История катастроф

- изменение энергии рентгеновского излучения по интенсивности потока радиоизлучения Солнца на волне 10,7 см или рентгеновского излучения, в диапазоне 2-8 ангстрем;

- цикл вращения Солнца вокруг своей оси относительно Земли составляет 27,275 суток и относительно неподвижных звёзд 25,38 суток;

- 49 смена (переворот) магнитных полюсов Солнца происходит в момент максимальной солнечной активности 11-13-летнего цикла;

- проход Земли через сектора магнитного поля Солнца (4 сектора) в окружающем космическом пространстве и смена их полярности;

- вариации и характеристики быстрого (750 км/с) и медленного солнечного ветра (400 км/с), на расстоянии 1 а.э. поток протонов солнечного ветра может меняться от 108 до 1010 см-2с-1, а скорость от 300 до 1 000 км/с, температура в среднем составляет 105 К, измеряются - скорость солнечного ветра (км/с) и ионная плотность солнечного ветра (протон/см3);

- изменение индексов солнечной и геомагнитной активности (Dst-индекс, Кр-индекс, АЕ-индекс и др., всего более 20).

Наиболее доступной является информация о текущей солнечной активности и рентгеновском излучении, которую даёт в реальном режиме времени ряд российских и зарубежных научных центров наблюдения за Солнцем. Поэтому учёт суточных чисел Вольфа (W) и времени пиков рентгеновского излучения наиболее удобен для использования в прогностических расчётах. Получение других данных гелиофизического и ионосферного контроля можно получить только из космических центров, получающих и обрабатывающих эту информацию непосредственно от космических аппаратов и зондов, и поэтому не для всех возможно.

В представленном выше перечне нет других характеристик солнечной активности или излучений, которые также в значительной мере влияют на земные процессы и катастрофы, но наличие и возможность учёта которых вызывает полемику среди учёных.

В начале ХХ в. немецкие учёные-астрофизики установили наличие аномального излучения от Солнца, происхождение и свойства которого невозможно было объяснить. Была высказана гипотеза, что это рентгеновские лучи. За более чем сто лет рентгеновское излучение было основательно изучено и сейчас имеет широкое практическое применение. Но не смотря на это, физика рентгеновского излучения имеет ряд загадок и необъяснимых явлений. Из них основной является несоответствие баланса между затраченной и выделившейся энергией. Так на «полезное» рентгеновское излучение идет всего 1-3 % затраченной мощности, имеется сильный тепловой нагрев оборудования, но и он меньше затрачиваемой энергии. Н. Тесла в то время занимался изучением рентгеновских лучей, и тоже заинтересовался этим излучением. Им также была выдвинута гипотеза, что это - разновидность рентгеновских лучей. Действительно от Солнца исходит рентгеновское излучение, но это неизвестное излучение обладает другими свойствами, хотя возможно является сопутствующим ему или же инициирующим его. Главные особенности этого излучения, как установил Н. Тесла, состоят в следующем:

- оно обладает свойствами материальных частиц, хотя выделить их и определить физические свойства не удаётся;

- скорость излучения намного превышает скорость света;

- излучение невозможно экранировать, и оно обладает способностью проникать в толщу Земли [1].

К этому времени мировому научному сообществу уже были известны исследования А. Чижевского, установившего связь между активностью Солнца и земными катастрофами. Во время Второй мировой войны немецкие учёные возобновили исследования Солнца, но их целью было создание сверхоружия катастроф на основе использования этого излучения. К счастью разработка этого оружия не перешла стадию технической подготовки специальных астрономических исследований процессов солнечной активности. Сейчас считается, что основной причиной катастроф, вызванных появлением пятен и вспышками на Солнце, является солнечный ветер из электрически заряженных частиц, вызывающих плазменные образования в ионосфере Земли. Они являются основной причиной опасных природных явлений, нарушения радиосвязи, выхода из строя радиоэлектронной аппаратуры. Это уже сопутствующие явления, так же как и рентгеновское излучение, а катастрофы вызывает неизвестное излучение, сопутствующее возникновению пятен на Солнце, и скорость которого может быть как сверхсветовой, так и намного меньше её [31-33].

Г. А. Никольский исследовал прямые связи между изменениями в энергетических потоках солнечной радиации (при изменяющейся солнечной активности с временными вариациями оптической и синоптической погоды). Для измерений использовался ряд существующих радиометрических приборов и детекторов, включая оптические средства наблюдения за Солнцем. При этом особое внимание уделялось периодам высокой солнечной активности, а также когда в их работе проявлялась нестабильность и даже блокировка рабочих режимов. Эти исследования, последующий анализ и сопоставление этих данных с исследованиями в области физики атмосферы, метеорологии, солнечно-земной физики и астрофизики позволило обнаружить в солнечных потоках присутствие спирально вихревого излучения (СВИ) с фоновым уровнем энергии приблизительно 104 эрг/с?см2, достигающим величин ~105-106 в случае высокой солнечной активности. Источником жёстких квантов вихревого поля (спиронов), согласно его концепции, являются ядра изотопов атомов C и Fe, возбуждённых в ядре Солнца на высокие энергетические уровни. Квант СВИ - спирон, как мы полагаем, имеет энергию (Е0 ~ 10-8 эрг) и массу покоя (~ 1,2?10-29 г), спин (±1), импульс (~ 10-19 г?см/с), значительный момент импульса и не имеет заряда. В верхней хромосфере Е ~ 3?10-12 эрг, скорость ~ 6?108 см/с, импульс ~ 6?10-21 г?см/с. Скорость эмиссии спиронов ~ 1044 квантов/с, светимость ~ 1032 эрг/с при частоте квантов 6?1014 Гц. На ночной стороне выходящее сконцентрированное спирально вихревое поле (СВП) сворачивается в сферический или эллиптический спирально вихревой солитон - СВС, который проявляется как аномальное явление в виде плазмоидов различного вида и формы [1].

