Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
В ионосфере наблюдались возхмущения, вызванные этим (аляскинским) землетрясением. Важным признаком этих возмущений служило увеличение на 20 км высоты залегания критических отражающих слоев. Роль нагрева атмосферы в этом подъеме могла быть значительной в связи с тем, что при расширении, связанном с нагревом слоя, лежащего на высоте 170— 190 км, происходит нарушение слоев атмосферы над ним. Считая процесс изобарическим, увеличение высоты критического слоя Z = Zq1 вызываемое нагревом и расширением нижележащих слоев, можно рассчитывать по следующему отношению:
Az(z0) = \^^-dz. (6.15)
Здесь Го (г) — значение температуры на высоте z до начала нагрева атмосферы, а АЭа = (ddJdt)At; при этом значение AQJdt вычисляется с помощью уравнения (6.14).
Расчет по формуле (6.15) дает значение подъема слоя атмосферы на высоте 240 км над Боулдером на 20 км. Наблюдаемый подъем имеет тот же порядок величины. Над о. Мауи, согласно теоретическим расчетам, слой на высоте 200 км должен был подняться на 15 км, однако наблюдаемый подъем составил всего 5—6 км.
362
В отличие от линейной теории, использование нелинейной теории показывает, что более низкие слои атмосферы нагреваются сильнее, чем лежащие над ними. Таким образом, нелинейная теория дает меньшие значения подъема критических слоев. Следует отметить еще один важный вывод, сделанный в работе Петухова и Романовой [7], который состоит в следующем. Из-за уменьшения плотности атмосферы с высотой колебания температуры будут в основном распространяться вверх и в атмосфере над источником нагревания, расположенном на земле, быстро установится новое изотермическое состояние. Для образования этого изотермического состояния на высоте 170— 190 км потребуется всего 3 ч.
Взаимодействие сейсмических волн с ионосферой
Ниже представлены некоторые результаты анализа ионосферных возмущений, вызванных сейсмическими волнами. Юэн и другие [717] изучили землетрясение 16/V 1968 г. в Хачинохе (Япония), проанализировали и сравнили данные, полученные по наблюдениям за атмосферой и ионосферой, с сейсмическими данными. Наиболее важные результаты этого исследования сводятся к следующему. Звуковые волны, образованные в атмосфере сейсмическими волнами, при землетрясениях распространяются до высоты 300 км и порождают колебательные возмущения в ионосфере. Звуковые волны с периодами 20—25 с затухают сильнее, чем более длинные волны, имеющие периоды порядка 2 мин. Ценность этих выводов в том, что наблюдаемые изменения давления хорошо согласуются с теоретическими значениями. Донн и Посментьер [145] не могли выполнить прямого сравнения сейсмограмм с микробарограммами при аляскинском землетрясении в марте 1964 г., так как вертикальная составляющая на сейсмограммах была плохо выражена из-за сильных смещений земной поверхности.
При землетрясении в Хачиное, как показал сейсмограф Гавайского института геофизики, среднее значение двойной амплитуды волн Рэлея составило 0,28 см. Средний период волн Рэлея был принят равным 25 с. Тогда с помощью уравнения (6.11) можно получить среднее значение полного перепада давления, равное 2,8 мкбар, т. е. на порядок меньше колебаний давления, вызванных аляскинским землетрясением 1964 г. Флуктуации давления при землетрясении в Хачиное были слишком малы, чтобы их можно было записать с помощью імикроба-рографов, установленных в Гонолулу. Однако Юэн и другие [717, с. 2258] смогли получить значение изменений давления по данным регистрации допплеровского эффекта в ионосфере. В их работе дано описание высокочастотной аппаратуры, построенной на принципе использования допплеровского эффекта. Эта
363
аппаратура позволяет измерять частоту высокоустойчивого сигнала, отраженного ионосферой. Допплеровское смещение частоты характеризует изменения в ионосфере, вызываемые движениями отражающего слоя или изменениями концентрации электронов ниже точки отражения.
Через несколько минут после того, как волны Рэлея достигли Гавайских островов, на высоте около 200 км возникли короткопериодные колебания, а на высоте около 300 км — долгопериодные. Для непрерывного получения данных об общей концентрации электронов измерялось вращение в магнитном поле плоскости поляризации сигналов, передаваемых геостационарными спутниками. После землетрясения не наблюдалось никаких особенностей, т. е. возмущения, обнаруженные по доппле-ровскому эффекту, были связаны не с изменениями общего количества электронов, а с колебаниями слоя атмосферы с высокой концентрацией электронов за счет волн давления в ионосфере.
В работе Юэна и других [717] говорится: «Следует ожидать, что продольная звуковая волна давления с вертикальной составляющей скорости будет передвигать вверх и вниз поверхности постоянной концентрации электронов путем колебательного движения, подобного самой волне давления. Это должно означать, что высота отражения высокочастотных радиосигналов, подобных тем, которые используются в системе, работающей на принципе Допплера, также будет смещаться вверх и вниз в процессе колебательного движения. Волна давления на уровне поверхности Земли, образованная волной Рэлея, должна быть пропорциональна сейсмическим движениям у земной поверхности. Таким образом, следует ожидать, что сейсмические записи и записи, основанные на допплеровских эффектах, будут одинаковой формы.
