Гравитация и относительность - Цзю Х.
Скачать (прямая ссылка):
Возможные воздействия <р-волн на Солнечную систему 403
ядре, совершает дрейф с востока на запад. Имеются также указания на изменение скорости дрейфа магнитного поля в период большого горба на фиг. 12.5. Следовательно, ядро Земли могло получить (хотя и не ясно, каким образом) дополнительный момент импульса, что и привело к изменению скорости вращения нашей планеты.
Теперь посмотрим, нельзя ли указанное расхождение, хотя бы частично, объяснить вариациями периода обращения Луны. Интересно, что изменение ее периода за 1900 г., составившее 4-Ю-8, даже превышает ту скорость изменения, о которой мы говорили при обсуждении действия ф-волн. Поэтому было бы затруднительным полностью исключить вариации G как причину такого расхождения. Возможно даже, что ф-волна — единственная причина возмущения, отмеченного за период с 1900 по 1920 г.
He вызывают ли ф-волны землетрясений?
Возникает вопрос: если изменения в движении Луны действительно вызваны изменением G1 а не изменением скорости вращения Земли, то каких других эффектов следует еще ожидать? Мы пришли к заключению, что изменения G должны весьма заметно сказываться на частоте землетрясений. Дело вот в чем. Обычные тектонические процессы приводят к медленному нарастанию напряжений в плоскости разрыва. За год происходят параллельные сдвиги порядка 1 см. Размеры плоскости разрыва могут достигать порядка тысячи километров, так что напряжения нарастают со скоростью 1 • Ю-8 в год. Напряжения накапливаются до тех пор, пока не будет превзойден предел прочности породы. Тогда порода начинает течь или скользить вдоль плоскости разрыва, и происходит землетрясение.
Из фиг. 12.6 видно, что легкость движения в плоскости разрыва зависит от величины нормальных напряжений, существующих в этой плоскости. Поэтому малые изменения нормальных напряжений могут вызывать или, наоборот, задерживать землетрясения. При небольшом уменьшении G Земля слегка расширится и нормальные
26*
404
Глава 12
напряжения уменьшатся вне зависимости от ориентации поверхности разрыва. При изменении G на I • IO-8 в год соответствующее расширение Земли будет на один
V1 Плоскость разрыва
Нормальные напряжения V2
Фиг. 12.6. Иллюстрация к возможности задержки землетрясений, возникающих в связи со смещением в плоскости тектонического разрыва, при наличии в этой плоскости нормальных напряжений.
порядок меньше, т. е. примерно 1 • IO-9. Накапливаются же напряжения в плоскости разрыва со скоростью
1 • IO-8 в год. Таким образом, вариация нормальных напряжений вполне заметна по сравнению с той скоростью, с которой они накапливаются, и от вариаций G в таких масштабах вполне может зависеть, произойдет ли землетрясение или нет.
Как же тогда должен был сказаться на землетрясениях подъем кривой расхождения движений Луны — Земли в 1900 г.? Если Луна стала в тот период двигаться быстрее, то, значит, «постоянная» G увеличилась. Это привело бы к росту нормальных напряжений, в результате чего землетрясения должны были задержаться. Годами двадцатью позднее G вновь уменьшилась, нормальные натяжения ослабли, и землетрясения должны были участиться. Поэтому должен наблюдаться 20-летний период с очень редкими землетрясениями, а после этого увеличение частоты землетрясений вслед за уменьшением величины G.
На фиг. 12.7 (верхняя кривая) показано изменение частоты землетрясений в рассматриваемый период вре-
Возможные воздействия ф-волн на Солнечную систему 405
мени. Кривая действительно весьма заметно падает, а затем следует подъем, примерно совпадающий по времени с периодом подъема кривой на фиг. 12.5. Такое совпадение побудило нас более подробно сравнить изменение частоты землетрясений и движения Луны.
Фиг. 12.7. Изменение числа землетрясений за год и вариации в движении Луны (длительность дня измерялась путем сравнения периода вращения Земли с периодом Луны, так что данные содержат всю информацию об изменениях периода Луны).
Нижняя кривая на фиг. 12.7 дает среднегодовые характеристики движения Луны. Движение Луны согласно данной кривой значительно менее равномерно, чем согласно кривой на фиг. 12.5, так как здесь усреднение было менее сглаживающим. В период с 1904 по 1952 г. данные получались на основании сейсмометрических наблюдений1), а данные до 1900 г. почерпнуты из газетных сообщений. До 1900 г. невозможно усмотреть непосредственной связи между фигурировавшими в газетных сообщениях землетрясениями и движением Луны. Ho, с другой стороны, я не думаю, чтобы газетные сообщения
*) Данные о всех землетрясениях с M .> 6,5 собраны в книге [4].
406
Глава 12
представляли собой источник информации с высоким отношением сигнала к шуму.
Один из моих студентов, Морган, вычислил корреляцию между частотой землетрясений и неправильностями в движении Луны за данный период. Все полученные коэффициенты корреляции имели правильный знак и вполне приемлемый уровень значимости. Этот студент нашел, что коэффициент корреляции до 1900 г. равен 0,26. Вероятность случайно получить такую корреляцию между величинами, совершенно не связанными друг с другом, имеет порядок всего 3%. Корреляция же за период после 1900 г., когда данные о землетрясениях черпались из сейсмометрических наблюдений, равна 0,71. Вероятность случайно прийти к такой корреляции между совершенно не связанными друг с другом величинами чрезвычайно мала и составляет всего около IO-6.