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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Radiobeobachtungen mit IS3 für Erdbebenvorläufer. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Funkamateur-Designer Es gibt vielleicht keinen einzigen Monat im Jahr, in dem Nachrichtenagenturen auf der ganzen Welt nicht schreckliche Nachrichten über Erdbeben melden. Sie fallen plötzlich auf Siedlungen, ganze Regionen, bringen katastrophale Zerstörungen mit sich, die mit enormen materiellen Verlusten und irreparablen menschlichen Verlusten verbunden sind. Nach Angaben der Vereinten Nationen wird der Sachschaden durch Erdbeben auf bis zu 10 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt. Natürlich ist es unmöglich, seismische Naturkatastrophen zu verhindern, aber auf sie vorbereitet zu sein bedeutet, ihre Folgen deutlich zu reduzieren. Ist eine verlässliche langfristige oder zumindest kurzfristige Vorhersage von Erdbeben möglich? Die Wissenschaft kommt einer positiven Antwort auf diese Frage immer näher. Dies wird insbesondere durch die langjährige Erfahrung des Instituts für Erdmagnetismus, Ionosphäre und Radiowellenausbreitung der Russischen Akademie der Wissenschaften (IZMIRAN) mit Radiobeobachtungen von Erdbebenvorläufern des IS3-Boards belegt. Mittlerweile sind Wissenschaftler zu der festen Überzeugung gelangt, dass ein Erdbeben kein plötzliches Ereignis ist, sondern ein Prozess, dem eine Vielzahl geophysikalischer Phänomene vorausgehen. In seismisch aktiven Gebieten zum Zeitpunkt des Erdbebens und unmittelbar davor das Leuchten der Atmosphäre, des Bodens, der Berghänge, Störungen des atmosphärischen elektrischen Potentials, Schwankungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung in Entfernungen von bis zu tausend Kilometern vom Epizentrum sowie Veränderungen der kritischen Frequenzen und der Dichte der E- und F-Schichten der Ionosphäre wurden wiederholt beobachtet. In den 3er Jahren wurden mit ICXNUMX Ausbrüche niederfrequenter elektromagnetischer Lärmemissionen über den Epizentren großer Erdbeben festgestellt. Wenige Stunden vor dem Ereignis wurde ein scharfer Ausbruch gepulster elektromagnetischer Strahlung in einem ziemlich breiten Frequenzband aufgezeichnet. Derzeit geht die Untersuchung seismoionosphärischer Effekte in zwei Richtungen voran: der Analyse einzelner Ereignisse und der Ableitung statistischer Gesetzmäßigkeiten. Verweilen wir bei Radioemissionen im Schallfrequenzbereich als Vorläufer von Erdbeben. Eine solche Schlussfolgerung wurde möglich, weil es möglich war, den Zustand von Vorläufern im Wachstumsprozess und der direkten Manifestation seismischer Ereignisse mit Radioemissionen in einem ruhigen Zustand zu vergleichen. In unserem Land werden seit vielen Jahren Untersuchungen zu Hintergrundfunkemissionen im Tonfrequenzbereich (0,1 ... 20 kHz) mit IC3 durchgeführt. Sie machen auch jetzt noch weiter. Üblicherweise wurden zu ihrer Registrierung ein Breitbandempfänger und Geräte eingesetzt, die es ermöglichten, an Bord des IC3 eine Spektralanalyse mehrerer Frequenzlinien durchzuführen. Die Registrierung mit Breitbandempfängern eignet sich für die Untersuchung diskreter Signale und eine detaillierte Untersuchung des Spektrums von Rausch- und Quasi-Rauschstrahlung. Der Einsatz bordeigener Spektrumanalysatoren liefert Informationen über die absolute Intensität und räumliche Verteilung der Strahlungsintensität. Der Empfang der zur Erde übertragenen Breitbandinformationen erfolgt in den Observatorien Russlands, Deutschlands, der Tschechischen Republik und Ungarns, wenn Satelliten über sie hinwegfliegen. Die lange Lebensdauer der Satelliten und die große Menge an gewonnenen Daten ermöglichten die Sammlung einer beträchtlichen Menge homogener Informationen, die für die statistische Verarbeitung und den Vergleich von Variationen in der Intensität elektromagnetischer Niederfrequenzgeräuschemissionen unter verschiedenen Bedingungen geomagnetischer und solarer Aktivität geeignet sind . Tages-, Breiten- und Höhenschwankungen der Intensität niederfrequenter Strahlung wurden in absoluten Einheiten ermittelt und ihre Dynamik unter verschiedenen Bedingungen geomagnetischer Störungen verfolgt. All diese Informationen