СПОСОБ ПРЕДСКАЗАНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2012 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к области техники безопасности и может быть использовано на сейсмостанциях, метеостанциях и специально оборудованных станциях защиты от землетрясений.

Известные способы предсказания землетрясения, основанные на статистических и вероятностных методах предсказания землетрясений, являются неоднозначными. Наиболее близким способом предсказания землетрясения к предлагаемому является способ предсказания по предвестнику землетрясения, например, путем многократного измерения отношения скоростей распространения продольной и поперечной взрывной волны в сейсмоопасном регионе [1]. Этот способ весьма трудоемок, не может применяться круглосуточно, не может охватить большинство сейсмоопасных регионов и не дает надежного предсказания эпицентра землетрясения. Фактически каждое землетрясение происходит неожиданно, нередко с большими человеческими жертвами и большими разрушениями.

Целью изобретения является способ и устройство для его реализации круглосуточного дистанционного обнаружения предвестника землетрясения и оперативного предсказания эпицентра возможного землетрясения службами сейсмоопасных регионов.

В предлагаемом способе предсказания землетрясения по предвестнику землетрясения производят локальную компенсацию геомагнитного поля задолго до землетрясения путем создания компенсационного магнитного поля противоположной напряженности геомагнитному полю и следят за самопроизвольным нарушением скомпенсированного магнитного поля, причем возникновение предвестника землетрясения определяют по возникновению этого нарушения и появлению дополнительной составляющей напряженности магнитного поля, нарушающей локальную компенсацию геомагнитного поля, и производят пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест наблюдений ожидаемого эпицентра землетрясения по направлению вектора дополнительной составляющей напряженности магнитного поля.

Способ предсказания землетрясения реализуется в устройстве, содержащем укрепленный на стойках основания компас с магнитной стрелкой на игле, азимутальную шкалу компаса, с возможностью установочного вращения ее вокруг магнитной стрелки компаса, устройство снабжено укрепленной на стойках поворотной платформы круговой проволочной рамкой - соленоидом, центр симметрии которой совпадает с центром магнитной стрелки компаса, а диаметр несоизмеримо больше длины магнитной стрелки компаса, с возможностью установочного поворота ее вокруг диаметральной горизонтальной оси и вместе с поворотной платформой вокруг вертикальной оси, причем круговая проволочная рамка включена в электрическую схему, содержащую источник стабильного постоянного тока, инвертор направления тока, выключатель, нормально замкнутую кнопку и регулятор силы тока.

Устройство для реализации способа предсказания землетрясения, далее - устройство, иллюстрируется на фиг.1 и электрической схемой на фиг.2.

Устройство содержит корпус 1 компаса (фиг.1), азимутальную шкалу 2 компаса с возможностью ее установочного вращения, магнитной стрелки 3 компаса, подвешенной на острие иглы 4 компаса. Корпус 1 компаса укреплен на двух Г-образных стойках 5 и 6 основания 7. На основании 7 также установлена поворотная платформа 8 с возможностью установочного вращения вокруг вертикальной оси А, штырь 9, выступающий из основания 7, два пузырьковых уровня 10 и 11, три опорных винта 12, 13 и 14, опирающихся в лунки постамента (не показано). Вертикальная ось А совпадает с центром магнитной стрелки 3 компаса. На поворотной платформе 8 установлены две стойки 15 и 16, в верхней части которых укреплены втулки 17 и 18 с полуосями 19 и 20. Полуоси 19 и 20 диаметрально скреплены с каркасом круговой проволочной рамки 21 (соленоидом) с возможностью установочного поворота ее вокруг диаметральной горизонтальной оси В и вместе с поворотной платформой 8 вокруг вертикальной оси А. Диаметр круговой проволочной рамки 21 несоизмеримо больше длины магнитной стрелки 3 компаса. Положение круговой проволочной рамки 21 в пространстве фиксируется стопорными винтами 22 и 23, причем во всех ее положениях центр симметрии круговой проволочной рамки 21 совпадает с центром магнитной стрелки 3 компаса.

Все детали устройства за исключением магнитной стрелки 3 компаса изготовлены из немагнитных металлических материалов. В месте установки устройства должны отсутствовать сильные магнитные и электрические поля, массивные ферромагнетики, а также источники ионизирующих излучений.

Электрическая схема устройства (фиг.2) содержит круговую проволочную рамку 21, электрически соединенную с источником стабильного постоянного тока 24 через выключатель 25, нормально замкнутую кнопку 26, регулятор силы тока 27 и инвертор направления тока 28. Проволочная рамка 21 и все детали устройства надежно электрически заземлены.

