СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОЧАГА ПРОГНОЗИРУЕМОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК G01V3/00 

Изобретение относится к области геофизических явлений, а более конкретно к вопросам, связанным с возможностью предсказания землетрясений.

Известны способы прогнозирования землетрясений по данным о состоянии электромагнитного поля в районе формирующегося очага землетрясений. Недостатком этого способа является необходимость расположения измерительной аппаратуры в очагах землетрясений, что делает невозможным глобальный контроль сейсмической обстановки на Земле.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ прогнозирования землетрясений, основанный на регистрации изменений интенсивности заряженных частиц в области под радиационным поясом Земли. При этом расширяется область регистрации предвестников землетрясений. Однако, сведения о месте очага готовящегося землетрясения в данном способе ограничены, и в общем случае можно говорить лишь о L-координате очага землетрясений, где L-параметр Мак Инвейна, значение которой не позволяет однозначно определить местоположение очага.

Целью изобретения является повышение точности путем обеспечения возможности определения двух координат очага прогнозируемого землетрясения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе прогнозирования землетрясений, включающем проведение измерений при помощи аппаратуры, установленной на ИСЗ, возрастаний интенсивности заряженных частиц под радиационным поясом Земли, согласно предлагаемому техническому решению, осуществляют раздельную регистрацию возрастания интенсивности потоков электронов и протонов с энергией более 20 МэВ, регистрируют моменты времени возрастания потоков электронов и протонов и направления их прилета, измеряют энергию электронов и протонов во время возрастания их потоков, измеряют ориентацию и положение ИСЗ в пространстве и по разности времен появления всплесков интенсивности электронов и протонов разных энергий определяют местоположение очага землетрясения.

Известно, что возникающие над очагами готовящихся землетрясений электромагнитные волны распространяются в область ионосферной плазмы на высоте до нескольких тысяч километров. Эти волны непосредственно или через плазменные волны в ионосферной плазме, которые они возбуждают, взаимодействуют с высокоэнергичными частицами; электронами и протонами радиационного пояса, что приводит к диффузии частиц по питч-углам, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению высот их зеркальных точек над поверхностью Земли. Тогда из-за долготного дрейфа частиц их можно зарегистрировать под радиационным поясом Земли не только над очагом землетрясения, но и других местах, как скачок интенсивности, который регистрируется при помощи аппаратуры, установленной на ИСЗ. Поскольку состав заряженных частиц внутреннего радиационного пояса это протоны и электроны в диапазоне энергий десятки МэВ, направление и время долготного дрейфа которых различно и зависит от природы частиц и энергии, как:
t_др= · g(α_э) где t_др в минутах; Е, m - энергия и масса частицы; m_e - масса электрона; L - номер оболочки g(α_э)=1-1,5; α_э - питч-угол на экваторе, то, зная энергию электронов и протонов, регистрируемых во время всплеска и учитывая, что первые дрейфуют на восток от очага землетрясения, а последние на запад, а также, выделяя частицы заданной энергии и питч-угла, для которых время дрейфа одинаково, можно, измеряя моменты регистрации возрастаний интенсивности электронов t_e и протонов определенных энергий t_pj как частиц одного вида различных энергий, рассчитать долготу очага готовящегося землетрясения.

Если t_kj - момент увеличения интенсивности частиц данного сорта (k) и данной энергии (j), то разность времен регистрации интенсивности для одного сорта частиц:
Δt_ij= t_ki-t_kj= _ , где V_дрki= ,
R₃ - радиус Земли
λ_о - долгота места регистрации, тогда
Δt_ij=t_ki-t_kj= (τ_дрki -τ_дрkj),
откуда долгота очага равна:
λ= × 360^°+λ₀= × 360^°+λ₀
Долгота очага вычисляется по нескольким разностям Δ t_ij, а затем усредняется. В случае протонов и электронов:
Δt_ij=t_ei-t_pj=
2ΠR₃L-
и λ = 360^°+λ₀.

