Ионосфера и космическая погода.

[наверх]

Принцип зондирования ионосферы с помощью резонанса Шумана очевиден - параметры резонанса напрямую определяются высотой и проводимостью ее слоя D. Соответствующая идея была выдвинута еще первооткрывателями резонанса. Отличительной особенностью такого зондирования является получение глобальных данных, т.е. данных, усредненных по дневной и ночной сторонам земного шара, независимо от координат точки наблюдения (см. Приложение A). Однако востребованность таких данных оказалась существенно ниже, чем локальных данных, которые традиционно получали и продолжают получать с помощью станций вертикального высокочастотного зондирования.

Успешная разработка и освоение в массовом порядке техники зондирования ионосферы с использованием сигналов глобальных навигационных спутниковых систем еще больше обесценила перспективы резонанса Шумана в этой области. Еще одним обстоятельством, препятствующим внедрению резонанса Шумана в повседневную практику зондирования ионосферы является необходимость учета анизотропии волновода Земля-ионосфера, что требует для расчетов исключительно больших вычислительных мощностей.

Поскольку параметры слоя D во многом определяются параметрами космической погоды, то ее интегральное состояние также можно было бы определять косвенным образом через параметры резонанса. Однако сложности здесь те же и в ближайшей перспективе данная технология неконкурентоспособна по сравнению с традиционными методами мониторинга с помощью наземных и космических обсерваторий.

Сейсмическая активность.

[наверх]

Исследования, связанные с поиском в естественных низкочастотных электромагнитных полях признаков сейсмической активности, проводятся уже достаточно давно. В их рамках уже не раз наблюдались аномалии резонанса Шумана, которые, предположительно, могли свидетельствовать о приближающемся землетрясении. Показательным является случай с землетрясением Chi-chi на Тайване, имевшим место 21.09.1999 года. Ретроспективный анализ записей геофизической обсерватории Нагои (Япония) показал, что на интервале, начиная за несколько дней до землетрясения и кончая несколькими днями позже него фиксировалось аномальное увеличение амплитуды четвертой моды резонанса, а также частоты ее компоненты Hns (см. рис.5.8). Похожая, но менее выраженная аномалия четвертой моды наблюдалась и во время следующего, менее мощного землетрясения Chia-yi, имевшего место также на Тайване 02.11.1999 года.

Рис.5.8. Аномалия 4-ой моды резонанса Шумана, связанная с землетрясением Chi-chi

Источник иллюстрации: M.Hayakawa, K.Ohta, A.P.Nickolaenko, Y.Ando. Anomalous effect in Schumann resonance phenomena observed in Japan, possibly associated with the Chi-chi earthquake in Taiwan.

В то же время, на станции Лехта, находящейся на значительно большем удалении от эпицентра землетрясения, подобных аномалий зафиксировано не было, что говорит об их локальном характере.

Сходные аномалии были зафиксированы и в ряде других случаев, в частности, в связи с землетрясениями в 2013 года в Китае и Пакистане, мощнейшим землетрясением 2011 года Tohoku-Oki в Японии, землетрясениями 2011 года в Китае, землетрясением 2006 года на Тайване и др. Во всех случаях за несколько дней до главного толчка фиксировалось аномальное увеличение амплитуды в районе первой - четвертой мод, а также изменение частот, причем в локальном масштабе.

По одной из гипотез причина описанных аномалий в том, что над районом будущего землетрясения за счет эффекта связи «литосфера-атмосфера-ионосфера» (LAI coupling) в ионосфере формируется аномальная зона, служащая «зеркалом» для электромагнитных волн. Сигналы грозовых центров, приходящие с разных направлений, отражаются от нее и создают в определенных зонах соответствующую локальную интерференционную картину (см. рис.5.9).

Рис.5.9. Принцип формирования аномалии резонанса Шумана вблизи зоны землетрясения

Источник иллюстрации: M.Hayakawa, A.P.Nickolaenko, M.Sekiguchi, K.Yamashita, Y.Ida, M.Yano. Anomalous ELF phenomena in the Schumann resonance band as observed at Moshiri (Japan) in possible association with an earthquake in Taiwan.

Несмотря на высокую степень корреляций описанных аномалий с землетрясениями этот феномен на практике в качестве предвестника землетрясений пока не используется. Это связано как с недостатком статистических данных для выработки четких критериев, так и с нерешенностью задачи локализации ионосферной аномалии.

Следует также отметить, что в научных кругах единого мнения в части перспективности использования СНЧ электромагнитных волн диапазона резонанса Шумана и ниже для прогнозирования землетрясений, нет. Ряд исследовательских центров прекратил работы в этой области. Например, СНЧ-мониторинг на станциях Hollister/Parkfield, входящих в цифровой сейсмической сети Berkeley Digital Seismic Network (BDSN) штата Калифорния не осуществляется с 2002 года.