D-Волны – иллюзия или разгадка?

Гипотеза, получившая уже ряд подтверждений: в земной коре от полюсов к экватору медленно, со скоростью около 17 километров в год, движутся волны неизвестной пока природы. Попав в сейсмическую зону в период повышенных тектонических напряжений, такая волна, подобно спусковому механизму, включает машину землетрясения.

Недавняя серия землетрясений в Армении, Таджикистане, Калифорнии, Румынии, Иране вновь привлекла общественное внимание к проблеме прогноза этого грозного явления. Ученые считают, что в принципе такой прогноз возможен, недостаточно надежных и универсальных методов пока нет. Поэтому каждая новая идея в этой области вызывает большой интерес, особенно если она столь неожиданна и изящна, как гипотеза D-волн, выдвинутая доктором технических наук Ш.А.Губерманом, научным сотрудником Института прикладной математики им. М.В.Келдыша.

По современным представлениям, землетрясения объясняются движением крупных блоков земной коры друг относительно друга. Такое движение не может идти равномерно: пока прочность пород достаточна, чтобы удерживать блоки на месте, в них растут механические напряжения и копится энергия, как в сжимаемой пружине. Но когда эта энергия превышает некоторый предел, породы начинают разрушаться, и механическое напряжение высвобождается в одном крупном землетрясении или серии мелких.

Точный прогноз предполагает указание трех характеристик землетрясения — силы, места и времени. Без первого или второго прогноз теряет смысл, но без третьего может использоваться — для сейсмического районирования территорий. Впрочем, абсолютно точные предсказания каждой из характеристик сделать очень трудно, и потому сейсмологи вынуждены руководствоваться своеобразным "правилом неопределенностей": чем менее точен прогноз места землетрясения данной силы, тем точнее должен быть прогноз времени.

Различные методы прогноза—и общепризнанные, и более чем спорные — можно объединить в две группы. Одни исходят из предположения, что землетрясение определяется локальными тектоническими условиями, другие — что их причины глобальны (изменение скорости вращения Земли, влияние Солнца или планет и т.д.). Новая гипотеза совмещает оба подхода, утверждая: энергия для будущих землетрясений накапливается в ходе местных процессов, а спусковым механизмом служит медленно распространяющаяся по земному шару особая волна, которую автор и назвал D-вопной. Эта гипотеза позволяет, с одной стороны, анализируя местную тектоническую ситуацию, делать прогноз координат будущих землетрясений, а с другой, рассчитав движение D-волн, получить "расписание" подземных бурь на многие годы вперед.

Вообще говоря, это не первая попытка установить связь между землетрясениями, последовательно происходящими в разных местах, но раньше ни одна из теорий не находила подтверждения. В частности, изучение каталогов сейсмической активности опровергло правдоподобное на первый взгляд предположение о том, что каждое землетрясение рождает сейсмическую волну и та, добравшись до других очагов, вызывает новые землетрясения. В то же время удалось выявить цепочки землетрясений, идущих вдоль разломов (границ двух блоков). По каждому из разломов такая цепочка движется с постоянной скоростью, но для разных разломов эта скорость меняется от 20 до 100 километров в год. Разницу в скорости обычно связывали с геологическими особенностями регионов, однако Ш.А.Губерман предложил иное объяснение: землетрясения вызываются одной и той же волной, движущейся по всей Земле со скоростью 16,6 км в год, но поскольку фронт волны пересекает разломы под разными углами (от 0 до 90°), землетрясения распространяются по-разному — тем быстрее, чем меньше этот угол. Подмеченная закономерность и подтолкнула к разработке нового метода прогноза. Опираясь лишь на несколько предположений, автору удалось построить довольно стройную гипотезу. Попробуем повторить и понять ход его рассуждений.

Итак, по нашей планете движется D-волна, скорость которой никак не зависит от широты и долготы, геологических особенностей региона. Это значит, что "с точки зрения волны" Земля представляет собой однородный шар. На таком шаре есть только две точки, отличающиеся от всех других, — Северный и Южный полюсы. Следовательно, только этим двум точкам можно приписать роль источников D-волн: от них волны и расходятся, добираясь до экватора за 600 лет и до противоположного полюса — за 1200. Но в какой момент времени и почему рождаются Dволны? Естественно предположить, что причина имеет сейсмический характер. Допустим, при сильном землетрясении (свыше 8 баллов по Рихтеру) на Земле смещаются значительные массы горных пород, скорость ее вращения несколько меняется и в этот момент на полюсах рождаются две D-волны, движущиеся навстречу друг другу, Наконец, еще одно предположение: сильные землетрясения случаются только там, где накопились значительные тектонические напряжения, и только тогда, когда в этом месте встречаются две D-волны.

