Возникновение магнитных импульсов небольшой интенсивности и длительностью 140 с за несколько минут до землетрясений, зарегистрировано аппаратурой геофизических обсерваторий [111]. Для сильных землетрясений эти эффекты наблюдались на удалениях до 10 тысяч километров от эпицентров. В работе склонны думать, что резкое смещение масс земной коры в момент сейсмического толчка может приводить к генерации электромагнитного импульса, который регистрируют на удаленных станциях на несколько секунд раньше фронта сейсмической волны. Универсальность процессов генерации импульсных предвестников, предполагает возможность предупреждения о приближающемся землетрясении за несколько минут до события.
В работе [113] рассматривают модель, при которой над областью подготовки землетрясений происходит генерация атмосферных, акустических и акустико-гравитационных волн. Распространяясь через атмосферу, они доходят до ионосферных высот, где происходит генерация возмущений электрического поля и изменяется плотность заряженных частиц. В другой модели возмущения в ионосфере вызваны электрическими процессами в литосфере или приземной атмосфере, благодаря им происходит модификация электрических полей и токов. Ученые думают, что литосферно-ионосферная связь осуществляется действием совокупности физических механизмов. По их мнению, выделить только одну модель не представляется возможным. Поскольку пространственные масштабы наблюдаемых в ионосфере эффектов, предшествующих землетрясениям, различаются несколькими тысячами километров, а характерное время от нескольких минут до нескольких суток.
Одним из важных предвестников подготовки очагов землетрясений является изменение содержаний различных газов в подземных водах. На юге Байкала 27 августа 2008 г. в 10 час. 35 мин. местного времени (в 01 час. 35 мин. по Гринвичу) произошло сильное землетрясение. Магнитуда землетрясения составляла М = 6.3, глубина очага 16 км. Землетрясение ощущалось на большой территории Сибири. Исследования содержаний газов, растворенных в глубинной воде Байкала, проведенные в течение двух лет (за период 20072008 гг.), показали существенные колебания концентраций гелия накануне землетрясения. Колебания в его содержании стали заметными в период с 4 по 18 августа 2008 года. Количество гелия сначала увеличилось до 6,83 10
5
5
5
Великое Суматро-Андаманское землетрясение 26 декабря 2004 года вызвало изменения уровня воды в Фэрбенксе, Аляска, на расстоянии 10 800 км от эпицентра. Скачкообразные изменения уровня воды, за которыми следует скачкообразный подъем уровня воды, наблюдались по меньшей мере в четырех скважинах. Предыдущее исследование показало постоянное повышение уровня воды во всех этих скважинах после землетрясения в разломе Денали в 2002 году и последовавших крупных повторных толчков. На основе общих наблюдений в [115] установили эмпирическую взаимосвязь между изменениями уровня воды, расстояниями до эпицентров и магнитудой землетрясения. Изменения уровня воды в скважинах объясняли сотрясением грунта от сейсмических волн. Расчетные средние изменения уровня воды из-за землетрясения на Суматре с использованием этой зависимости соответствовали наблюдаемым изменениям уровня воды. Исследователи пришли к выводу: поверхностными волнами землетрясения на Суматре вызвано сотрясение грунта в Фэрбенксе, оно было достаточным для изменения уровня воды в скважинах.
Федеральным государственным унитарно научно-производственным предприятием "Иркутскгеофизика" на озере Байкал создана система наблюдений электромагнитного поля Земли. Регистрация электрического поля Земли на оз. Байкал осуществляется в 9 пунктах. Они расположены вокруг южной части озера. Наряду с мониторингом электрического поля и вариаций геомагнитного поля, на каждом пункте наблюдений выполняются магнитотеллурические зондирования. Также ведут наблюдения за уровнем подземных вод в скважине. По данным наблюдений в поведении электрического поля и электропроводности геологической среды выявлены аномалии, которые связывают с землетрясением, произошедшим 27.08.2008 г. [116]. Перед землетрясением происходит затухание высокочастотных вариаций электротеллурического поля с периодами в десятки секунд. Затухание началось примерно за 20 минут до землетрясения. Близко к моменту землетрясения компоненты напряженности электрического поля скачкообразно изменяются (увеличиваются). В большей мере оно относится к вертикальной компоненте поля. На пунктах ближних к эпицентру амплитуда сигнала больше. На удаленных пунктах амплитуда сигнала уменьшается. Аномалия уровня воды в скважине по времени совпадает с аномальным изменением напряженности электрического поля. Данную связь в [116] объясняют следующим образом: «Перед землетрясением увеличились тектонические напряжения, которые вызвали поднятие уровня подземных вод. В результате возникли электрокинетические, электрохимические и другие эффекты в верхних частях земной коры, которые проявились аномальным изменением напряженности электрического поля».