СВИ легко проникает в земные недра, но только до твердого ядра. Жидкая оболочка ядра хорошо преломляет СВИ, собирая коллимированное излучение на границе геоида. Фокусное пятно СВИ, оцениваемое по размерам кратеров, находится в пределах нескольких десятков метров. Сфокусированное СВИ обладает высокой энергетической плотностью потока. Эти потоки служат источниками образования многочисленных атмосферных аномальных явлений, различных размеров, форм и интенсивности свечения. Своеобразны выходы тороидальных солитонов СВИ из водных глубин, наблюдавшиеся с орбиты в виде огромных водяных колёс и столбов. По мнению Г. А. Никольского, высокая объёмная концентрация энергии солитонов и приводит в ряде случаев к природным и техногенным катастрофам.

Значительное место во всех исследованиях занимает повторяемость и цикличность опасных природных явлений, чётко связанных с изменением активности Солнца. Сопоставительный анализ пространственно-временного распределения катастроф с физико-геологическими и системно-геодинамическими особенностями региона показал, что основными причинами роста количества катастроф является рост геодинамической активности и недоучёт космобиоритмических и системно-геодинамических факторов [1].

Космобиоритмическая цикличность предопределяет возникновение и контролирует развитие опасных геодинамических явлений землетрясений, горных ударов, селевых потоков, наводнений, подтоплений, карстовых и суффозионных провалов, засух, лесных пожаров. Многолетние наблюдения за Солнцем выявили 5,5, 11, 22, 33, 49, 98, 180-летние и более продолжительные циклы солнечной активности, что подтверждено в работах [60-67]. К периодам сочленения этих циклов приурочено большинство природных катастроф, землетрясений, а также крупных аварий на промышленных объектах и линейных коммуникациях [28].

Причина изменения солнечной активности пока не ясна. Существует предположение, основанное на статистических исследованиях, что изменение активности Солнца происходит вследствие гравитационных возмущений, вызванных изменением относительного положения и различного углового сочетания (соединение и противостояние) какой-либо пары из планет-гигантов Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна [47]. Так 10-летний период может быть отождествлён с относительным движением пары Юпитер-Сатурн, 11-летний период с движением пары Юпитер-Сатурн относительно пары Уран-Нептун, а 90-летний с периодом движения пары Уран-Нептун.

Существует корреляция между гелиогеофизическими возмущениями и авариями особо сложной техники. С внезапным началом магнитных бурь совпало 26 % отказов и нештатных ситуаций при испытаниях и эксплуатации военной космической техники и не менее, 57 % из 219 событий всех авиакатастроф с 1989 по 1995 гг. [48, с. 524]. Обнаружена многолетняя циклическая компонента крупных технологических нарушений, приводящих к ЧС на энергообъектах. Так, число указанных нарушений в межсистемных электрических сетях Центральной части России подвержено циклическим изменениям с периодом, близким к 11,6 лет. В тепловых сетях и газопроводной сети такая циклическая компонента имеет период, близкий к 7-8 годам [47]. Анализ статистических данных сбоев в работе железнодорожной автоматики на Северной железной дороге за период 2000-2001 гг. и событий сильнейших геомагнитных бурь показал чёткую связь случаев сбоев в работе железнодорожной автоматики с большими возмущениями геомагнитного поля [48].

Установлено влияние солнечной активности на заболеваемость населения [1, 47, 48]. Ряд наблюдений свидетельствует о том, что геомагнитные возмущения провоцируют увеличение количества случаев инфаркта миокарда, стенокардии, нарушения ритма сердца и острого нарушения мозгового кровообращения.

Анализ статистического материала за период с 1992 по 2000 гг. по острой сердечно-сосудистой патологии и 427 случаев магнитных бурь показал, что во время магнитной бури количество инфарктов миокарда увеличивается в среднем на 100 %, стенокардии и нарушения ритмов сердца на 79 %, острое нарушение мозгового кровообращения - на 74 % [1, 47].

Изменение положения земной оси

Изменение положения земной оси вызвано в первую очередь перемещением атмосферных и океанических масс по поверхности Земли, а также сдвигом литосферных плит, происходящим при сильных землетрясениях. Последующее влияние изменения положения земной оси на все процессы в окружающей среде имеет сложный синергетический характер.

К основным параметрам, определяющим изменение положения и колебания земной оси, относятся:

изменение скорости вращения Земли, и соответственно продолжительности суток;

изменение амплитуды колебания оси вращения Земли;

изменение положения центра колебания земной оси.

Установлено влияние изменения скорости вращения Земли на повышение и уменьшение сейсмичности [82] и активности вулканов [83]. Существует корреляция годового количества сильных землетрясений и изменения углового ускорения, значения которого составляют 0,4-0,7. Сейсмичность отчётливо реагирует на изменения скорости вращения Земли, как положительные, так и отрицательные, хотя возникающие при этом изменения внутренних напряжений очень малы [89, с. 6]. Это связано с тем, что ротационные автоколебания Земли вызывают в земной коре и, в частности, горных массивах, трёхмерные волны сжатия-растяжения с различными энергетическими, амплитудными и частотными характеристиками. Периодическое сжатие-растяжение земной поверхности, связано с замедлением вращения Земли к марту и ускорением к августу [82, с. 81; 83, с. 276-277].

Выявлена связь скорости вращения Земли и опасных метеорологических явлений. Анализ самых мощных ураганов за 100 лет (с 1864 по 1965 гг., всего 66 событий) показал, что ураганы образуются преимущественно в августе, сентябре, и частично в октябре, именно тогда, когда Земля замедляет своё вращение за счёт так называемого сезонного хода [89, с. 81].

