МЫСЛИ ПО ПОВОДУ СТАТЬИ О.Д. ЗОТОВА, А.В. ГУЛЬЕЛЬМИ «ПРОБЛЕМЫ СИНХРОНИЗМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ В ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ МАГНИТОСФЕРА – ТЕХНОСФЕРА – ЛИТОСФЕРА»

МЫСЛИ ПО ПОВОДУ СТАТЬИ О.Д. ЗОТОВА, А.В. ГУЛЬЕЛЬМИ «ПРОБЛЕМЫ СИНХРОНИЗМА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ И СЕЙСМИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ В ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ МАГНИТОСФЕРА – ТЕХНОСФЕРА – ЛИТОСФЕРА»

(http://wwwbrk.adm.yar.ru/russian/l_508/BARS/htm/problems%20of%20synchron...)

Абстракт. Отмечается, что наличие недельного периода (эффект «выходных дней») в некоторых показателях магнитосферы – литосферы не может быть однозначно истолковано как антропогенное влияние на упомянутые геосферы. Околонедельная ритмика принадлежит спектру периодов всей солнечной системы, очень сложному, богатому и плохо изученному. Вопросы, поставленные авторами комментируемой статьи, весьма важны и актуальны, их изучение требует реализации специальной междисциплинарной исследовательской программы.

ВВЕДЕНИЕ.

Рассматриваемая статья [1] вновь привлекает внимание к вопросу о синхронизации некоторых магнитосферных явлений с календарной неделей, с некоторыми короткопериодными ритмами. Авторы дополнили накопленные к настоящему времени эмпирические данные новыми фактами, несомненно – нетривиальными. Новые наблюдения представляются убедительными. Но основной тезис авторов – о влиянии на магнитосферу и литосферу индустриальной деятельности человечества – вызывает многие вопросы. Ясная и аргументированная их формулировка – основная цель настоящей заметки.

НЕДЕЛЬНАЯ РИТМИКА МАГНИТОСФЕРЫ.

Прежде всего, уместно напомнить, что спектр мощности всех геомагнитных индексов – аа, Ci, Ар, Кр, изменение индукции горизонтальной компоненты квазистатического геомагнитного поля – имеет характерную структуру: P (28d,0±2d,0) – ½ Р – 1/3 Р – ¼ Р… Этот кратный набор периодов, более четко выраженный для эпох спада солнечной активности в 11-летнем цикле, существовал – для аа-индекса – в 19 в., т.е. в «до-индустриальную» эпоху (после открытия этой структуры [2,3] она изучалась многими авторами).

Общепринято, что динамика геомагнитных индексов определяется главным образом изменениями скорости солнечного ветра и величиной индукции межпланетного магнитного поля. Поэтому происхождение околонедельной (околодвухнедельной) ритмики магнитосферы однозначно определяется присутствием упомянутых периодов в скорости солнечного ветра и межпланетного магнитного поля. Кажется, самой эффектной демонстрацией наличия в солнечном ветре околонедельных «волн скорости» является обнаружение этого периода в вариациях блеска комет [4]*, но есть и другие данные. Авторы, изучавшие вариации межпланетного магнитного поля (например, [5]), не интересовались недельным циклом, поэтому соответствующие данные – косвенные. В данном случае важно, что в этом показателе обнаружены два устойчивых периода: 26d,9 и 28d,2. Четверть этой последней величины точно равна календарной неделе. Межпланетное магнитное поле – солнечного происхождения. Обнаруживается ли в солнечных измерениях структура кратных периодов, найденная для геомагнитных индексов? Из изучения соответствующей литературы (например, [6]) следует, что ответ на этот вопрос – определенно положительный. Из рис. 2 цитированной работы видно, что в общем магнитном поле Солнца есть двухнедельный период (13d,63), период 9d,03 – собственно недельный цикл не рассматривается. До сих пор отсутствует общепринятое теоретическое истолкование структуры солнечных периодов 27- 13,6 – 9 – 7… (суток, хотя ее описание в рамках модели инерционных колебаний поверхности Солнца (резонанс волн Россби) представляется привлекательным.

Наконец, можно отметить, что с проблемой разделения природной околонедельной ритмики и календарного цикла столкнулись также исследователи, изучающие эффекты космической погоды в биологических процессах. Подробно весь этот круг вопросов обсуждается в гл. 4 монографии [7]. Результат анализа сводится к следующему: в данных медицинской статистики календарные циклы, разумеется, представлены, но в биосфере имеется также и природной недельный период. Он надежно обнаружен для низших организмов, для организма человека он имеет очень важное значение. По своей физической сути недельная биологическая ритмика представляет собой автоколебания, синхронизированные внешними сигналами. В контексте этого изложения забавно, что специалисты по данной проблеме полагают как раз микропульсации Рс1 выступающими в роли синхронизатора – «датчика времени» этой ритмики.