Такой набор предположений образует уже довольно полную гипотезу, из которой можно делать далеко идущие выводы. Скажем, одно из следствий гипотезы D-волн дискретное распределение сильных землетрясений по широтам. Поскольку все Dволны рождаются на полюсах и движутся с одинаковой скоростью, они могут пересечься либо у экватора (так называемая D-широта 1-го порядка, где встречаются одновременно испущенные волны), и тогда там может произойти сильное землетрясение, либо на широте 45° (D-широта 2-го порядка, соответствующая встрече новой волны, родившейся при экваториальном землетрясении, с одной из старых, чье пересечение и дало толчок этому землетрясению), либо на широтах 22,5° и 67,5° (D-широты 3-го порядка) и т.д. Казалось бы, число D-волн должно постоянно расти, землетрясения происходить все чаще, а D-широты все новых и новых порядков должны покрывать Землю все более густой сетью паралпепей. Но так как каждая встреча D-волн вызывает землетрясение не наверняка, а лишь с некоторой (пусть и высокой) вероятностью и, главное, при землетрясениях исчезают тектонические напряжения в довольно большой области, этот процесс не может развиваться неограниченно.

Существование D-широт — такое следствие новой гипотезы, которое проще других поддается проверке, и потому Ш.А.Губерман начал именно с него. Проанализировав катапоги, он обнаружил, что из 10 сильнейших землетрясений XX века 9 с точностью до 1 попадают на D-широты, из 17 сипьнейших землетрясений последних 40 лет на D-широтах лежат 15, а во всех районах, где случаются землетрясения силой более 8 баллов по Рихтеру, эпицентры рекордных землетрясений лежат на D-широтах. Убедившись в своей правоте, по данным о сильнейших землетрясениях нашего века он рассчитал нынешнее положение D-волн.

Пока речь шла только о прогнозе очень сильных землетрясений. А как быть с бо лее слабыми? Чтобы решить эту проблему, Ш.А.Губерман дополнил гипотезу D-волн гипотезой D-центров. Он выделил на Земле 17 таких регионов, в которых существуют точки (D-цеитры), где произошло сильнейшее землетрясение региона, и предположил, что в таких регионах любое землетрясение средней силы происходит только тогда, когда в D-центр приходит D-волна.

Гипотеза D-волн, позволяя предвидеть широту землетрясения, ничего не говорит о долготе, так что для точного предсказания приходится привлекать дополнительные соображения. Автор считает, что его метод нужно комбинировать с другими, и потому предложил схему "трехступенчатого" прогноза: долгосрочный (примерно на 5 лет) прогноз периода повышенных тектонических напряжений, среднесрочный (на полгода) прогноз по D-волнам и краткосрочный (на неделю) про1 Л. гноз по различным предвестникам — сейсмическим, электрическим, гидрологическим и биологическим. Комбинируя долгосрочный прогноз группы В.И.Кейлис-Борока (Институт физики Земли АН СССР) с расчетами движения D-волн, Ш.А.Губерман в мае 1989 г. предсказал сильное землетрясение в Калифорнии до ноября 1989 г. Как известно, такое землетрясение произошло там 18 октября.

Таким образом, полная система прогноза землетрясений, основанная на новой гипотезе, довольно сложна, что несколько усиливает скептицизм ее противников. Кроме того, при рассказе о ней мы сознательно обходили множество серьезных вопросов, которые, быть может, уже возникли у читателя. Например, какова физическая природа D-волн? В какой среде они распространяются и почему так медленно? Как именно рождаются? Отчего не затухают с расстоянием и не взаимодействуют при встрече? Ни на один из этих вопросов уверенного ответа сегодня нет, и автор гипотезы откровенно говорит об этом. Однако он подчеркивает удивительное совпадение расчетов, сделанных на основе гипотезы, и данных из каталогов землетрясений. В 1977 г. Ш.А.Губерман опубликовал прогноз для 17 сейсмоопасных регионов. Из 12 землетрясений, происшедших там за десять лет, правильно предсказаны 10. По его оценкам, вероятность случайного совпадения с прогнозом не превышает 0,001.

Так что же такое гипотеза D-волн — решение проблемы предсказания землетрясений или артефакт, кажущаяся закономерность, объясняющаяся всего лишь неточностями анализа или случайными совпадениями? Чтобы это понять, следует провести детальное изучение всех существующих данных о месте и времени прошлых землетрясений, а также глубокий анализ возможных физических оснований для существования D-вопн.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>