Michael Mandeville на основе статистических данных вулканических извержений, землетрясений и гидрометеорологического явления Эль-Ниньо с 1890 по 1999 гг. исследовал возможность их связи с изменением амплитуды колебания земной оси. Он установил связь Чандлеровского 14-месячного и 6,5-летнего циклов колебания земной оси с цикличностью извержения вулканов во всём мире, которая проявляется в совпадении пиков вулканической активности и максимального смещения земной оси. Более наглядно и ярко выражена эта связь на примере магматических извержений вулканов островов Фиджи и Папуа-Новая Гвинея. Им также были проведены исследования связи сейсмичности Японии и Южной Калифорнии и тоже установлена корреляционная зависимость с изменением колебания земной оси.

Исследовались и подводные вулканические извержения островов Ваунату и цикличность явления Эль-Ниньо, что тоже показывает корреляцию, наиболее проявившуюся с 1948 г., и максимум которой наблюдался в 70-е гг. прошлого столетия. Им также установлена корреляционная связь явления Эль-Ниньо и 6-летнего цикла колебания земной оси [87].

Исследования по изучению процесса развития оползней и сопоставление базы данных по перемещению положения центра колебания земной оси (среднего географического полюса Земли) показали его влияние на эти процессы [88].

Сейсмический фактор и его физические свойства и процессы, сопутствующие землетрясениям

Существует особая группа явлений, которая получила название предвестников опасных природных явлений и которым уделяется особое внимание при прогнозировании землетрясений и опасных метеорологических явлений.

При активизации сейсмических процессов над очагом будущего землетрясения происходит изменение состояния ионосферы [89].

Было установлено, что имеется связь между катастрофическими землетрясениями и макроскопическими неоднородностями ионосферы. На основе анализа экспериментальных данных, полученных с помощью наземных ионосферных станций, было показано, что незадолго до сильных землетрясений в окрестностях их эпицентров возникают макромасштабные неоднородности ионосферы, которые потом двигаются над поверхностью земного шара, проходя иногда большие расстояния [2].

За несколько часов до катастрофических землетрясений в области главного максимума ионосферы появляются специфические объекты - сгущения (до 25-70 %) с горизонтальными размерами 1-4 тыс. км и вертикальными - 0,1-0,2 тыс.км. Объекты возникают за 10-14 часов до землетрясения вблизи эпицентра и перемещаются затем на расстояние 10 тыс. км и более с околозвуковой скоростью [5].

Мощные атмосферные процессы (грозы, ураганы, смерчи) имеют предшествующую им продолжительную скрытую фазу, в течение которой происходит накопление и преобразование энергии в верхних слоях атмосферы. В качестве возможного предвестника метеорологических опасностей предложено использовать поток мюонов, который образуется за счёт преобразования первичного космического излучения высокой энергии (более 10 ГэВ), во вторичные частицы, с образованием релятивистских мюонов [90].

Изучение изменений потоков высокоэнергичных частиц, захваченных в магнитных ловушках, проведённое на орбитальных станциях «Салют-6», «Мир» и ИСЗ «Метеор», позволило обнаружить воздействие сейсмической активности Земли на положение внутренних границ радиационных поясов [1].

Из эпицентра предстоящего землетрясения испускается электромагнитное излучение, возникающее из-за механических перемещений подземных пород. Частотный спектр излучения довольно широк, однако достигнуть радиационного пояса Земли, пройдя практически без потерь сквозь земную кору и атмосферу, может только излучение в диапазоне частот ~ 0,1-10 Гц. Достигнув нижней границы радиационного пояса Земли, электромагнитное излучение взаимодействует с захваченными в нём электронами и протонами. Во взаимодействии активно участвуют частицы, привязанные к магнитным силовым линиям, проходящим через эпицентр предстоящего землетрясения. Если частота осцилляций частиц между зеркальными точками совпадёт с частотой сейсмического электромагнитного излучения, взаимодействие приобретает квазирезонансный характер, проявляющийся в изменении углов отражения захваченных частиц.

Если в зеркальной точке эти углы становятся отличными от 90°, это вызывает снижение зеркальной точки, сопровождаемое высыпанием частиц из радиационного пояса. Из-за долготного дрейфа захваченных частиц волна высыпания (уход частиц вниз) огибает Землю и вдоль магнитной широты, на которой расположен эпицентр предстоящего землетрясения, образуется кольцо высыпания. Кольцо может просуществовать 15-20 мин, пока все частицы не погибнут в атмосфере.

Следующую группу геофизических явлений или предвестниками землетрясений, которые могут дать указания к прогнозу момента землетрясения, составляют:

- ионизация атмосферы и появление поляризационных зарядов на поверхности почвы [95, с. 274-275];

- магнитные явления [96, с. 41-42];

- изменение электропроводимости [97, с. 41-42];

- изменение эманации инертных газов и водорода [95, 96, 97, 98];

- изменение концентрации солей в грунтовых водах [98, с. 41];

- изменение уровня грунтовых вод;

- акустические явления;

- наклоны земной поверхности [90, с. 41].

Их появление или изменение указывает на началопроцессов, которые предшествуют наступлению структурных или катастрофических изменений окружающей среды. Перечисленная выше группа геофизических явлений вызывает проявление аномальных геофизических полей, которые определяют возможную зону катастрофических процессов. Эти аномальные геофизические поля в свою очередь действуют на физиологическое состояние всех живых организмов в целом, а у человека могут вызвать даже кратковременные психические расстройства [67].

На измерении этих предвестников основан ряд методов прогнозирования землетрясений и других опасных природных явлений.

Локальное изменение гравитационной постоянной

Выявлена связь между изменением локального показателя гравитационной постоянной и проявлением сейсмически опасных явлений [19]. Ю. В. Антонов и С. В. Слюсарёв исследовали влияние землетрясений на изменение вертикального градиента силы тяжести Vzz и выявили ряд закономерностей и зависимостей:

наличие 3-х и 31-дневной периодичности при изменении составляющей Vzz;

совпадение времени проявления землетрясения с периодом резкого уменьшения значений Vzz.