Если недельная биологическая ритмика – среди прочих ритмов – так важна, то получает дополнительное обоснование и известная гипотеза о причинах появления недели в календарных системах: недельный период был вмонтирован в календарь в «доисторические времена», чтобы согласовать с природным ритмом социальную активность – путем принудительной синхронизации. Как это могло происходить – рассмотрено в [8] (гл. 8) на основе данных по археоастрономии и археологии.
Но теперь можно сформулировать авторам [1] и основной вопрос: почему для интерпретации наблюдательных данных необходимо предполагать антропогенное воздействие на магнитосферу, не обсуждая альтернативную возможность? Ведь если основной генератор ритмических сигналов в Солнечной системе привносит в земные токовые системы недельный ритм, совсем не исключено, что в нашей магнитосфере модулируются и другие параметры, в том числе – влияющие на режим возбуждения Рс1. Конечно, для продвижения в понимании всех этих сложных вопросов, требуются дополнительные исследования. Желательно было бы подтвердить, используя современные исследовательские технологии, наличие недельного периода в геомагнитных индексах 19 в. Интересно было бы узнать, имеется ли в частоте появления Рс1 период 9 суток?

НЕДЕЛЬНАЯ РИТМИКА В СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ.

Данные по вариациям сейсмической активности полезно рассмотреть с привлечением удивительных результатов [9,10]: здесь обнаружен суточный период по местному времени с нетривиальным «полуденным эффектом» - возрастанием сейсмичности близ полдня. Имеется и сезонный (годовой) период. Таким образом, сейсмическая активность модулируется целым набором периодов. Феноменологически все выглядит так, как будто на уровень сейсмической активности влияют вариации электромагнитного фона очень низких частот (что и отмечается в [9]). В принципе, воздействие может реализоваться по двум совершенно разным каналам:
• через аппаратурный эффект – изменение пороговой чувствительности мировой системы приборов [9];
• через воздействие электромагнитных полей на прочностные параметры пород, слагающих верхние слои литосферы – такие поля стимулируют высвобождение накопленной упругой энергии, снижая уровень сейсмичности.

Сейчас накоплено множество фактов о влиянии космической погоды на состояние конденсированных тел (включая полупроводниковые структуры), технологии прецизионных измерений и аппаратуру (обзор см. в [11]). Полагают, что такое влияние реализуется, в основном, через изменения фоновых полей низких – крайне низких частот. Подобное влияние – как на аппаратуру, так и на горные породы – предсказывается одним из разделов современной физики твердого тела – «магнитопластичность» [12] (применительно к сейсмическим явлениям полезно обратить внимание на публикацию [13]).
Возвращаясь к тексту рассматриваемой статьи, следует отметить, что синхронность «эффекта выходных дней» для землетрясений и вероятностей появления Рс1 (рис. 1) не укладывается в вышеизложенную схему (должна, как будто, наблюдаться антикорреляция?). Не исключено, что на самом деле в данном случае влияние более важно со стороны Рс3, а эти осцилляции с большей вероятностью фиксируются в дни отсутствия Рс1. Но присутствует ли «эффект выходных дней» в Рс3?

КОРОТКИЕ ПЕРИОДЫ.

В жанре «размышлений» сколько-нибудь подробное обсуждение проблемы наличия коротких периодов в различных видах данных практически невозможно. В этой малоизученной, запутанной, междисциплинарной области знаний работает очень мало исследователей. Спектр колебаний, построенный для различных параметров, измеряемых в среде обитания, очень сложен: в диапазоне от нескольких часов до нескольких минут здесь одновременно присутствуют собственные колебания Солнца (g-моды: один из авторов – А.В. Гульельми был одним из первооткрывателей геофизического эффекта таких колебаний – 160 минут), собственные колебания Земли – «классические» и неидентифицированные. Но есть еще и собственные колебания атмосферы… Возможно, какие-то периоды синхронизованы за миллионы лет эволюции. Много загадочного: как понять, что периоды собственных колебаний Земли присутствуют в вариациях скорости счета космических лучей в полярной стратосфере (включая 54 мин., 15 мин.) или флуктуациях яркости северных сияний? Здесь много интересной и красивой физики – см., например, [14] – как собственные сейсмические колебания планеты передаются в атмосферу.
Вот почему наличие «часовых меток» или 15-минутной периодичности в некоторых массивах данных не может быть истолковано однозначно без аккуратного сравнения с теми или иными «линиями» соответствующего спектра (в данном случае – например, АЕ-индекса).