По результатам анализа данных, полученных при исследованиях ионосферы в сейсмически активных регионах, мнение ученых [117] склонилось к тому, что возмущения в ионосферной плазме инициированы внутренними гравитационными волнами, проходящими через ионосферу. Сами волны генерируются выходящими в приземную атмосферу литосферными газами. Альтернативным фактором, воздействующим на ионосферу, в работе называют электрическое поле, при этом не объясняют, что возбуждает его действие. В [117] предлагают рассматривать подготовку сильного землетрясения как заключительную стадию самоорганизации структурных элементов низкого порядка в элементы более высокого порядка, разрушаемых при землетрясениях.
Возрастание геомагнитных возмущений от уровня фоновых флуктуаций (0,10,2 нТл) до величин 12 нТл, с характерными периодами 15150 мин, происходит синхронно по времени с зарегистрированными спорадическими волновыми возмущениями в литосфере и ионосфере Земли. Процесс коррелирован с возрастанием региональной сейсмической активности. Наблюдения свидетельствуют о наличии корреляции между динамическими процессами, происходящими в атмосфере и ионосфере Земли, с масштабными движениями земной поверхности. В трех соприкасающихся геофизических средах обнаружены процессы развития возмущений с периодами от 510 до 2050 минут. Они представляют возрастание: синхронных деформаций земной поверхности, амплитуды вариаций атмосферного давления и уровня электронной концентрации в слое F2 ионосферы [118]. Отмеченные явления предваряют и сопровождают сейсмические события с магнитудами M = 78. Наблюдаемые волновые явления характерны для земной поверхности, нижних слоев атмосферы и ионосферы Земли. Расстояния от пункта наблюдений до эпицентра достигало 7 тысяч километров.
Над сейсмически активными регионами ионосферные возмущения проявляются, как специфические неоднородности, за несколько дней перед сильными землетрясениями. В окрестности эпицентра наблюдаются локализованные плазменные и электромагнитные возмущения. Экспериментальные исследования, проведенные со спутников Земли, свидетельствуют о существовании связи между процессами в литосфере Земли и электромагнитными и плазменными возмущениями в ионосфере [119].
В работе [117] приведен анализ экспериментальных данных, полученных на заключительной стадии подготовки землетрясений. В статье указывают на сомнительность электромагнитной и инфразвуковой связи литосферы с ионосферой накануне землетрясения. Эти гипотезы не способны описывать все наблюдаемые разнообразия. Авторы указывают на недостатки теорий: 1) неоднородности регистрируются и в магнитоспокойные периоды; 2) часто неоднородности, и связываемые с ними эффекты, остаются и после землетрясений; 3) неоднородности регистрируются как в нейтральной, так и в ионизованной компонентах ионосферы.
Пространственные масштабы ионосферных возмущений и длительность вариаций в F слое можно объяснить эффектами распространения ВГВ или появлением электрического поля [117]. В публикации склоняются к мнению, что возникновение ионосферных неоднородностей за несколько дней перед сильными землетрясениями обусловлено распространением ВГВ через ионосферу. Их источником могут служить длинноволновые колебания Земли, локальный парниковый эффект и нестационарный приток литосферных газов.
Северокавказская геофизическая обсерватория (СКО) ИФЗ РАН включает четыре полномасштабных геофизические лаборатории в районе вулкана Эльбрус. В Баксанской нейтринной лаборатории, находящейся на глубине 3.5 км, с 2004 г. проводится поиск сигналов "предвестников". Причину характерных ультранизкочастотных волновых форм геомагнитных возмущений, отражающих процесс подготовки и развития землетрясения, ряд крупных российских ученых стали связывать с ВГВ. За несколько суток до землетрясения в Тохоку в этом районе проявились первые длиннопериодные сейсмогравитационные процессы [120]. Приборы Северокавказской геофизической лаборатории ИФЗ РАН зафиксировали несколько сейсмогравитационных всплесков, обусловленных подвижками больших массивов горной породы в области главного разлома. Здесь сформировались основные очаговые структуры цунамигенного события Тохоку [121]. Более 3000 км
3
3
В публикации [121] сообщают об обнаружении на СКО до десятка глобальных квазипериодических сигналов с периодами 20300 с за несколько часов до основного толчка землетрясений магнтудой М > 5,5. Длительность зафиксированных наведенных магнитных сигналов укладываются в интервал от 3-х до 5 минут. Сами сигналы отличаются характерными волновыми формами, присущими только этому классу аномальных возмущений. Геомагнитные возмущения, отражающие процесс подготовки и развития землетрясения, ряд известных российских ученых, стали связывать с ВГВ. Первые длиннопериодные сейсмогравитационные процессы в районе Тохоку проявились за несколько суток до землетрясения [121]. Они сформировали основные очаговые структуры цунамигенного события. Более 3000 км
3
3
Обоснование предвестников землетрясений опирается на гипотетические гравитационные волны, "открытые" группой западных ученых. Термин «гравимагнитные возмущения», который отражает зарождение и развитие УНЧ возмущений, в практику ввел академик РАН А.М. Прохоров. В монографии [122. С. 7] утверждается, что «гравитомагнитные возмущения» предваряют крупные сейсмические события. Возмущения отражают условия подготовки землетрясения в сейсмоопасном районе, что проявляется в аномальных вариациях магнитного поля Земли. Ученые предполагают, что тектонические процессы, развивающиеся в очаге землетрясения, генерируют поля. По мнению академика РАН Собисевича А.Л: «Сегодня есть достаточно оснований полагать, что аномальные возмущения в вариациях магнитного поля Земли, регистрируемые магнитными вариометрами при развитии очаговой области сильного землетрясения, являются производными гравитационных движений геологических отдельностей в литосфере и других геосферах» [123].