Наличие периодичности при изменении составляющей Vzz они объясняют связью с собственными колебаниями Земли и её динамическим состоянием. Для краткосрочного прогноза землетрясений они предлагают использовать следующие установленные зависимости по вариациям Vzz:

- вариации Vzz связаны с собственными колебаниями Земли и полностью отражают её динамическое состояние;

- землетрясения приурочены к периодам резкого уменьшения значений Vzz, а за несколько дней до них происходит резкое увеличение амплитуды короткопериодной составляющей вариаций;

- за несколько часов до землетрясения изменяется форма и характер самих колебаний, которые резко отличаются от непрерывных синусоидальных колебаний [67, с. 44].

В другой работе отмечается, что до сих пор гравитационную постоянную G не удаётся измерить с достаточно высокой точностью, так как её величина подвержена сильным флуктуациям [75].

Станции прогнозирования землетрясений, использующие этот гравиметр, регистрируют особые трёхмерные гравитационные аномалии, возникающие в среднем за 3-7 дней перед сильными землетрясениями.

Эти аномалии порождаются в результате прохождения под станциями тектонических волн (волн напряжений), излучаемых очагами готовящихся сильных землетрясений, в момент, когда напряжения в них доходят до критических значений. Эти волны перемещаются с очень низкой скоростью, в среднем от 30 км/ч на континентах и до 120 км/ч в земной коре океанов. Волны напряжений низкочастотны, и их период варьирует в среднем от нескольких часов до двух суток, в результате чего их не могут регистрировать сейсмические станции.

Станции ATROPATENA регистрируют прохождение этих волн с большой разницей во времени, что позволяет следить за их движением и, как утверждает учёный, с достаточно высокой точностью рассчитывать местоположение области эпицентра ожидаемого землетрясения.

Глобальное и локальное изменение интенсивности хода времени. Суточную неравномерность хода времени в первую очередь связывают с неравномерностью угловой скорости вращения Земли, вызванной неравномерным смещением и колебанием земной оси. Однако ряд учёных, проводивших локальное и глобальное измерение хода времени, отмечают наличие глобального и локального отклонения хода времени, которое не может быть объяснено только этим явлением. С. Э. Шноль исследовал и сопоставлял отклонение хода времени и скорость различных химических и биохимических реакций [81, 85]. Затем он расширил пространственный масштаб этих исследований и обнаружил ряд интересных закономерностей. Для этих исследований он, совместно с другими учёными, использовал радиоактивные препараты и специальные детекторы. Он измерял альфа-активность 239Pu в Москве, в МИФИ, а они - бета-активность разных изотопов, скорость реакции АК+ДХФИФ, скорость движения частиц латекса в электрическом поле в Пущино.

С. Э. Шноль на основе этих результатов сделал следующие выводы: «разброс результатов» последовательных во времени измерений - неуничтожимое проявление фундаментальных свойств нашего мира. Этот «разброс» является следствием флуктуации пространства - времени, происходящих вследствие движения объекта в неоднородном гравитационном поле; спектр амплитуд разброса результатов - тонкая структура соответствующих гистограмм - не зависит от природы процесса и определяется только характером флуктуации пространства - времени, происходящих при вращении Земли вокруг своей оси и её движении по околосолнечной орбите; амплитуда этого разброса различна для процессов разной природы и зависит от многих обстоятельств, свойств и характера взаимодействий изучаемых объектов.

Эти выводы косвенно соответствуют исследованиям изменения гравитационной постоянной в связи с переходом через сектора межпланетного магнитного поля и изменениям разностной частоты двух кварцевых генераторов, определяемой интенсивностью хода времени.

Экспериментальные исследования изменения локального (буквально, точечного) хода времени при динамических процессах и, в частности, разрушения конструкционных материалов при силовом нагружении, провёл В. Вейник [65]. Он разработал методологию и разнообразные технические средства для контактных и дистанционных измерений изменения хода времени, а также провёл ряд экспериментов.

Волновая модель наведённой сейсмичности и мега-катастроф

За последнее время увеличивается число аномальных землетрясений в районах, где отсутствуют геофизические условия для их возникновения. Невозможно объяснить повторные землетрясения с увеличенной магнитудой после сильных землетрясений, когда должна была произойти разрядка тектонической напряжённости.

Исследования частоты и географического распределения землетрясений дали основания выдвинуть гипотезу, что значительный вклад в инициирование сейсмической активности вносит наведённая сейсмичность, и её основной причиной являются медленные сейсмические волны, имеющие скорость порядка 1 700 км/ч и менее. Для подтверждения этой гипотезы были проведены следующие исследования [27, 31, 32, 34].

В основу исследования были приняты следующие гипотезы:

- каждое последующее землетрясение является следствием предыдущих землетрясений;

- основным механизмом высвобождения накопленной тектонической напряжённости и энергии является приток и взаимодействие волновой энергии, выделяемой при землетрясениях и перераспределяемой в литосфере, гидросфере и атмосфере Земли;

- землетрясение генерирует не только известные P- и S-волны, но и пакет медленных сейсмических волн (SS-волн), которые по своим свойствам являются и вихрями и уединёнными волнами, или солитонами одновременно.

Их можно называть как вихревыми солитонами, так и волновыми вихрями. Они довольно близки к солитонам Россби, проявляющимся в атмосферных процессах, но имеют отличия [81].

Исследование частотно-временных и пространственно-волновых закономерностей возникновения землетрясений проводилось по анализу частоты откликов «событие (воздействие) - отклик» на фиксированных интервалах времени и дальности от эпицентра предшествовавшего землетрясения [82]. Для расчётов использовалась база данных Американской геологической службы за период 2000-2010 гг. [83].

Если считать, что произошедшее землетрясение индуцирует последующее и проанализировать частотно-временной спектр землетрясений с магнитудой от 4-5М и более (3 577 землетрясений), то он напоминает кардиограмму сердца человека с частотой пульса 1,8-2,2 суток. Он незначительно сбивается по изменениям фаз Луны, и в частности, новолуния и полнолуния, а также при повышении солнечной активности и сдвигах земной оси.