Для определения широты очага готовящегося землетрясения необходимо измерить положение ИСЗ и ориентацию аппаратуры относительно геомагнитного поля. Эти данные позволяют вычислить номер L-оболочки, на которой регистрируются всплески интенсивности. По этой величине, зная границу радиационного пояса на долготе очага прогнозируемого землетрясения, рассчитывают широту очага прогнозируемого землетрясения. Все параметры ориентации спутника, а также расчет могут быть выполнены на ЭВМ прямо на борту ИСЗ, а на землю могут передаваться только координаты очага. Поскольку время дрейфа частиц порядка десятков-сотен секунд, расчеты на ЭВМ занимают секунды, а ЭМИ от очагов регистрируется за несколько часов до землетрясений, то предлагаемый способ является краткосрочным прогнозом.

Оценка точности локализации очага предлагаемым методом. Регистрируются электроны с энергией 50 МэВ и протоны с энергией 50 МэВ. Время дрейфа электронов τ_е= 2,087 мин=125,2 с, протонов τ_p = 1.09 мин = 65,8 с. Пусть всплекс интенсивности регистрируется в районе Бразильской геомагнитной аномалии на ИСЗ на высоте 350 км, на L-оболочке 1,6 на долготе 40^о з.д. (т. е. - 40^о в. д. ), причем всплекс интенсивности протонов регистрируется раньше, чем электронов на Δ t_pe=70 с, тогда долгота очага готовящегося землетрясения оказывается равной 64^о, 6 в.д. На этой долготе граница радиационного пояса, соответствующая L=1,6, расположена на 37^о,4 с.ш. и 18^о,7 ю. ш. Эти две точки на 64^о, 6 в.д. - два предполагаемых очага. Первый находится в Средней Азии, второй - в Индийском океане. Точность местоположения очага определяется в основном точностью измерения энергии частиц, поскольку положение и ориентация ИСЗ0 а также моменты времени могут быть измерены с точностями лучше, чем точность определения энергии частиц. Современные спектрометры позволяют измерять энергию частиц с разрешением 1% и лучше. Это приводит к точности локализации очага в данном примере (64,0±0,6)^о в. д. Таким образом, очаг землетрясения находится в прямоугольнике со сторонами 133,4 км и 89 км и центром в точке 64,0^о в.д. и 37,3^о с. ш. Регистрацию всплесков интенсивности лучше всего проводить в районе Бразильской геомагнитной аномалии, где радиационный пояс спускается к поверхности Земли до высот нескольких сот километров.

Использование: в области геофизических явлений, предсказания землетрясений. Сущность изобретения: проводится раздельное измерение возрастаний интенсивностей электронов и протонов, определение их энергии и положения ИСЗ в пространстве. Этого хватает, чтобы определить положение очага прогнозируемого землетрясения.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ОЧАГА ПРОГНОЗИРУЕМОГО ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ, при котором осуществляют измерение интенсивности заряженных частиц, регистрируют возрастание измеряемой величины с помощью аппаратуры, установленной на искусственном спутнике Земли (ИСЗ), отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем обеспечения возможности определения двух координат очага, осуществляют раздельную регистрацию возрастаний интенсивностей электронов и протонов, одновременно измеряют энергию частиц, а моменты времени, соответствующие возрастанию интенсивности частиц, определяют раздельно для интервалов энергий и для видов частиц, определяют положение ИСЗ в пространстве и направления прилета частиц возросших потоков по отношению к геомагнитному полю, вычисляют периоды дрейфа по долготе каждой группы частиц раздельно по интервалам энергии и по виду частиц, после чего определяют долготу очага прогнозируемого землетрясения по величине интервалов времени между моментами возрастания интенсивности отдельных групп частиц, а широту очага прогнозируемого землетрясения определяют по номеру L-оболочки в месте регистрации возрастания потока частиц с учетом положения границы радиационного пояса на долготе очага прогнозируемого землетрясения.