЧ- диапазоне, только находясь над

областью подготовки землетрясения.

Для часто расположенных остриев с Lcp< Lf должен наблюдаться сплошной спектр, с практически неизменной спектральной плотностью во всем ОНЧ-диапазоне. Вид спектральной плотности можно уточнять, если перейти к более реальному поведению во времени дипольного момента стримерного канала во время роста стримера, а самое главное во время рассасывания заряда Qc после остановки стримера.

При наличии очень редко расположенных и очень высоких остриев, а также при достаточно близком расположении приемной антенны к одному острию должен фиксироваться сигнал на дискретной частоте , которая лежит в области частот 10 - 40 Кгц, а также, если позволяет полоса пропускания приемника, на частотах 2/и , 3/и и т.д.. Возможна ситуация, когда вблизи приемной антенны будут расположены 2-3 высоких острия, а остальные высокие острия расположены очень далеко. Взаимное влияние близко расположенных высоких остриев приведет к тому, что частоты повторения разрядов на этих остриях /п станут меньше /и, но незначительно. При этом, если позволяет полоса приемника, возможна фиксация сигнала на дискретных частотах, кратных частотам fn)з /п2) з /п3) з которые являются частотами повторения разрядных импульсов для первого, второго и третьего остриев.

Ситуацию с приемом сигнала на дискретных частотах можно реализовать целенаправленно, если приемную антенну располагать вблизи имеющихся высоких остриев, либо вблизи приемной антенны соорудить такие острия.

5. Эксперимент. Измерительный комплекс [7] был разработан и введен в

эксплуатацию в июле 2001 г. Устройство и принцип действия комплекса описаны в

работах [8,9].

Основной канал комплекса представляет собой широкополосный приемник прямого усиления (серийный усилитель типа У4-28) . Сигнал, принятый штыревой антенной высотой 24 м, подается на фильтр верхних частот (ФВЧ) для подавления низкочастотных помех сетевой частоты 50 Гц и ее первых гармоник. Для повышения чувствительности приемного тракта используется система автоматической регулировки усиления (АРУ) в сочетании с включением в тракт пассивного ФВЧ, выполняющего также согласование


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1218      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

сопротивлений антенны, фидер, и малошумящего предусилителя. Для реализации АРУ усилитель У4-28 был модифицирован путем добавления системы цифрового управления коэффициентом усиления от ЭВМ. Разработано устройство защиты входных цепей предусилителя от высоковольтных импульсов, которые могут возникнуть вследствие близких молниевых разрядов, работы близкорасположенных промышленных устройств. Таким образом, широкополосный тракт состоит из антенны, устройства защиты, ФВЧ,

малошумящего преду

Рисунок 1 - Спектр сигнала перед сильным землетрясением. По вертикальной оси - относительное значение амплитуды, по горизонтальной - частота в Герцах. Аномальный сигнал (верхняя кривая) соответствует землетрясению К=12,2; R = 50 км

силителя, усилителя У4-28 с блоком управления и универсальной платы ввода-вывода ЛА-2М2, содержащей аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и параллельный восьмиразрядный цифровой порт ввода-вывода (плата ЛА-2М2 подключается к системной шине ISA персональной ЭВМ).

Программное обеспечение (ПО) комплекса обеспечивает управление аппаратурой и первичную обработку результатов измерений. ПО реализует следующий алгоритм:

  1. сбор данных и их запись на диск;
  2. преобразование Фурье данных с выхода широкополосного канала;
  3. статистическая обработка результатов.

Основной частью ПО является модуль сбора данных, который осуществляет управление АЦП, первоначальную обработку полученных данных и их запись на жесткий диск ПЭВМ. Модуль сбора данных функционирует в течение всего времени работы комплекса. Сбор данных осуществляется сериями по 204800 отсчетов с частотой опроса 102040,82 Гц каждые 2 минуты, затем данные подвергаются быстрому преобразованию Фурье (БПФ), полученный за час ряд спектров усредняется и записывается в выходной файл. Параметры БПФ соответствуют частотному фильтру с полосой пропускания 49,8 Гц по половинной мощности.