В основу исследования были приняты следующие гипотезы:

- каждое последующее землетрясение является следствием предыдущих землетрясений;

- основным механизмом высвобождения накопленной тектонической напряжённости и энергии является приток и взаимодействие волновой энергии, выделяемой при землетрясениях и перераспределяемой в литосфере, гидросфере и атмосфере Земли;

- землетрясение генерирует не только известные P- и S-волны, но и пакет медленных сейсмических волн (SS-волн), которые по своим свойствам являются и вихрями и уединёнными волнами, или солитонами одновременно.

Их можно называть как вихревыми солитонами, так и волновыми вихрями. Они довольно близки к солитонам Россби, проявляющимся в атмосферных процессах, но имеют отличия [87].

Исследование частотно-временных и пространственно-волновых закономерностей возникновения землетрясений проводилось по анализу частоты откликов «событие (воздействие) - отклик» на фиксированных интервалах времени и дальности от эпицентра предшествовавшего землетрясения [36]. Для расчётов использовалась база данных Американской геологической службы за период 2000-2010 гг. [77, 78].

Если считать, что произошедшее землетрясение индуцирует последующее и проанализировать частотно-временной спектр землетрясений с магнитудой от 4-5М и более (3 577 землетрясений), то он напоминает кардиограмму сердца человека с частотой пульса 1,8-2,2 суток. Он незначительно сбивается по изменениям фаз Луны, и в частности, новолуния и полнолуния, а также при повышении солнечной активности и сдвигах земной оси.

На основе представленного исследования можно сделать следующие выводы:

1. В проявлении волновой наведённой сейсмичности основную роль играют медленные сейсмические волны SS-волны, являющиеся по своим свойствам вихревыми солитонами, а их взаимодействие вносит основной вклад в инициирование сейсмической активности.

2. Представленная волновая модель волновой наведённой сейсмической активности, как проявление эффекта возврата колебательной активности, показывает близкую аналогию с реальными сейсмическими процессами.

3. Учёт в сейсмических процессах проявления эффекта даёт следующие возможности: определить источник (эпицентр) сейсмической волновой энергии, инициировавший землетрясение; определить скоростные параметры SS-волн, географические зоны риска и ожидаемое время возникновения новых землетрясений; уточнить глубину очага землетрясения; разработать методику и требования к мониторингу для краткосрочного прогноза зон риска возникновения землетрясений за менее чем 7 суток и затем уточнять до суток и часов по мере возрастания угрозы; может дать объяснение случаев аномальных землетрясений в районах, где сейсмической активности не должно быть, но где произошла встреча и суммирование энергии SS-волн из нескольких источников - эпицентров землетрясений.

4. Решение перечисленных выше возможностей невозможно без создания специальных технических средств мониторинга и регистрации подхода и характеристик SS-волн.

5. Учёт свойств наведённой сейсмичности позволит повысить достоверность прогноза других природных, техногенных и биолого-социальных катастроф, являющихся следствием активизации сейсмических процессов.

Волновая сейсмическая модель инициирования мега-катастроф основана на следующих условиях:

1. Катастрофа системы - это нарушение устойчивого равновесия, которое происходит при изменения внутренних системных процессов, активизации «памяти» прошлого состояния системы и экстремумов внешних влияющих факторов или воздействий, включая первые, вторые и последующие производные их параметрических функций.

2. Катастрофа любого рода возникает не сразу, а имеет продолжительный период «подготовки» или формирования, и это можно выявить по прогнозу глобальной активности и локальным проявлениям - предвестникам и изменениям в окружающей среде за несколько суток до катастрофы.

3. Основной причиной инициирования и масштаба катастрофы любого вида являются сильные землетрясения с магнитудой более 4-5М и глобальное перераспределение выделившейся сейсмической энергии, но для её реализации необходимы соответствующие локальные условия и энергетическая напряжённость.

4. Энергетическую «подпитку» и усиление катастрофический процесс получает вследствие следующих причин:

- изменения солнечной активности, при этом происходит глобальное повышение интенсивности физических и биологических процессов;

- неравномерности смещения земной оси (ускорение и торможение), которое вызывается сильными землетрясениями и перераспределением атмосферных и литосферных масс, имеет продолжительный период последействия;

- изменения фаз Луны, новолуние активизирует волны гравитационного силового взаимодействия, определяющие пики активизации катастроф на весь период до новолуния.

5. При сильных землетрясениях вдоль литосферы Земли вследствие ударно-ускоренного движения и трения тектонических масс, наряду с известными сейсмическими продольными и поперечными Р- и S-волнами (примечание: скорости порядка 5 и 3 км/с), возникают пакеты медленных сейсмических волн от 950 км/ч и менее. Весь пакет медленных сейсмических волн возникает одновременно.

6. Главным отличием медленных сейсмических волн от известных является то, что они в основном передают не смещение частиц среды, а энергию волны и тем самым увеличивают энергетику уже идущих физических процессов. Причём этот период взаимодействия длится не секунды, как при прохождении известных высокоскоростных сейсмических волн, а несколько минут или часов, в зависимости от скорости и длины волны.

При прохождении медленных сейсмических волн изменяются локальные гравиметрические (примечание: поэтому эти волны считают гравитационными), электрофизические (примечание: локальный электрический потенциал поверхности Земли) и хрональные (примечание: интенсивность и аномальное отклонение хода времени) характеристики. Эти изменения влияют на ход и интенсивность естественных природных и техногенных физических процессов и ведут к катастрофам объектов и систем, с которыми возникает такое энергетическое взаимодействие.

7. Скорость, длина волны и характеристики пакета медленных сейсмических волн зависят от глубины и локальной тектонической структуры очага землетрясения и имеют свойства уединённой волны или солитона (примечание: океанические одиночные волны и цунами являются визуализацией этих волн). Фронт медленной сейсмической волны (примечание: вся длина волны) имеет повышенные гравиметрические, электрофизические и хрональные характеристики, а хвост пониженные.