Возникновение местного напряженного состояния перед землетрясением внутри Земли сопровождается направленным ростом кристаллической породы подкоркового слоя. Это приводит к упругой деформации подкоркового слоя и одновременно местного изменения магнитной проницаемости породы пропорционально механически напряженному объему, следовательно, и изменению напряженности геомагнитного поля локально в месте эпицентра механических напряжений. Изменение механических напряжений в породе достигает максимума перед землетрясением и, следовательно, максимума изменения геомагнитного поля в окрестности эпицентра механических напряжений, после чего следует землетрясение в результате перехода потенциальной энергии упругой деформации породы в кинетическую энергию толчков землетрясения.

Однако величина изменения местной напряженности геомагнитного поля перед землетрясением несоизмеримо мала по сравнению с напряженностью геомагнитного поля, поэтому обнаружить его простым стрелочным магнитным компасом, несмотря на его высокую чувствительность, невозможно. Возможность обнаружения предвестника землетрясения - изменения напряженности геомагнитного поля перед землетрясением, появляется, если полностью локально скомпенсировать до землетрясения геомагнитное поле в окрестности магнитной стрелки компаса.

Работа наблюдателя с устройством состоит из двух этапов: (1) настройки устройства в конкретном месте его установки и (2) круглосуточного наблюдения.

Целью настройки устройства в конкретном месте его установки является наиболее полная локальная компенсация геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки компаса задолго до землетрясения. Локальная компенсация геомагнитного поля достигается путем создания однородного магнитного поля в окрестности магнитной стрелки компаса, векторы напряженности которого в окрестности магнитной стрелки компаса параллельны и равны по модулю векторам напряженности геомагнитного поля, но противоположны по направлению. Однородность компенсационного магнитного поля в окрестности магнитной стрелки компаса в устройстве достигается благодаря несоизмеримо большому диаметру круговой проволочной рамки 21 (фиг.1) с током по отношению к длине магнитной стрелки 3 компаса. Чем больше это отношение, тем более однородно магнитное поле, создаваемое током проволочной рамкой 21 в окрестности магнитной стрелки 3 компаса. Практически полная локальная компенсация геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса адекватно соответствует безразличному расположению магнитной стрелки 3 компаса, например, после ее вращения и остановки в произвольном положении.

Настройка устройства производится в следующей последовательности. С помощью пузырьковых уровней 10 и 11, а также опорных винтов 12, 13 и 14 устанавливают основание 7 в горизонтальное положение. При этом вертикальная ось А платформы 8 должна совпасть с центром магнитной стрелки 3 компаса, что обеспечивается точностью установки корпуса 1 компаса при изготовлении устройства. Выключателем 25 (фиг.2) отключают круговую проволочную рамку 21 от источника стабильного постоянного тока 24. Вращением азимутальной шкалы 2 компаса (фиг.1) устанавливают ее по магнитной стрелке 3 компаса на север-юг (положение N-S на азимутальной шкале 2 компаса). Подключают круговую проволочную рамку 21 выключателем 25 (фиг.2) к источнику стабильного постоянного тока 24. При помощи регулятора тока 27, инвертора направления тока 28, а также поворота платформы 8 (фиг.1) с круговой проволочной рамкой 21 вокруг вертикальной оси А и поворота круговой проволочной рамки 21 вокруг ее диаметральной горизонтальной оси В создают в центре круговой проволочной рамки 21 и окрестности магнитной стрелки 3 компаса однородное магнитное поле, компенсирующее геомагнитное поле. В результате напряженность магнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса становится равной нулю.

Контроль полной локальной компенсации геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса производят в следующей последовательности. Отключают круговую проволочную рамку 21 от источника стабильного постоянного тока 24 нажатием на кнопку 26. В результате магнитная стрелка 3 компаса установится в положение N-S. Затем отпускают кнопку 26, снова подключая круговую проволочную рамку 21 к источнику стабильного постоянного тока 24. Если после короткого толчкового инвертирования направления тока инвертером направления тока 28 в круговой проволочной рамке 21, приводящего к вращению магнитной стрелки 3 компаса, магнитная стрелка 3 компаса будет каждый раз останавливаться в произвольном положении, то это свидетельствует о полной локальной компенсации геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса. Если же после вращения магнитная стрелка 3 компаса будет останавливаться каждый раз в одном и том же определенном положении, то это свидетельствует о неполной локальной компенсации геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса.