Наблюдения с использованием широкополосного канала аппаратно- программного комплекса позволили получить ряд экспериментальных данных, подтверждающих справедливость выводов, следующих из разработанной модели. Приведенные ниже результаты относятся к землетрясениям, для которых пункт наблюдений расположен в зоне подготовки, которую мы склонны отождествлять с зоной дилатансии [10]. Принятая чувствительность приемного комплекса позволила исключить фоновые вариации естественных электромагнитных полей. В то же время такая чувствительность не мешала обеспечению приема аномального электромагнитного излучения, если эпицентр землетрясения находился на расстоянии, меньшем радиуса зоны подготовки, который составляет несколько десятков километров. (Нами были получены сигналы от всех без исключения землетрясений, происшедших в регионе, ограниченном указанными расстояниями до точки регистрации).

При исследовании сигналов изучались среднечасовые спектры сигнала в полосе частот 0 -50 кГц. Можно считать установленным, что при наличии в контролируемой области сейс


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1219      http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/116.pdf

Изменениия в спектре ЭМП перед землетрясением 01.09.02г. А(т),отн.ед.



<М    <М    <М    <М    <М    со    со

мическои активности происходит увеличение уровня сигнала во всем диапазоне или части исследуемого диапазона частот (рис. 1). Форма аномального амплитудного спектра изменяется и имеет различный вид для различных землетрясений в исследуемом ряду явленийн.

На спектре сигнала широкополосного канала наблюдаются узкие спектральные линии. Некоторые из них (например, линии 19500 Гц и 50000 Гц) обусловлены технологическими шумами, другие (на произвольных частотах спектра) возникают в период подготовки землетрясения. Ширина линий различна - от узких, равных ширине полосы фильтра анализатора (рис. 2), до широких.


-05.10111 г.


i i i i 11 i i 11 11 i 11 i i 11 i i i i 11 i i i i 11 i 11 i i 11 11 i i 11 i i i i i 11

*-      *-      оч


-юиэизг.


I I I I I I I III III II III III I I I I I I I III III II III III I I I I ¦ I I ¦ I


i-                  1-                 c-J


3

Tf


Рисунок 2 - Вид амплитудного спектра аномального сигнала перед землетрясениями различной мощности и удаленности от точки регистрации: А) энергетический класс К = 9,6; расстояние R = 15 км; Б) К = 13,6; R= 150 км.

Согласно модели, количество линий и их положение на оси частот зависит от количества и геометрии размещения высокорасположенных коронирующих электродов (остриев) вблизи приемной антенны и от величины приложенного к этим электродам электрического  поля,   формируемого  сейсмическим  процессом.  Частотное  положение


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1220      http://zhumal.ape.relarn.rU/articles/2007/l 16.pdf

линий, по-видимому, полностью определяется электрическим полем, формируемым сейсмическим процессом. Положение спектральных линий в наших измерениях не содержит суточного хода, характерного для электрического поля «хорошей погоды» [11]. Одной из возможных причин этого может быть существенная разница в величинах поля «хорошей погоды» и электрического поля, связанного с сейсмичностью. Для детального исследования вопроса о происхождении спектральных линий необходимо проведение синхронных измерений электромагнитного поля и вертикальной составляющей электрического поля.

По экспериментальным результатам видно, что количество линий зависит, в частности, от расстояния до фокальной зоны землетрясения.

