Новая модель ионосферы Земли опровергла действенность одного из способов предсказания землетрясений

Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) вместе с российскими и австрийскими коллегами создали новую модель ионосферы — верхнего слоя атмосферы Земли. Она гораздо точнее описывает электрические поля и токи и опровергает самое популярное объяснение того, как литосфера влияет на ионосферу. Тем самым модель ставит под сомнение возможность предсказания землетрясений по колебаниям электрического поля в ионосфере. Результаты работы опубликованы в Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований.

Прогнозирование землетрясений позволяет избежать человеческих жертв в сейсмоактивных зонах, поэтому, обнаружив всплески электрических полей в ионосфере в 100–2000 км от эпицентра катаклизма, ученые заинтересовались их причинами.

Эта модель так же, как и предлагаемые ранее, рассматривает литосферу как генератор, который создает электрические поля и токи в атмосфере, а саму атмосферу как их проводник. Однако построенные ранее математические модели формирования ионосферных предвестников землетрясений содержали упрощения, которые значительно искажали рассчитываемые поля и токи. Они должны объяснить наблюдения колебаний электрического поля в ионосфере до и после землетрясений в сравнении с его обычной напряженностью. В своей новой модели авторы учли наклон геомагнитного поля относительно вертикали. Напряженность электрического поля у поверхности Земли задается в соответствии с данными наблюдений. Для атмосферы выше 50 км модель построена с учетом того, что ее проводимость зависит от направления магнитного поля, а ниже — не зависит. Эту модель нельзя использовать для районов вблизи магнитных полюсов и магнитного экватора Земли. Дело в том, что в полярных зонах проводимость ионосферы сильно отличается от модельной, а вблизи магнитного экватора кривизна магнитного поля не позволяет считать его силовые линии параллельными, вследствие чего зависимость проводимости от координат меняется.

Некоторые ранние работы объясняют, что электрические токи проникают в ионосферу с помощью восходящих массивов воздуха, в которых есть заряженные частицы, однако в атмосфере заряды не могут существовать длительное время. В среднем всего за 15 минут они становятся почти электронейтральными, поскольку воздух имеет некоторую электропроводность. Также некоторые модели полей вблизи поверхности Земли основываются на предположениях о небольшой величине токов проводимости под ней и о том, что заряды, выносимые сторонними токами на поверхность из литосферы, создают электрическое поле вне ее. В действительности последние определяют только разницу значений перпендикулярной составляющей электрического поля по разные стороны поверхности литосферы, а сами поля зависят и от других зарядов. В новой модели нет таких грубых допущений, и получаемые оценки точнее описывают процессы, происходящие в ионосфере.

«Некоторые ученые считают, что на основе спутниковых измерений электрического поля в ионосфере можно сделать вывод о надвигающемся землетрясении в той или иной области, и в обоснование такой возможности предлагают некоторые физические механизмы литосферно-ионосферных связей. Мы же демонстрируем, что эти механизмы не работают, что ставит под сомнение такой метод прогноза землетрясения», — поясняет студент Института математики и фундаментальной информатики СФУ Семен Нестеров.

Работа выполнена совместно с коллегами из Института вычислительного моделирования СО РАН и Института космических исследований Австрийской академии наук.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.