Более полутора веков продолжается целенаправленный научный поиск следов влияния лунно-солнечного гравитационного прилива на сейсмичность. Однако наряду с исследованиями, подтверждающими гипотезу о влиянии приливов на землетрясения, есть много работ, в которых эта гипотеза подвергается сомнению или даже с большой надежностью сделанного вывода полностью отвергается.
Более реально существование суточной периодичности землетрясений, обнаруженной еще в конце XIX в. Сводка данных по разным регионам представлена в работе. В работе Shimshoni, 1971 было установлено статистически значимое превышение числа землетрясений, возникающих ночью, по сравнению с их количеством в дневное время.
Однако вслед за этим появились публикации, в которых возникновение суточной периодичности землетрясений объяснялось изменением реальной чувствительности сети наблюдений из-за повышения в дневное время уровня помех. Решающим аргументом для такого вывода стал тот факт, что при повышении энергии включаемых в выборку землетрясений суточная периодичность исчезала.
Выполненные нами исследования показали, что суточная периодичность землетрясений наблюдается повсеместно, она отчетливо видна как в детальных каталогах локальных землетрясений отдельных регионов, так и в мировых каталогах землетрясений всего земного шара. Этот эффект проявляется главным образом для слабых землетрясений и становится незначимым с ростом их энергии. Суточный ход чаще имеет максимум в ночное время. В спектрах, кроме периода 24 ч, уверенно выделяются период 12 ч, а иногда еще 8 и 6 ч.
Важнейший итог наших исследований состоит в том, что в спектрах сейсмичности не выявлено никаких особенностей на доминирующих периодах лунного гравитационного прилива. Это дает основания с достаточной степенью надежности утверждать, что лунно-солнечный гравитационный прилив, как правило, не оказывает влияния на сейсмичность.
Экспериментальные данные в большинстве случаев не противоречат гипотезе о связи суточной периодичности с меняющимся уровнем помех. Наиболее важным аргументом в поддержку этой гипотезы следует, как нам кажется, рассматривать обнаруженную в некоторых районах приуроченность энергетической (магнитудной) границы исчезновения суточной периодичности к уровню представительности землетрясений анализируемого каталога.
Вместе с тем в отдельных регионах мира обнаружена суточная периодичность землетрясений, магнитуда которых заметно превышала порог представительности землетрясений в исследуемом каталоге. Например, в каталоге землетрясений Греции, представительном для землетрясений магнитудой М>3.1, суточная периодичность сохраняется вплоть до М>4.0, причем внутрисуточные изменения количества представительных землетрясений больше чем на 2 ч отстают по фазе от аналогичных изменений слабых, непредставительных землетрясений.
Еще один важный экспериментальный факт, противоречащий обсуждаемой гипотезе, — наличие необычной суточной периодичности землетрясений с максимумом количества землетрясений не ночью, а днем, вскоре после полудня.
В настоящей работе кратко изложены некоторые результаты анализа каталогов землетрясений 14 регионов мира, информация о которых представлена в таблице.
Для дальнейшего анализа использовался метод Рэлея — Шустера, суть которого состоит в том, что сначала каждое n-е землетрясение, независимо от его энергии, представляется единичным вектором с фазовым углом Q = tn-2n/T, где tn — время возникновения землетрясения; Т = 24 ч — продолжительность суток. Затем все эти векторы последовательно суммируются и строится результирующий вектор, по длине которого оценивается статистическая значимость исследуемой периодичности.
Фазовый угол результирующего вектора соответствует акрофазе внутрисуточных изменений количества землетрясений. Во всех исследованных каталогах значимость оказалась очень высокой, — как правило, р < 10-12, часто р < 10-100.
Характеристика использованных каталогов землетрясений
| Район | Интервал наблюдений | Количество событий | Мпр | Центр тяжести эпицентров | Источник данных |
|---|---|---|---|---|---|
| Аляска | 2001-2008 | 157436 | 1.3 | 61.4N 150.4W | Сейсмологический информационный центр Аляски |
| Камчатка | 1962-2008 | 45962 | 4.0 | 53.6N 160.1Е | Камчатский филиал геофизической службы РАН |
| Канада | 1985-2007 | 48009 | 3.0 | 52.9N 115.4W | Геологическая служба Канада |
| Гармский полигон | 1955-1991 | 92597 | 1.1 | 39.0N 70.6Е | Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН |
| Невада | 2000-2008 | 54137 | 1.3 | 38.1N 118.2W | Сейсмологическая лаборатория Университета Невада, Рино |
| Испания | 1974-2003 | 22180 | 2.9 | 38.1N 3.7W | Национальный географический институт Испании |
| Греция | 1964-2008 | 75912 | 3.1 | 37.8N 23.2Е | Институт геодинамики Греции |
| Нью-Мадрид | 1975-2008 | 5504 | 1.5 | 36.4N 89.6W | Нью-Мадридский центр исследований землетрясений и информации |
| Южная Калифорния | 2001-2008 | 96591 | 1.6 | 34.4N 117.1 W | Центр данных о землетрясениях Южной Калифорнии |
| Центральная Америка | 1994-2001 | 7051 | 3.1 | 17.5N 73.8W | Сейсмографический консорциум Центральной Америки |
| Перу | 1983-2005 | 35725 | 3.9 | 11.4S 75.7W | Tavera, 2007 |
| Австралия | 1980-2008 | 18200 | 4.5 | 26.8S 130.5Е | Агентство Правительства Австралии по наукам о Земле |
| Новая Зеландия | 1981-2008 | 320168 | 3.7 | 40.8S 174.0Е | Институт геологических и ядерных исследований Новой Зеландии |
| Япония | 1986-1998 | 194528 | 2.5 | 29.9N 139.6Е | Центр данных для прогнозирования землетрясений Института исследования землетрясений, Университет Токио |
На рис. 4.1 представлена зависимость акрофазы суточной периодичности землетрясений в различных регионах от среднего значения долготы всех эпицентров каталога, характеристики каталогов представлены в таблице. Коэффициент корреляции р = 0.99, линия регрессии описывается уравнением:
θ = -λ + 366.7 ≈ -λ + 360
т.е. при смещении по долготе на 15° (один часовой пояс) акрофаза суточной периодичности тоже изменяется на 15°, или 1 ч.
Рис. 4.1. Зависимость акрофазы суточной периодичности землетрясений от долготы
Ярко выраженная зависимость акрофазы суточной периодичности количества землетрясений от долготы с очень высоким коэффициентом корреляции дает основания считать, что суточный ход сейсмичности управляется Солнцем.
Это позволяет легко пересчитывать данные каталогов землетрясений, в которых используется время по Гринвичу tG, к локальному солнечному времени ts:
ts = tG + λ/15
В дополнение к упоминавшейся выше Греции, на рис. 4.2 приведен еще один пример суточной периодичности достаточно сильных землетрясений. На этом рисунке представлен суточный ход количества землетрясений разной энергии (магнитуды) в Новой Зеландии, приведенный к локальному солнечному времени.
С увеличением энергии амплитуда суточных вариаций уменьшается, растет полуденный пик. Похожая ситуация наблюдалась на Гармском полигоне, где очень узкий высокодобротный пик на периоде 24 ч в спектре слабой сейсмичности при переходе к сильным землетрясениям расширялся, «размазывался» по соседним периодам, т.е. происходила десинхронизация с внешним воздействием.