Представляет интерес оценка суммарной мощности принятого аномального

сигнала в пределах полосы пропускания регистратора. Из рассмотрения исключались

частоты в диапазоне 0-6 кГц из-за наличия в этой полосе мощного сигнала

промышленной частоты (50 Гц) и его гармоник. На рис. 3 приведено изменение мощности

принятого сигнала во времени. Стрелкой указан момент землетрясения 06.10.2001 г (К =

9,5, R=15 км.).           В 2002 году зарегистрировано одно землетрясение (К = 12,2; R = 50

км). На рис. 4 приведен раздельно ход мощности аномального сигнала в низкочастотной части регистрируемого диапазона частот (6,0 - 25,0 кГц; пунктирная линия) и высокочастотной части диапазона (25 - 50 кГц; сплошная линия). Видно, что при малом расстоянии от точки регистрации до фокальной зоны землетрясения аномальный сигнал более отчетливо прояв


 


м40 Б ?   35

3

i зо

5   25

20

15 -i----------------- 1-------------- 1--------------- 1-------------- 1—

^        J>K        J^        J^        J

&?&*^^&?

Л^ф          &          ф-          ^


Рисунок 3 - Изменение мощности принятого сигнала в полосе частот

ляется в высокочастотной части диапазона регистрации.

В 2003 году вблизи приемного пункта произошло четыре землетрясения, сигнал от трех из них был зарегистрирован (после 17.11.2003 регистрация не велась из-за неисправности установки). На рис. 5 приведено изменение мощности сигнала в полосе регистрации. Стрелками обозначены моменты землетрясений.

Проводился раздельный анализ низкочастотной и высокочастотной областей спектра. В высокочастотной части спектра, как и в предыдущем случае, виден только аномальный сигнал от близкого землетрясения. Аномальный сигнал от дальних землетрясений в этой части частотного диапазона практически не прослеживается.

Из приведенных данных видно, что изменение мощности сигнала имеет характерные закономерности:

1.   Сигнал увеличивается от среднего (невозмущенного) уровня за некоторое время до сейсмического события;


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1221      http://zhumal.ape.relarn.rU/articles/2007/l 16.pdf

2.   Длительность существования аномального сигнала пропорциональна мощности готовящегося землетрясения;

Рисунок   4   -   Изменение   мощности   аномального   сигнала   в   низкочастотной   (пунктир)   и высокочастотной (сплошная линия) части диапазона регистрации

л о

f  50 ¦

Полный

спектр

1

\

/

\

н   40 ¦ О

/

\

ч     >*1

30 ¦

/

л    /л

/

/

V ^

'

Л

\2

/

3

20 ¦

?

1

/

\

/

\     t

Ч.   ¦

\у^~

/

\

\

V

^чд

w

m о о

ГЧ

СП

о о

ГЧ

ГП

о о гч

2003   ¦ 2003   -

m о о гч

m о о гч

<т о о гч

m о о

ГЧ

0П

с с

on о о

ГЧ

00

о

о

CD

о

CD              CD О              О

о

о

о

^

^

t--

ГЧ

о

00              00

^-              ГЧ

оо о

00

00 0N

ЦП

о

un

ЦП ГЧ

Рисунок 5 - Изменение мощности сигнала в полной полосе регистрации. Стрелками обозначены моменты землетрясений. Слева направо: 1 - 17.09.2003, К = 13,7; R = 150 км; 2 - 20.10.2003, К = 11,6; R = 150 км; 3 - 16.11.2003, К = 9,6; R = 70 км

  1. Момент сейсмического события привязан к времени возвращения аномального сигнала к нормальному уровню;
  2. Землетрясение, фокальная зона которого находится на «границе видимости» (расстояние до точки регистрации соизмеримо с радиусом зоны подготовки), создает аномальный сигнал в низкочастотной области рассматриваемого диапазона;
  3. Событие, фокальная зона которого расположена вблизи точки регистрации, формирует аномальный сигнал в широкой полосе частот, более отчетливо наблюдаемый в высокочастотной области.

Закономерности аномального электромагнитного сигнала известны [12], однако исследователи   (как   правило,   применявшие   регистрацию   в   узкой   полосе   частот   и


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1222      http://zhumal.ape.relarn.rU/articles/2007/l 16.pdf

высокочувствительные приемные устройства) не получали устойчивых прогностических результатов. Следует отметить, что на Кавминводском полигоне [13], где регистратор был расположен практически над фокальной зоной землетрясений, получали стабильный аномальный сигнал для всех землетрясений энергетического класса выше некоторого порога.

Устойчиво регистрируемый (для всех, происходящих на суше, землетрясений с энергетическим классом К > 9, фокальная зона которых удалена от точки регистрации на расстояние менее 150 км) аномальный сигнал может быть использован как прогностический. Длительность аномалии коррелирует с мощностью готовящегося землетрясения. Спектральный состав сигнала связан с расстоянием до фокальной зоны. Поэтому при наличии сети регистраторов с ячейкой размером 100 - 200 км и централизованной обработкой данных возможна локализация фокальной зоны и оценка энергетического класса и времени события для землетрясений социально значимой мощности.

6. Заключение. Экспериментальные данные, имеющиеся в нашем распоряжении, подтверждают все основные положения разработанной модели возбуждения ОНЧ- шумов при подготовке землетрясения. Программа дальнейших исследований предполагает:

  1. Накопление экспериментальных данных по аномалиям электромагнитного поля землетрясений.
  2. Синхронную регистрацию вертикальной составляющей электрического поля и электромагнитного поля с целью уточнения модели.
  3. Регистрацию сигналов от удаленных землетрясений с определением направления на источник сигнала.

Авторы выражают благодарность В.В. Клименко за интерес к работе и полезные замечания.

Литература

  1. Моргунов В.А. Реальности прогноза землетрясений.// Физика Земли. - 1999, №1.
  2. Пулинец С.А. и др. Атмосферное электрическое поле как источник изменчивости ионосферы. - УФН.,1998, Т. 168, с.582-589.
  3. Чалмерс Дж.А. Атмосферное электричество. - М.Тидрометиздат. 1974.
  4. Бахтаев Ш.А. Коронный разряд на микропроводах. - Алма-Ата. Изд-во «Наука» Казахской ССР. 1984..
  5. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд. - М.: Издательство МФТИ. 1997.
  6. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Теория поля. Теоретическая физика, т.2. - М.: Издательство «Наука», 1973.
  7. Б.О. Вугмейстер, Н.В. Дудник, А.В. Петров, А.А. Храмцов. Измерение уровня естественных электромагнитных полей в диапазоне сверхнизких частот // Вестник ИрГТУ. -2001-№11.-С. 118-123.

8.   Б.О. Вугмейстер, А.В. Петров Аппаратно-программный комплекс для

исследования электромагнитных предвестников землетрясений // Современные

проблемы радиоэлектроники: Сборник научных трудов 6-й Всероссийской научно-

технической конференции молодых ученых и студентов, посвященной 105-й

годовщине Дня радио. - Красноярск : Изд-во КГТУ, 2000- С. 17-18.

9.   Б.О. Вугмейстер, А.В. Петров Обработка результатов измерений уровня

естественных электромагнитных полей // Современные проблемы

радиоэлектроники: Сборник научных трудов 7-й Всероссийской научно-

технической конференции молодых ученых и студентов, посвященной 106-й

годовщине Дня радио. - Красноярск: Изд-во КГТУ, 2001. - С. 73-74


Электронный научный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ»     1223      http://zhumal.ape.relarn.rU/articles/2007/l 16.pdf

    • Алексеев, А.С. Определение интегрального предвестника землетрясений с использованием многодисциплинарной модели и активного вибросейсмического мониторинга // Труды ИВМиМГ СО РАН.- 1998.- №7.
    • Чалмерс, Д.А. Атмосферное электричество. - М. : Гидрометиздат, 1974. - 420 с.
    • Поиск электромагнитных предвестников землетрясений. / Отв. ред. М.Б. Гохберг. -М.: Институт физики земли АН СССР, 1988.
    • Здоров, А.Г., Моргунов В.А. Опыт краткосрочного прогноза землетрясений по методу электромагнитного излучения на Кавминводском полигоне // Доклады РАН.-1997.-т.357.-№3.
     



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.