8. При воздействии медленных сейсмических волн на литосферу проявляется эффект возврата колебательной активности, известный как эффект Ферма-Паста-Улама (ФПУ), и который определяет во времени место возбуждения колебательной активности и расстояние от точки первичного возбуждения. Наиболее опасные области возникновения катастроф - это место встречи возвращающихся или догоняющих сейсмических волн. При взаимодействии медленных сейсмических волн от разных источников проявляется явление интерференции, и возникают зоны, где энергетическое взаимодействие особенно усиливается.

9. Наиболее опасные условия волнового взаимодействия - это совпадение скорости волны со скоростью физического объекта или линейной скоростью физических и переходных процессов в этом объекте. Это распространяется и на вращающиеся системы и объекты, у которых также есть линейные составляющие скорости вращения.

10. При взаимодействии медленной волны с идущим колебательным процессом, его частота, амплитуда и соответственно энергия увеличиваются.

11. Если считать, что энергия медленных сейсмических волн пропорциональна квадрату скорости, то их катастрофический эффект определяется в большой мере не столько скоростью, сколько временем взаимодействия с объектом или зоной, где возникает катастрофа.

12. Следующим фактором, влияющим на активизацию катастроф и землетрясений, являются электрофизические процессы в литосфере (теллурические токи), магнитосфере и электросфере Земли (все атмосферные слои, в которых происходит накопление и движение электрических зарядов, от тропосферы и до ионосферы). Проявляется в создании дополнительной энергетической напряжённости и взаимодействии с медленными сейсмическими волнами.

13. Геофизические зоны с высоким уровнем энергетической напряжённости, любого происхождения, природной или техногенной, как статической, так и переменной, «притягивают» медленные сейсмические волны и становятся эпицентрами землетрясений или зонами катастроф.

14. Термин «медленные сейсмические волны» получил такое название в связи с тем, что в данном анализе основной причиной их возникновения являются землетрясения. В общем случае причиной возникновения аналогичных по свойствам волн могут быть любые процессы изменения энергетической напряжённости и сил, имеющих экстремальные значения, например, электрический разряд, взрыв химический и ядерный, изменение сил гравитационного взаимодействия и движение планет, космофизические процессы.

Исследование связи сейсмической активности, гелиогеофизических и космических факторов и возникновения природных, техногенных и биолого-социальных катастроф основано на использовании методики частотно-статистического анализа и определения частотно-временных, пространственно-волновых и частотно-скоростных спектров и аналитических прогностических функций активизации катастроф. Суть этой методики состоит в анализе частоты откликов после событий «воздействие - отклик» на фиксированных интервалах времени и дальности от эпицентра воздействия, если оно имело место.

После вспышек на Солнце, выброса плазмы и её взаимодействия с ионосферой Земли происходит локальное повышение электрических полей и как следствие природные и техногенные катастрофы. Медленные сейсмические волны обладают электрофизическими свойствами, по которым их можно назвать ещё и электрическими волнами, то есть несущими электрические заряды (без магнитной составляющей). Поэтому при взаимодействии этих волн с локальными зонами, где уже существует высокий уровень напряжённости электрического поля, происходит экстремальное изменение электрофизических процессов, вызывающее широкий спектр природных и техногенных катастроф.

Космический фактор влияния Луны и планет

Наиболее очевидный и легко наблюдаемый фактор изменения фазы Луны и её влияние на инициирование опасных явлений в природной, техногенной и социальной сфере жизнедеятельности человека, имеет очень сложный механизм. Это влияние проявляется в ряде процессов, из которых главные - это переменное гравитационное взаимодействие с Землёй, вызывающее приливные силы, и изменение лунного светового потока, отражаемого на поверхность Земли. Электрические процессы и явления также могут сопутствовать изменениям фаз Луны, но, по всей вероятности, они являются вторичными по отношению к указанным выше процессам. Эти процессы цикличны, и, в свою очередь, запускают соответствующие циклы или тормозят и даже сбивают те, которые были до их активизации. По степени влияния на инициирование ЧС Луна имеет такое же значение, как и Солнце.

Основоположником исследования влияния Луны на инициирование землетрясений является А. Перре, который обработал данные более чем о 23 тыс. землетрясений, и ещё в середине позапрошлого века обратил внимание на то, что землетрясения оказываются связанными по времени с фазами Луны и её расстоянием от Земли. Им было показано, что землетрясения происходят чаще в сизигиях (моменты новолуния и полнолуния), чем в квадратурах (когда угол между направлениями на Луну и Солнце составляет 90°). А. Перре показал, что частота землетрясений повышается к перигеям Луны и, наоборот, уменьшается к апогеям и, наконец, землетрясения происходят чаще, когда Луна находится вблизи меридиана, чем когда она отдалена от него на 90°. Эти обнаруженные особенности были названы «законами Перре» [80, c. 30].

Современные исследования 541 крупного землетрясения с магнитудой более 7,5М, произошедших в период с 1897 по 1985 гг., показали, что землетрясения происходят преимущественно тогда, когда Луна или Солнце находятся относительно эпицентра землетрясения под телесным углом примерно в 45° (от 35° до 50°) [78, с. 31].

Приливные деформации земной коры, вызванные гравитационным воздействием Луны и Солнца, как управляющий фактор, служат своеобразным спусковым механизмом для землетрясения. Эти горбы и впадины постоянно движутся по поверхности Земли с востока на запад. Они изменяют во времени пространственную картину деформаций в соответствии с расфазировкой отдельных гармонических компонент этого процесса. Периоды наиболее интенсивных компонент лежат в интервале от 12 часов до 30 суток [80, с. 31].

Существует предположение о том, что запускающим механизмом цикла Чандлера (14-месячный цикл колебания земной оси) является следствием приливного воздействия Луны и Солнца. Продолжительность цикла Чандлера, проявляющаяся в процессе изменяемости широт, есть не что иное, как отражение изменения во времени возмущённой части приливной силы, которая обусловлена изменением взаимной ориентировки направлений на перигей, узел орбиты и направление на Солнце [80, с. 89].