До настоящего времени не определено, что является первичным: «сейсмогравитационные возмущения, связанные с сейсмогравитационными процессами в геосферах, формирующими очаг сейсмического события, или развивающая суббуря, которая в неустойчивой энергонасыщенной ионосфере может возникнуть даже тогда, когда нет никаких очевидных причини признаков магнитной бури» [124].
Затруднительно интерпретировать результаты наблюдения "предвестников" землетрясений, основываясь на модели распространения ВГВ. Эти волны распространяются под углом к поверхности Земли. Чем больше период, тем меньше этот угол. ВГВ будут достигать высот ионосферы на удалении ~1000 км от эпицентра [119]. Однако плазменные и электромагнитные возмущения наблюдают в районе землетрясения. Эффектом распространения ВГВ трудно объяснить возникновение мелкомасштабных плазменных неоднородностей и продольные токи над эпицентром события. Теория ВГВ не дает ответа на вопрос, почему в нижней ионосфере наблюдаают колебания с периодами 1012 и 2025 мин.
Механизмы взаимодействия физических полей и процессы, происходящие в литосферно-ионосферно-атмосферной системе, остаются предметом разногласий между учеными. В работе [125] исследовали взаимосвязь сейсмических событий 24.05.2014 (Греция), 10.04.2016 (Афганистан), 30.10.2016 (Италия), 12.11.2017 (Ирак) и 20.07.2017 (Греция) с геомагнитными возмущениями, вызванными колебаниями земной поверхности. Данные о вариациях атмосферного давления и геомагнитного поля получены из базы данных "Синхронные измерения различных геофизических полей" в ГФО Михнево. В ней содержаться результаты комплексных измерений возмущений в литосферно-ионосферно-атмосферной системе, вызванных землетрясениями с магнитудой M 6. В результате анализа данных регистрации сейсмических, акустических и геомагнитных сигналов установлена взаимосвязь сейсмических событий на расстояниях в 23 тыс. км от очага землетрясения с геомагнитными возмущениями, интерпретируемыми как результат воздействия на нижнюю ионосферу акустического возмущения, вызванного колебаниями земной поверхности. Акустические возмущения предлагают рассматривать [125] как механизм, обеспечивающий взаимодействие в литосферноионосферноатмосферной системе.
У поверхности Земли перед землетрясением в зоне эпицентра наблюдаются возмущения вертикальной компоненты электрического поля. В статье [126] рассматривают один тип предвестников землетрясений возмущение электрического поля у поверхности Земли. Флуктуации электрического потенциала были измерены спутником на высоте 400 км. Максимальное возмущение вертикального электрического поля накануне сильных землетрясений может достигать 1000 В/м и десятков В/м накануне слабых. В среднем значения возмущения равны 100300 В/м. Токи, исходящие от поверхности Земли, текут сквозь атмосферу в ионосферу почти вертикально. Результаты расчетов электрического поля показывают, что вертикальная компонента плотности электрического тока не изменяется с высотой, следовательно, электрическое поле величины E = 1000 В/м не может наблюдаться в ионосфере [126].
Гармский район (Республика Таджикистан) один из наиболее сейсмоактивных в Средней Азии, верхние слои (1012 км) представляют мезокайнозойскую терригенную толщу. В 19761978 гг. здесь регулярно проводилось глубинное электрическое зондирование коры одиночными импульсами. Район был ограничен φ = 38,2°39,5° с. ш. и λ = 68,8°71,5° в. д. В качестве источника тока использовался МГД-генератор. Нагрузкой служил электрический диполь с разносом электродов 3 км и сопротивлением 1,5 Ом [127]. При пуске МГД-генератора ток нагрузки достигал 1,5 кА, длительность зондирующего импульса составляла 2,5 с. Всего было проведено 34 пуска. Влияние импульсов тока на сейсмический режим рассматривалось в пределах временного окна ± 40 суток от момента каждого пуска. Обнаружено увеличение сейсмической активности, наступающее через 5-6 суток после акта зондирования. В последующем наступает спад активности, который длится несколько суток. Энергия, отдаваемая в электрический диполь при каждом пуске МГД-генератора, составляла 8,5 10