über die „Hintergrundstrahlung“ bildeten eine verlässliche Grundlage für die anschließende Studie des Autors dieser Zeilen, dem es erstmals gelang, die Wirkung der Anregung niederfrequenten Lärms über dem angeblichen Epizentrum des erwarteten Erdbebens nachzuweisen. Eine Analyse der während einer Reihe aufeinanderfolgender Satellitendurchgänge gewonnenen Informationen ermöglicht es, die räumlich-zeitliche Verteilung der aufgezeichneten Parameter zu erhalten. Es wurden Variationen der magnetischen (m) und elektrischen (e) Komponenten des niederfrequenten Rauschstrahlungsfeldes vom Ausgang der Spektrumanalysatorkanäle bei Frequenzen von 4650, 800, 450 und 140 Hz aufgezeichnet; Änderungen der thermischen Plasmakonzentration Ne und der Flussdichte energiereicher Elektronen mit Energien Ee über 40 keV und Ee über 100 keV. All dies zeigt die Vielfalt der Erscheinungsformen seismischer Aktivität in Satellitenhöhen im erdnahen Weltraum. Wie manifestieren sich die aufgezeichneten niederfrequenten elektromagnetischen Strahlungen vor dem Ereignis, während des Hauptschocks und danach und wie signalisieren sie Erdbeben? Die Abbildung zeigt in geografischen Koordinaten die Projektionen der Umlaufbahnen (4080...4087) des Interkosmos-19-Satelliten auf der Nord- und Südhalbkugel während der IC3-Vorbeiflüge in der Nähe des Erdbeben-Epizentrums. Dabei wurden Intensitätsschübe des niederfrequenten Strahlungsfeldes beobachtet. Die Lage des Epizentrums ist im Diagramm markiert (xx). Im oberen und unteren Teil des Diagramms ist neben der Weltbeobachtungszeit auch die Zeit vor (Minuszeichen) und nach (Pluszeichen) dem Erdbeben angegeben. Auf den Projektionen der Orbitalwindungen zeigen die ausgefüllten Rechtecke einen Anstieg der Signalintensität der magnetischen (rechts von der Flugbahnprojektion) und elektrischen (links von der Projektion) Komponenten des Strahlungsfeldes um 20 dB relativ zu der Pegel des Hintergrundgeräuschs, der normalerweise in dieser Region des Weltraums beobachtet wird. Das Bild im Diagramm bezieht sich auf eine Frequenz von 4650 Hz, ähnliche Ausbrüche sind jedoch im gesamten aufgezeichneten Frequenzband zu beobachten. Die Amplitude und insbesondere die Zeit der Beobachtung von Ausbrüchen nehmen zu, je näher wir uns dem Epizentrum in Längengrad und Zeit nähern. Vor dem Erdbeben wurden Veränderungen im Vergleich zu den in dieser Region üblicherweise gemessenen Schwankungen der magnetischen und elektrischen Komponenten des Strahlungsfeldes beobachtet; nach dem Erdbeben überwog die elektrische Komponente. Auch im magnetisch konjugierten Bereich wurden Rauschausbrüche beobachtet, die Beobachtungszone war jedoch deutlich schmaler.
Zuvor haben wir Daten zur globalen räumlich-zeitlichen Verteilung der Intensität natürlicher (Tages-, Breiten- und Höhenschwankungen in absoluten Einheiten) niederfrequenter Strahlung bei Frequenzen von 3 Hz und 19 kHz unter verschiedenen Bedingungen geomagnetischer Störungen erhalten. Dies zeigt die Zuverlässigkeit der Signalextraktionsmethode zur Bestimmung der Entwicklung seismischer Aktivität. Dies belegen auch Beobachtungen der elektromagnetischen Strahlung zweier Satelliten, die über dem Epizentrum desselben Erdbebens vorbeifliegen. Der Satellit Interkosmos-Bulgaria-1300 überflog das Epizentrum des Erdbebens am 21. Januar 1982 in einer Höhe von 800 km 12 Minuten vor dem Hauptbeben in einer Entfernung von 2,8° Längengrad. Dabei wurden quasiharmonische Schwingungen des Magnetfeldes mit einer Amplitude von 3,5 nT aufgezeichnet. Die Größe der Schwingungsregistrierungszone betrug 40...100 km entlang der Flugbahn. Der Satellit Orel 3 flog in einer Höhe von 1970 km in der Nähe des Epizentrums desselben Erdbebens, 4 Stunden 48 Minuten vor dem Hauptbeben. An Bord wurden auch Ausbrüche niederfrequenter Strahlungsfeldintensität im Bereich von 10 Hz ... 