ПОДЛЕЖИТ ДЕШИФРОВКЕ.

В тексте статьи имеются и пункты, где очевидны дефекты изложения. Проанализированные каталоги взрывов должны были бы, казалось, содержать комментарий: что это – катастрофические события, типа внезапного взрыва артиллерийских складов, или спланированные заранее мероприятия? В любом случае хотелось бы иметь перед глазами суточное распределение событий. Без дополнительной информации истолковать полученные результаты невозможно.
Самым загадочным являются вариации в величине потребляемой мощности энергосетей (см. также [9]). Здесь совершенно необходимо располагать данными о технологии измерений, анализировать не отдельные периоды, но аккуратно построенный спектр мощностей, а также знать, как изменялся за изучаемый промежуток времени уровень магнитной активности (индуктивные наводки во время магнитных бурь могут оказаться значительными). И в этом случае результаты – без дополнительных сведений – не поддаются интерпретации и не подлежат комментарию.

ЗАМЕЧАНИЕ ПОЧТИ ФИЛОСОФСКОЕ.

За последние десятилетия мировое сообщество дважды «поднималось по тревоге»: опасались, что антропогенное воздействие вот-вот разрушит озоносферу; или приведет к глобальным климатическим изменениям («потепление»). В обоих случаях беспокойство было напрасным (для последнего случая это еще не всем очевидно…). Нет сомнений, что антропогенное воздействие (на магнитосферу) в некоторых эпизодах совершенно реально. Хотелось бы – учитывая недавний опыт – избежать истерики, но разобраться в поставленных авторами [1] вопросах спокойно и без спешки. Например, путем реализации специальной (междисциплинарной) исследовательской программы. Слово «междисциплинарной» очень важно: упомянутые ложные тревоги возникли в значительной мере из-за того, что современная «грантовая» организация науки стимулирует ее распад на маленькие «ячейки», друг от друга почти независимые.

* – предположение о том, что астрономы-наблюдатели следуют в своей работе календарной неделе, представляется необоснованным.

Литература

1. О.Д. Зотов, А.В. Гульельми, Проблемы синхронизма электромагнитных и сейсмических событий в динамической системе "Магнитосфера - Техносфера - Литосфера", Солнечно-земная физика. 2010, Вып. 16., C.19-25.
2. F.W. Ward, The variance (power) spectra of Ci, Kp, and Ap, J. Geophys. Res., 1960, Vol. 65, P. 2359.
3. R. Shapiro, F.W. Ward, Three Peaks near 27-day period, J. Geophys. Res., 1966, Vol. 71, No.9, P. 2385.
4. Н.Г. Птицына, A.K. Рихтер, Т.К. Бреус, Вспышки блеска комет и волны скорости в солнечном ветре, Космич. исслед., 1985, Т. 23, № 6, С. 926–932.
5. В.А. Котов, Л.С. Левицкий, Периодические изменения общего магнитного поля Солнца, Изв. КрАО, 1984, Т. 69, С. 90–99.
6. В.И. Ханейчук, Вариации общего магнитного поля Солнца: вращение и 22-летний цикл // Известия Крымск. астрофиз., 2000, Т. 96, С. 1–12.
7. Т.К. Бреус, С.И. Рапопорт, Магнитные бури: медико-биологические и геофизические аспекты., М.: Советский спорт, 2003, 192 с.
8. Б.М. Владимирский, Н.А. Темурьянц, Влияние солнечной активности на биосферу – ноосферу, М.: МНЭПУ, 2000, 373 с.
9. А.Я. Сидорин, Влияние Солнца на сейсмичность и сейсмический шум, Сейсмические приборы, 2004, Вып. 40, С. 71–80.
10. А.Я. Сидорин, Суточная периодичность землетрясений и ее сезонные изменения, Сейсм. Приборы, 2009, Т. 45, № 4, С. 69–84.
11. Б.М. Владимирский, А.В. Брунс, Космическая погода, физико-химические системы и техносфера, Геофизические процессы и биосфера, 2010, Т. 9, № 1, С. 5–33.
12. Ю.И. Головин, Магнитопластичность твердых тел, М.:Машиностроение-1, 2003, 107 с.
13. А.Л. Бучаченко, Химическая физика землетрясений, Ежегодник И-та проблем химической физики РАН, 2004, Т. 1, С. 87–94.
14. Л.Н. Петрова, Колебания земли с периодами 9—57 минут в фоновом сейсмическом процессе и направление потока энергии в области собственного колебания 0S2, Физика Земли, 2008, № 1, С. 31–43.


Б.М. Владимирский, доктор физико-математических наук,
Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского.