Зависимость сейсмичности Земли от солнечной активности

В самом начале нового века наше светило Солнце поменяло направление своего магнитного поля на противоположное. Переворот магнитных полюсов (реверс) зарегистрировали специалисты НАСА (Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства), ведущие наблюдение за поведением Солнца.
Такое событие - явление далеко не уникальное. Полный 22-летний магнитный цикл связан с 11-летним циклом солнечной активности, и переворот полюсов происходит во время прохождения его максимума. Магнитные полюса Солнца после этого останутся на новых местах до следующего перехода, который случается с регулярностью часового механизма.
Геомагнитное поле также неоднократно изменяло свое направление, но последний раз такое случилось 740 тысяч лет назад. Некоторые иссле ...

Содержание


Введение……………………………………………………………………3
1. ПЕРЕВОРОТ НА СОЛНЦЕ……………………………………………5

2. ВЛИЯНИЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ И СИЛЬНЫХ
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ НА НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ЗЕМЛИ……………………………………………………………..8

3. ВЕКОВЫЕ ЦИКЛЫ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ И
СЕЙМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ……………………………………………….12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………15

ЛИТЕРАТУРА

Введение


Известно, что в атмосфере Земли существует электрическое поле, причем полярность поля такова, что Земля практически всегда отрицательна, т.е. земная поверхность несет на себе довольно значительный отрицательный заряд. Верхние слои атмосферы (электросфера, ионосфера) заряжены относительно Земли положительно.
Исследования явлений атмосферного электричества были начаты Франклином, Далибаром, Ломоносовым и Рихтером в середине 18 века. Основное внимание было сосредоточено вокруг изучения молний и гроз: эти явления природы, естественно, привлекали внимание многих ученых. Ломоносов и Лемонье, практически одновременно и независимо друг от друга, обнаружили, что электрические явления в атмосфере происходят и в отсутствие грозовых облаков. С начала 19 века интерес к изучению молний и гроз сильно уменьшился. Основное внимание исследователей было сосредоточено на изучении электрических полей хорошей погоды.
В 20-х годах прошлого века Симпсон, Маучли и Свердруп обнаружили так называемую унитарную вариацию поля, т.е. синхронные изменения напряженности поля величины Е, - в целом по Земле. Вильсон высказал предположение, что унитарная вариация Е вызвана грозами, которые приводят к заряжению Земли и высоких слоев атмосферы зарядами разных знаков. Эти идеи были развиты Уипплом и Скрейзом, которые установили, что суточный ход поля подобенсуточному ходу площади поверхности материков Земли, занятой грозами. Так возникло представление о том, что электричество ясных дней связано с грозовой деятельностью облаков, т.е. с тем фактором, который в исследованиях поля «хорошей погоды», -исключался как аномальный. На континентах унитарная вариация вообще не

4

наблюдалась. Это обстоятельство связывалось с тем, что возможной причиной её отсутствия могло быть, например, влияние хорошей проводимости поверхности Земли (т.н. электродный эффект), либо наличие горизонтальных неоднородностей земной поверхности, либо – неравномерное распределение электрических зарядов по высоте и т.п. Возникла ситуация, при которой наблюдаемые противоречия полностью заслонили ясность представления о природе атмосферного электричества. Один из основных исследователей в области атмосферного электричества Х. Израэль в 1939 г. отметил, что выход из создавшегося тупика можно найти, перестроив способы регистрации величины Е, проведя непрерывные наземные измерения в течение, по крайней мере, 50 лет.
За время, прошедшее с тех пор, в мире созданы приборы и организована сеть наземных станций (которая в России, к настоящему моменту, практически прекратила существование). Несмотря на некоторый прогресс в техническом плане, проблема атмосферного электричества в понимании физики этого явления, по большому счету, далеко не продвинулась. Изучение атмосферного электричества показало взаимосвязь его с другими, в частности, атмосферными процессами. Так, например, В.И.Герасименко (1976) приводит высказывание знаменитого английского физика Томсона (Лорда Кельвина) о том, что в будущем предсказание погоды будет осуществляться посредством электрометра. Это будущее еще не наступило, но предвидению классика (как будет следовать из нашей модели взаимосвязи атмосферы и электричества), нельзя не удивляться. Известны многие другие, не всегда явные и далеко не всегда ясные взаимосвязи электрического поля с такими геофизическими параметрами как сейсмичность, вулканизм, явления в ионосфере и магнитосфере и пр.

