Сергей Андреевич Тихоцкий, ученый секретарь Института физики Земли Российской академии наук, который занимается вопросами внутреннего строения Земли и распространения сейсмических волн, уверен, что в ближайшем будущем ничего экстраординарного не случится. Различные природные явления катастрофических масштабов происходят на Земле с завидной регулярностью на протяжении всей ее истории. Современная наука научилась определять возможные причины многих природных явлений и сейсмоактивные зоны, где всегда нужно быть готовым к катаклизмам. По мнению ученого, необходимо доверять науке, и при этом жить в полном согласии с природой.
После катастрофического землетрясения 11 марта на северо-востоке острова Хонсю магнитудой 9 баллов, которое стало причиной мощнейшего цунами, Япония продолжает наблюдать на своей территории подземные толчки силой 5, 6 и 7 баллов. Так, самым ощутимым после 11 марта стало землетрясение магнитудой 7.4 балла, произошедшее ночью 8 апреля в 65 километрах от острова Сендай. Оно не вызвало появления цунами, но стало причиной перебоев в поставках электроэнергии и воды, а также причинило некоторые разрушения. По неполным данным, следствием землетрясений и цунами в Японии стала гибель около 30 тысяч человек. Одним из самых серьезных последствий стихийного явления стала авария на атомной электростанции «Фукусима-1», которая стала причиной радиоактивного заражения окружающей среды. Утечка воды из резервуаров, где хранятся отработанные ядерные стержни, имеют место на АЭС «Онагава».
В каком месте ударит стихия в следующий раз? Может ли современная наука предугадать это? Следует ли доверять многочисленным предсказаниям о том, что 2012 год станет последним в истории Земли?
Предлагаем вашему вниманию краткую беседу со специалистом.
Сергей Андреевич, землетрясение в Японии прогнозировалось некоторыми отечественными сейсмологами, например, Валерием Абрамовым, доктором геолого-минералогических наук, заведующим лабораторией тектонофизики и региональной геологии Тихоокеанского института Дальневосточного отделения Российской академии наук. Японцы на этот прогноз отреагировали весьма прохладно. Они не поверили нашему ученому?
Думаю, причина не в том, что не поверили. Ведь что собой представляет прогноз? Это указание конкретного места и времени, а также мощности землетрясения. В данном формате прогноза не было. Был просто долгосрочный прогноз, который давали специалисты и нашего института. Многие ждали в Японии мощного землетрясения. Это называется долгосрочным прогнозом. Он позволяет принять некоторые меры по снижению последствий - укреплению существующих зданий и сооружений, решению, что, где и как можно строить, от чего следует отказаться, какие меры принять в отношении объектов, представляющих повышенную опасность в случае мощного землетрясения и т.д. С краткосрочными прогнозами дело обстоит гораздо хуже. Связано это, прежде всего, с особенностями физических процессов, происходящих глубоко в недрах планеты, с обширностью областей, где годами происходит подготовка землетрясения. Предвестники его появляются в различных районах данной области, но ни эпицентр подземных толчков, ни точное время события предугадать нельзя.
Профессор Абрамов назвал год и силу землетрясения…
Это очень слабая точность. На один год нельзя эвакуировать массу людей. 9 марта на территории Японии произошло землетрясение магнитудой 7 баллов. Японские коллеги сообщили тогда нам, что они считают, что это форшок, за которым последуют более мощные подземные толчки. Они сообщали об этом и руководству. Но к сейсмологам тогда отнеслись без должного внимания.
И пока наверху раздумывали, случилось непоправимое…
Да, к сожалению. Основной толчок произошел через два дня, и последствия оказались очень трагические. Для Японии магнитуда 7 баллов - привычное и не очень тяжелое по последствиям событие. Страна расположена в зоне повышенной сейсмической активности, и землетрясения там - привычное явление. Поэтому японцы уделяют сейсмостойкому строительству повышенное внимание. И если бы не цунами, то таких многочисленных разрушений и жертв не было бы.
- Цунами всегда возникают после сильных землетрясений в морских регионах?
В основном - да. Здесь все зависит от того, произошло ли в результате землетрясения смещение морского дна, как расположен очаг в отношении береговой линии и рельефа дна, на какой глубине зародились толчки… В данном случае очаг залегал недалеко от побережья Японии, сотрясения были большой амплитуды. Поэтому и возникло очень мощное цунами, которое от очага землетрясения до побережья Хонсю добралось за 6 минут. Этого совершенно недостаточно, поскольку за такое время люди не успели даже одеться, чтобы выскочить из дома. Произошла ситуация, когда никакие предупредительные меры не сработали. Все видели по телевизору, как десятиметровая волна полностью разрушала все на своем пути, причем совсем рядом стояли невредимые дома, до которых волна не достала. В целом все японские здания хорошо справились с землетрясением, особенно это касается Токио, где имеется множество высоток. Но вот от цунами не спаслись…
- Есть ли какая-то закономерность, цикличность в таких явлениях? Можно ли как-то рассчитать, в каких регионах отзовется это землетрясение?
Попытки выявить такие закономерности предпринимаются очень давно. Но достоверных результатов нет до сих пор. Можно сказать уверенно, что крупные землетрясения случаются сериями. Например, в конце 50-х - начале 60-х годов прошлого века: 9-балльное землетрясение на Алеутских островах, заем 8.5 баллов - на Аляске, Чили - 9 баллов. Имеем три «девятки» в течение нескольких лет подряд с промежутком в три года. Все это - достоверный факт, зафиксированный учеными. Налицо серия землетрясений большой магнитуды, сопровождаемые ударами цунами.