Установлена закономерность в перемещении атмосферных потоков, представленных своим действительным вектором скорости перемещения атмосферы и эталонной температуре атмосферы для каждого участка земной поверхности со своим участком атмосферы, от изменения лунного светового потока, отражаемого на Землю Луной [78]. Эта закономерность может учитываться при прогнозе погоды на конкретном участке Земли. Для этого составляются графики по действительному вектору скорости перемещения атмосферы и действительной температуре атмосферы для каждого дня каждого лунного месяца каждого лунного года 18-летнего лунного цикла. Установлено влияние Луны на отказы в работе радиоэлектронной аппаратуры. В работе [79] представлены результаты исследования периодических шумов, возникающих в работе полупроводниковых приборов под влиянием Луны. С изменением лунных фаз коррелируется частота сбоев в работе электронно-вычислительных машин [80].

Изменение фаз Луны влияет на психическую неуравновешенность людей. Отмечается влияние 27-суточного цикла на самоубийства, который сопоставлен со временем обращения Солнца вокруг своей оси, равного 27,3 суток [80, с. 121]. Но можно предположить, что здесь также проявляется и влияние Луны, т. к. период обращения её вокруг Земли также равен 27,3 суток и эти процессы усиливаются под влиянием друг друга.

Взаимовлияние и резонансные взаимодействия

Практически все природные, техногенные и социальные катастрофы протекают в условиях взаимовлияния и взаимосвязи в сочетании с разнородными явлениями и процессами. Эти явления и процессы могут предшествовать катастрофе, наступать одновременно с ней или происходить некоторое время спустя, причём их проявление может быть за несколько тысяч километров от района произошедшей катастрофы. Поэтому установление взаимосвязи и взаимовлияния разнородных явлений и процессов представляет особое значение для прогнозирования опасных природных явлений и ЧС. Исследованию взаимовлияния различных факторов, обусловливающих возникновение или сопутствующих ЧС, уделено большое внимание исследователей. Часто эти факторы или процессы считаются предвестниками опасных природных явлений, хотя они могут быть и основными воздействующими факторами. Исследование взаимовлияния казалось бы далёких по генезису и различных по сферам проявления факторов и процессов позволяет установить причинно-следственные связи и вскрыть характер инициирующего воздействия. Наиболее отчётливо это можно видеть во взаимовлиянии землетрясений, которое особенно усиливается при увеличении магнитуды инициирующего землетрясения, но проявляется далеко не всегда и обнаруживается в основном как 5-10-дневное повышение вероятности возникновения землетрясения [80, с. 7].

Каждое сейсмическое событие так или иначе перераспределяет напряжение в земной коре, создавая условия для «созревания» нового землетрясения. Поэтому можно предположить, что существует закономерная цепочка сейсмособытий, когда после разрядки сейсмической энергии в одной части земного шара произойдёт разрядка в следующем определённом месте [79, с. 87]. Это подтверждается волновой моделью наведённой сейсмичности. Взаимовлияние сейсмических и атмосферных процессов было установлено ещё в конце XIX начале XX вв. [79].

Как следует из волновой модели наведённой сейсмичности, медленные сейсмические волны имеют вращательную составляющую и взаимодействуют с активными атмосферными процессами, повышая их энергетику. Ещё ранее была выявлена связь между увеличением и уменьшением интенсивности микросейсмических движений Земли с распределением метеорологических данных на синоптических картах (направление и скорость ветра их связи с географическим распределением суши и моря), а также направлением различных горных хребтов, увеличением и снижением температуры. Современные исследования также отмечают сильное воздействие на земную кору резких изменений атмосферного давления [81]. Это особенно проявляется в периоды контрастных изменений атмосферного давления, соответствующих прохождению атмосферных фронтов при смене циклонов и антициклонов [82, с. 6-7].

Разработан сейсмо-синоптический метод прогнозирования землетрясений, который основан на факте вариаций тектонических напряжений вследствие воздействия солнечной активности, земных приливов, изменения температуры воздуха, атмосферного давления, изменений скорости вращения Земли и др. В целом оценка оправдываемости землетрясений по этому методу составляет около 70 %, а для отдельных регионов около 80 % [85].

Некоторым сильным землетрясениям предшествует резкое ухудшение погодных условий. Это может быть связано не только с процессом их подготовки и являться воздействующим, но и быть сопутствующим процессом [86, с. 6-7]. Исследование сейсмических сигналов, связанных с опасными метеорологическими явлениями: тропическими циклонами, торнадо, шквальными ветрами, грозами показало, что в ряде случаев сейсмические сигналы совпадают по времени с торнадо, и поэтому их регистрация может использоваться для прогноза этих опасных метеорологических явлений [87]. Определено также влияние штормовых микросейм в прибрежных зонах, которые стимулируют разрядку тектонических напряжений относительно небольшими, но частыми землетрясениями [88, с. 7].

Выявлена связь электрических явлений в атмосфере и геодинамических процессов и, как следствие, формирование облачных линейных структур вдоль зон разломов. Эти явления интенсифицировались и проявлялись более контрастно перед землетрясениями [88, с. 277]. Катастрофическим сейсмическим событиям часто предшествуют электрические и световые эффекты, такие как свечение атмосферы, молниевые разряды при абсолютно ясной погоде, самопроизвольное возгорание ламп дневного света. Удалось зарегистрировать скачки атмосферного электрического поля, достигавшие нескольких сотен вольт на метр, которые предшествовали землетрясениям и наблюдались за десятки минут либо первых часов перед сейсмическими событиями.

Анализ космических тепловых снимков над крупными линейными структурами Среднеазиатского сейсмоактивного региона за период 1979-1987 гг. показал наличие периодичности в появлении положительных тепловых аномалий в ночное время над крупными разрывными нарушениями: аномалии появляются за 20-21 день до толчка, затем за 5-6 дней, за 1 день и сразу после толчка. Установлена связь между увеличением площади аномалии и моментом землетрясения: землетрясения с магнитудой 4М связаны с увеличением площади аномалии до 10 000 км2, с магнитудой 8М - площадью 40 000 км2 [90].