Сведения о магнитудах сильных землетрясений в 1903-1976 г.г. Считается, что наиболее точно магнитуды определялись с 1903 г.
На рис. 1 показан многолетний ход среднегодовых величин чисел Вольфа и индекса Ар (1884-1967 г.г.). Как видно из этого рисунка, колебания индекса Ар повторяют колебания чисел Вольфа. Минимумы, как правило, совпадают по времени (табл. 1), максимумы индекса отстают от максимумов чисел Вольфа на 2-5 лет (табл. 2). Отставание является следствием постепенного закачивания электромагнитной энергии Солнца в недра Земли, механизм которой рассмотрен в.
Энергия землетрясений (Е) рассчитывалась по формуле:
iqE = 11,8+1,5 M, эрг (1)
При нескольких землетрясениях суммарная энергия равна:
X Е = ±т (2)
i = 1
где n = количество землетрясений в году.
9
На рис. 2 показаны зависимости максимальных и минимальных значений индекса Ар от суммарной энергии землетрясений в году, когда фиксируются величины Ар. С увеличением суммарной энергии индекс Ар уменьшается, что является следствием выброса электромагнитной энергии Земли в атмосферу.
Рис.1. Многолетний ход среднегодовых чисел Вольфа (W) и планетарного индекса геомагнитной напряженности Ар.
Неоднозначность зависимостей на рис.2 (две кривые) обусловлена влиянием чисел Вольфа. Так, верхняя кривая на рис. 2а соответствует средним числам Вольфа W = 152, нижняя - W = 82. Их отношение, равное 1,85, полностью совпадает с отношением индексов.
10
Таблица 1. Сведения о минимальных среднегодовых числах Вольфа и индексах Ар и суммарной энергии сильных землетрясений в год минимума Ар.
11
Рис.2. Связь максимальных (а) и минимальных (б) значений индекса Ар с суммарной энергией землетрясений.
12
Крестики на рис. 2а относятся к годам, расположенным вблизи максимумов.
Временной сдвиг между максимальными W и Ар прямо пропорционален суммарной энергии землетрясений и обратно пропорционален числам Вольфа.
Результаты анализа свидетельствуют о невозможности сопоставления чисел Вольфа и индекса Ар в одном и том же году (месяце). Необходимо учитывать время «закачивания» энергии Солнца в недра Земли и энергию сильных землетрясений, способствующих сохранению постоянства напряженности магнитного поля Земли. При отсутствии землетрясений жизнь на Земле происходила бы в сильном магнитном поле и имела бы совершенно другие формы.
3. ВЕКОВЫЕ ЦИКЛЫСОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ И
СЕЙМИЧНОСТИ ЗЕМЛИ
Проанализируем дан­ные о сейсмической энергии, выделившейся из очагов землетрясений на всем Земном шаре за период с 1680 по 2002 г., в сопоставлении с циклами солнечной активности и геомаг­нитными возмущениями. Для этого использу­ем среднегодовые значения чисел Вольфа и аа-индекса, сглаженные по 11 значениям. Для каталога землетрясений с 1690 по 1900 г. была использована база данных NEIC, USGS, для периода с 1900 г. — ката­лог
13
Рис. 6. Среднегодовые значения чисел Вольфа и ежегодные выделения сейсми­ческой энергии в землетрясениях на всем Земном шаре за период с 1951 по 2002 г. (а); среднегодовые значения показаний нейтронного монитора Climax и суммарные значения сейсмической энергии за цикл (11 лет) (б); зависимость энерговыделений в землетрясениях за цикл от минимальных значений показа­ний нейтронного монитора (в).
Из рис. 7, а видно, что в начале XVIII, XIX и XX вв. значения чисел Вольфа были мини­мальны. Во всех этих трех случаях просле­живалось возрастание солнечной активности почти на протяжении 100 лет и в конце каж­дого века происходил ее резкиИ спад. Из это­го следует, что за период с 1690 по 2002 г. наблюдалось три вековых цикла солнечной активности, в начале каждого из которых сей­смическая активность принимала максималь­ное значение. Затем на фазе ее спада отдель­ные возрастания имели положительную кор­реляцию с солнечной активностью.
Нетрудно заметить, что третий вековой цикл начался в конце XIX в. (в 1890 г.) и закончился в конце XX в., точнее в конце восьмидесятых — начале девяностых годов. Далее, в соответствии с нашей теорией, про­изошло резкое увеличение сейсмической ак­тивности, т. е. с 90-х годов XX в. начался следующий вековой цикл.
Рассмотрим теперь изменения солнечной активности и сейсмичности Земли с 1991 г. На рис. 7, б представлены временные вариации среднегодовых
14
чисел Вольфа и ежегод­ные выделения сейсмической энергии в зем­летрясениях на всем Земном шаре за период с 1991 по 2004 г. На вертикальной шкале на­несены логарифмы сейсмической энергии. Начиная с 1991 г. происходит непрерывное увеличение сейсмической энергии. Причем столь высокое значение сейсмической энер­гии, как в 2004 г., наблюдалось лишь в нача­ле XX в. Это указывает на то, что в ближай­шие десятилетия число пятен в течение 11- летних солнечных циклов будет уменьшать­ся, а число сильных землетрясений оставать­ся высоким. Землетрясения 26.12.2004 г. с M= 9 и 21.03.2005 г. с M = 8,5 в районе Индо­незии подтверждают этот вывод.
Рис. 7. Суммированные за 7 лет выделения сейсмической энергии в землетрясениях на всем земном шаре и сглаженные среднегодовые числа Вольфа за период с 1690 по 2002 г. (а); вре­менные вариации среднегодовых чисел Вольфа и ежегодных выделений сейсмической энергии в землетрясениях на всем Земном шаре за период с 1991 по 2004 г. (б).
15
Заключение
Выделены вековые циклы солнечной, геомагнитной активности и сейсмичности Земли.
Каждый из вековых циклов можно раз­делить на три цикла, состоящих из трех 11- летних солнечных циклов.
В целом на протяжении всего исследу­емого периода наблюдается существенная от­рицательная корреляция сейсмической актив­ности с солнечной активностью и геомагнит­ными возмущениями.
При рассмотрении отдельных 11-лет­них солнечных циклов следует отметить, что отрицательная корреляция при возрастании сейсмической активности в периоды минимальной солнечной активно­сти может сменяться на положительную во время крупных солнечных вспышек, которые происходят в период повышенной солнечной сейсмической активности в мини­муме солнечной активности. При больших геомагнитных возмущениях под влиянием мощных солнечных протонных событий по­вышения происходят и во время максиму­мов солнечной активности.