Работа наблюдателя с устройством после полной локальной компенсации геомагнитного поля производится круглосуточно с целью своевременного обнаружения предвестника землетрясения - изменения напряженности магнитного поля в сейсмоопасном регионе. Этот предвестник обнаруживают по нарушению полной локальной компенсации геомагнитного поля - повороту магнитной стрелки 3 компаса и установки ее в определенном положении. Для исключения случайного наблюдения нажимают на кнопку 26 (фиг.2), отключая круговую проволочную рамку 21 от источника стабильного постоянного тока 24, после чего магнитная стрелка 3 компаса (фиг.1) установится в положение N-S, но после отпускания кнопки 26 в случае присутствия предвестника землетрясения снова вернется в прежнее положение. Если магнитная стрелка 3 компаса не вернется в прежнее положение после отпускания кнопки 26, то наблюдение признается случайным. Чем быстрее магнитная стрелка 3 компаса устанавливается в определенное положение после отпускания кнопки 26, тем меньше остается времени до землетрясения. В случае обнаружения предвестника землетрясения наблюдатель сообщает на центральный пост азимут пеленга эпицентра ожидаемого землетрясения - отклонение магнитной стрелки 3 компаса от положения N-S по азимутальной шкале 2 компаса. Пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест сейсмоопасного региона позволит центральному посту по карте региона надежно определить расположение эпицентра ожидаемого землетрясения.

Применение предлагаемого способа предсказания землетрясения и устройства для его реализации в сейсмоопасных регионах исключит неожиданность землетрясения и позволит во время проинформировать население региона об ожидаемом землетрясении и ожидаемом расположении его эпицентра, сократив до минимума человеческие жертвы и сохранив наиболее важное транспортабельное оборудование и другие ценности.

Источник информации

1. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. - Наука, 1983 г., с. 44-56.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оперативного прогнозирования эпицентра ожидаемого землетрясения. Сущность: производят локальную компенсацию геомагнитного поля путем создания компенсационного магнитного поля противоположной напряженности геомагнитному полю. Наблюдают за самопроизвольным нарушением скомпенсированного магнитного поля. Возникновение предвестника землетрясения определяют по возникновению этого нарушения и появлению дополнительной составляющей напряженности магнитного поля, нарушающей локальную компенсацию геомагнитного поля. При обнаружении предвестника производят пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест наблюдений ожидаемого эпицентра землетрясения по направлению вектора дополнительной составляющей напряженности магнитного поля. Устройство для реализации способа выполнено в виде компаса с магнитной стрелкой (3) и азимутальной шкалой (2), имеющей возможность установочного вращения. Корпус (1) компаса укреплен на стойках (5, 6) основания (7). На основании (7) также установлена поворотная платформа (8). На стойках (15, 16) поворотной платформы (8) закреплена круговая проволочная рамка - соленоид (21) с возможностью установочного поворота ее вокруг диаметральной горизонтальной оси и вместе с поворотной платформой (8) вокруг вертикальной оси. Центр симметрии соленоида (21) совпадает с центром магнитной стрелки (3) компаса, а его диаметр несоизмеримо больше длины магнитной стрелки (3). Соленоид (21) включен в электрическую схему, содержащую источник стабильного постоянного тока, инвертор направления тока, выключатель, нормально замкнутую кнопку и регулятор силы тока. Технический результат: оперативное прогнозирование эпицентра приближающегося землетрясения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ предсказания землетрясения путем предсказания его по предвестнику, отличающийся тем, что производят локальную компенсацию геомагнитного поля задолго до землетрясения путем создания компенсационного магнитного поля противоположной напряженности геомагнитному полю и следят за самопроизвольным нарушением скомпенсированного магнитного поля, причем возникновение предвестника землетрясения определяют по возникновению этого нарушения и появлению дополнительной составляющей напряженности магнитного поля, нарушающей локальную компенсацию геомагнитного поля, и производят пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест наблюдений ожидаемого эпицентра землетрясения по направлению вектора дополнительной составляющей напряженности магнитного поля.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее укрепленный на стойках основания компас с магнитной стрелкой на игле, азимутальную шкалу компаса с возможностью установочного вращения ее вокруг магнитной стрелки компаса, отличающееся тем, что оно снабжено укрепленной на стойках поворотной платформы круговой проволочной рамкой - соленоидом, центр симметрии которой совпадает с центром магнитной стрелки компаса, а ее диаметр несоизмеримо больше длины магнитной стрелки компаса, с возможностью установочного поворота проволочной рамки вокруг диаметральной горизонтальной оси и, вместе с поворотной платформой, вокруг вертикальной оси, причем круговая проволочная рамка включена в электрическую схему, содержащую источник стабильного постоянного тока, инвертор направления тока, выключатель, нормально замкнутую кнопку и регулятор силы тока.