Выявлена корреляция между «суммой дней морозности» или количеством морозных зим и сейсмической активностью. В теплые зимы происходят землетрясения большего энергетического класса. Исследователи объясняют причину установленной корреляции изменением солнечной активности. В качестве исторического примера можно привести «малый ледниковый период» 1640-1700 гг., когда количество пятен было близко к нулю, наблюдалось снижение сейсмической активности и понижение среднегодовой температуры на два градуса [97].

Исследование резонансных и лавинных эффектов в проявлении опасных природных явлений может позволить выявить основные или дополнительные механизмы запуска катастроф. Это особенно важно в случае многофакторного воздействия. Резонансная связь может вносить существенные коррективы как в инициирование опасного явления, так и в ход его проявления. Почти все природные процессы имеют переменный циклический характер изменения своих свойств и очевидно, что при совпадении циклов даже совершенно разнородных явлений, они, объединяясь, будут придавать совершенно новые свойства протекающим процессам.

Особую опасность по своим последствиям, представляет всё возрастающая закачка техногенной электрической энергии в полость между земной поверхностью и ионосферой (~50 км), которая является резонатором. Здесь наряду с резонансным усилением поля естественных атмосферных помех в волноводе Земля-ионосфера в диапазоне 10,6-41,1 Гц (Шумановские резонансы), в последнее время всё чаще фиксируются резонансные электромагнитные системы техногенного происхождения [97, с. 74].

Учёные Центральной аэрологической обсерватории предложили принципиально новое объяснение Чандлеровского движения полюсов Земли как результата параметрического резонанса в нелинейных уравнениях Эйлера, описывающих вращение Земли. На основе анализа ряда среднемесячных значений суммарного зонального переноса воздуха в слое 19-31 км над экватором в течение периода инструментальных наблюдений (1954-1998 гг.) они выявили периодические компоненты квазидвухлетней цикличности с точно Чандлеровским периодом (около 14 месяцев) и с учетверённым периодом [97].

Перед землетрясением часто происходит увеличение концентрации гелия. Исследователи этого явления отмечают, что резкое изменение содержания гелия наблюдается при совпадении частот механических колебаний в области очага землетрясения с частотой колебаний концентраций гелия в скважине [64]. Исследование влияния ветра на горные сооружения и здания, с одновременным наблюдением микросейсм и вариаций атмосферного давления, показали, что существует связь и передача собственных частот колебания зданий и блоков горных массивов на инициирование микросейсм [79]. Ранее говорилось о взаимовлиянии Луны на землетрясения и Земли на лунотрясения. В этих явлениях также нельзя полностью исключить наличие резонансной связи. Приливное воздействие, оказываемое Землей на Луну, больше, чем Луной на Землю, и соответственно ритмичность в проявлении лунотрясений более чёткая и упорядоченная. Исследование 8 000 сейсмических событий в течение 8 лет выявили устойчивый месячный - 27 суток и полумесячный - 13,5 суток ритмы в проявлении лунотрясений, такие же циклы могут проявляться и в землетрясениях [97, с. 87]. Можно утверждать, что резонансные взаимодействия совершенно разнородных явлений вносят существенный вклад в проявление ЧС практически во всех сферах жизнедеятельности человека, внося непредсказуемость и усиливая их энергетику.

Рядом с резонансными эффектами должны быть поставлены лавинные эффекты, происходящие тогда, когда идёт накопление некой критической массы, уравновешенной до определённого момента силами трения или прочностью защитных сооружений. Момент нарушения этого равновесия, который может произойти от минимального силового воздействия или превышения критической массы, становится катастрофой для всей системы [90, с. 119-120].

Главная особенность всех резонансных и лавинных взаимодействий в сложной экосистеме - это то, что эффект от их влияния может многократно превышать энергетический уровень самих воздействий.

3.3 Социальная теория мега-катастроф

Социальные факторы - это совокупность социальных процессов в обществе, которые отображаются в виде различных количественных и качественных показателей изменений, происходящих в обществе и определяющих устойчивость развития государства или его деградации, ведущей к мега-катастрофе [42, 43].

Существует порядка сотни социальных показателей, отражающих общее состояние общества, государства и его экономики, причём многие из них могут быть критичными. Выделим только часть этих показателей, которые могут быть отнесены к наиболее критическим.

Основные социальные показатели состояния общества:

- рождаемость и смертность, прирост населения, эмиграция и миграция;

- уровень благосостояния и расслоение различных групп населения по доходам;

- криминализация общества, уровень преступности по категориям, количество заключенных, уровень коррупции;

- этнический и религиозный состав населения по регионам;

- качество здравоохранения и медицинского обслуживания населения;

- качество образования и образовательный уровень общества;

- уровень безработицы;

- самообеспечение государства основными продуктами питания и производства;

- уровень инфляции;

- уровень присутствия иностранного капитала в экономике, хозяйственной деятельности и промышленности страны;

- плотность заселения регионов.

Этот список показателей может быть продолжен и далее, но остановимся, в первую очередь, на первых трёх.

Рождаемость и смертность населения. Рождаемость и смертность, естественный прирост населения являются важнейшими показателями и оценкой стабильного существования государства и обеспечения национального суверенитета. Для объективной оценки эти показатели следует сопоставлять с показателями эмиграции коренного населения за рубеж и миграции инородных народов, и в особенности с иной культурой и менталитетом поведения, особенно из регионов, находящихся в состоянии высокой социальной напряжённости и нестабильности.

Согласно ежегодному Докладу Фонда ООН в области народонаселения за 2011 г., в России имеет место демографический кризис. Суммарный коэффициент рождаемости составил 1,539. Однако это относится не только к России, но и к ряду европейских государств, и, в первую очередь, бывшим республикам СССР и странам Варшавского договора [42, 44].