20 kHz festgestellt. Das Vorhandensein aufeinanderfolgender Messungen von zwei Satelliten über demselben Gebiet vor dem Erdbeben lässt trotz der Unterschiede in der verwendeten Ausrüstung den Schluss zu, dass in dem Gebiet oberhalb des Epizentrums vor dem Hauptbeben seit langem seismomagneosphärische Geräusche vorhanden sind, was dies bestätigt Möglichkeit, diese Geräusche für Prognosen zu nutzen. Anhand von Satellitenbeobachtungen haben wir nicht nur einzelne Ereignisse analysiert, sondern auch statistische Merkmale gewonnen. Gleichzeitig haben wir einige Einschränkungen eingeführt: Es wurden eher starke Erdbeben mit einer Stärke M von mehr als 5,5 und einer Tiefe von weniger als 60 km ausgewählt. Berücksichtigt wurden nur Erdbeben relativ niedriger Breitengrade (geomagnetischer Breitengrad unter 45°). Als Ergebnis wurde festgestellt, dass die Breitengröße der Burst-Erkennungszone deutlich größer ist als die Längsgröße, d. h. Strahlungsbursts werden in Form eines „Rauschgürtels“ beobachtet, der sich entlang der geomagnetischen Breite des Epizentrums erstreckt. Vor dem Erdbeben wurden sowohl die magnetischen als auch die elektrischen Komponenten des Lärmemissionsfeldes erfasst. Nach dem Erdbeben dominierte der elektrische Anteil. Der Frequenzbereich reicht von Bruchteilen eines Hertz bis 20 kHz und möglicherweise sogar noch höher (20 kHz ist der obere Bereich des Geräts). Die Zuverlässigkeit des beobachteten Effekts, berechnet auf Basis der Ergebnisse der statistischen Verarbeitung experimenteller Ergebnisse, beträgt 85 - 90 %. Damit wurde der Effekt der Anregung elektromagnetischer Strahlung in der Plasmasphäre oberhalb des Epizentrums des erwarteten Erdbebens entdeckt und bestätigt. Theoretisch wird die Realität des registrierten Phänomens bestätigt. Natürlich kann sich der wissenschaftliche Ansatz nicht auf die Beobachtung eines Phänomens beschränken. Daher wurde das Hauptaugenmerk auf eine umfassende Analyse der Erdbebenvorläufer gelegt, einschließlich niederfrequenter Strahlung und Schwankungen der energetischen Elektronenflüsse oberhalb des erwarteten Epizentrums. Die Annahme über den Zusammenhang dieser Phänomene mit seismischer Aktivität, die erstmals vor fast zehn Jahren von IZMIRAN-Spezialisten geäußert wurde, wurde durch die Untersuchung der Beobachtungsergebnisse in verschiedenen Zeiträumen bestätigt. Unmittelbar vor dem Spitak-Erdbeben am 7. Dezember 1988 verzeichnete beispielsweise ein auf einem Ballon montiertes vertikales Teleskop für kosmische Strahlung, das etwa 41 Minuten vor dem Hauptschock startete, einen Anstieg des Flusses eindringender Partikel unter dem Einfluss des bevorstehenden Erdbebens. Den vom Satelliten Oreol 3 erhaltenen Daten zufolge wurden 0,01 Stunden und 20 Minuten vor dem Hauptbeben gleichzeitige Ausbrüche der Intensität niederfrequenter Strahlung (4 - 48 kHz) und der Zählrate des energiereichen Teilchenflusses über dem Epizentrum des Erdbebens aufgezeichnet Schock. Es wurde festgestellt, dass in 20 Fällen von 18 Fällen erhöhter Partikelniederschläge, begleitet von intensiven Ausbrüchen niederfrequenter Strahlung, die anomalen Ausbrüche mit dem Vorhandensein von Erdbeben zusammenfielen. Der Satellit „Interkosmos 19“ zeichnete außerdem gleichzeitig beobachtete anomale Schwankungen in der Intensität des niederfrequenten Rauschens und der Flussdichte energiereicher Teilchen auf. Wenn also ein Erdbeben auftritt, wird die gesamte Plasmasphäre über dem Epizentrum und in der magnetisch konjugierten Region angeregt. Die Verallgemeinerung wissenschaftlicher Beobachtungen in- und ausländischer Spezialisten ermöglicht die Erstellung eines Diagramms der zeitlichen Entwicklung geophysikalischer Phänomene, die mit der Manifestation seismischer Aktivität einhergehen. Nennen wir sie:
Alle oben genannten Informationen bestätigen die Möglichkeit der Erdbebenvorhersage, für die sowohl bodengestützte als auch Satellitendaten in Kombination verwendet werden sollten. Es erscheint bereits jetzt optimal und möglich, die Satellitenüberwachung von Erdbebenvorläufern zu organisieren und ein Netzwerk autonomer Bodenstationen zu schaffen, die über einen Telemetriekanal mit Satelliten verbunden sind. Die kombinierten Informationen könnten in einem Rechenzentrum verarbeitet werden. Es ist unwahrscheinlich, dass die Kosten für den Aufbau eines solchen Netzwerks im Vergleich zu den Verlusten, die plötzliche, aber vorhersehbare Naturkatastrophen mit sich bringen, übermäßig hoch sein werden. Autor: V. Larkina, Doktor der Phys.-Math. Wissenschaften, Moskau
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