- Внутри земных недр перед землетрясениями происходят определенные физические и химические процессы. Не могут они служить некоей подсказкой о предстоящем землетрясении?
Мониторинг подобного рода имеется. Изменения в земной коре оказывают влияние на распределение скорости распространения сейсмических волн, на состояние электропроводности. Перед землетрясениями все эти показатели изменяются. Но, увы, они могут измениться и по причинам, не имеющим к землетрясению никакого отношения. То есть, особых закономерностей пока обнаружить не удалось.
В 50-60-е годы наблюдался пик энтузиазма в отношении предсказаний землетрясений. Тогда ученым казалось. Что стоит построить достаточное количество станций наблюдений и начать измерять все подряд - смещения поверхности, показатели геофизических полей, электрические характеристики, - то, в конце концов, сможем точно определять время и место будущего землетрясения. Однако, к сожалению, в краткосрочном прогнозировании прорыва так и не произошло. Имеется один единственный случай удачного краткосрочного прогноза: в КНР спрогнозировали Тянь-Шаньское землетрясение, по изменению уровня грунтовых вод в колодцах. Удалось вовремя оповестить население и спасти людей от гибели.
В отношении японского землетрясения большинство сейсмологов понимали, что оно должно произойти. Но день, час и место оставалось за семью печатями. Да, это землетрясение было сильным, но не самым мощным в истории планеты.
- Сегодня все СМИ говорят об усилении сейсмической активности в масштабах Земли. А что говорит по этому поводу наука?
Объективные данные говорят о том, что это не так. Если подсчитать суммарное количество энергии, которая выделяется при землетрясениях за месяц или год и построите соответствующие графики, то убедитесь, что все происходит в пределах нормы.
- Ученые после землетрясения 11 марта заявили о смещении земной оси на 15 сантиметров. Чем грозит такое изменение?
Это в масштабах планеты обыденное явление. Смещение оси происходит после каждого мощного землетрясения, и не только. Например, полюсные смещения оси иногда составляют целые метры и даже десятки метров. И это происходит исключительно за счет переноса воздушных масс. Отклонения на уровне 15 сантиметров - это предел точности измерений, для людей они незаметны, неощутимы и не представляют совершенно никакой опасности.
Представление о том, что земная ось фиксирована, является неправильным. Она не стоит на месте, и все время движется в разных направлениях с амплитудой в несколько метров. За одни сутки ось может сместиться на несколько сантиметров безо всяких землетрясений. Она мигрирует постоянно, и для нас это никакого практического значения не имеет.
- В отличие от землетрясений, которые становятся причиной гибели людей, вызывая изменения рельефа Земли. Какие районы может потрясти в ближайшее время?
Большая часть сейсмически активных областей планеты расположена в Тихом океане, по его периферии. В основном это прибрежная зона - Камчатка, Сахалин, Япония. Вблизи Индийского океана - это Суматра, Малайзия, Индонезия. Со стороны Северной Америки это побережье Аляски, Алеутские острова, западное побережье Соединенных Штатов. В Южной Америке к таким регионам относится Чили и Анды. Как правило, все эти зоны расположены в местах, где океаническая литосфера представляет собой подвижную область.
В центральном районе Тихого океана имеется подводный хребет. Точно такое же подводное поднятие имеется и в Атлантике, и в Индийском океане. Это - действующая фабрика земной коры. В указанных местах расплавленная горная порода (базальт) через имеющиеся трещины стремится к земной поверхности, что является причиной роста площади и объема земной коры, океанической литосферы. Это около 10-12 сантиметров в год. Все эти объемы постепенно накапливаются и должны куда-то деваться. И когда океаническая литосфера сталкивается с континентальной - Америкой, Евразией, Африкой, - она как бы подминается под нее, поскольку тяжелее сухопутной, а затем тонет в мантии, находящейся под корой. А мантия = это расплавленный камень, ее вязкость напоминает вязкость стекла. При взаимном движении больших скользящих относительно друг друга масс они могут в каком-то месте зацепиться. Такой запор произошел в Японии. Поскольку в течение длительного времени на это место напирали новые подходящие массы, возникшее напряжение росло, возникали деформации, пока в определенный момент времени предел прочности не был превышен. Сила давления извне была настолько большой, что прочность породы уже не смогла это давление сдерживать. Произошел разрыв породы, который по своей сути и является землетрясением. Таков общий механизм японского подземного толчка и землетрясений всего Тихоокеанского кольца.
- И где же произойдет следующий разрыв?
Одним из таких мест является Красное море, в районе Аденского залива. Там сейчас происходит медленный разрыв восточно-африканских хребтов. Я подчеркиваю, этот процесс - очень медленный, там готовится раскол всего африканского континента. Такие процессы, как правило, длятся многие миллионы лет.
- Сегодня можно услышать множество различных предсказаний о всевозможных катастрофах, которые якобы произойдут в этом году или следующем. Что говорит наука?
Да ничего особенного. В Японии еще несколько месяцев будут случаться шести- и семибалльные землетрясения. Правда, совсем исключать мощные землетрясения тоже нельзя. Мы уже обсуждали этот вопрос - краткосрочный достоверный прогноз пока не осуществим. Но одно можно сказать совершенно точно - никакого апокалипсиса не будет.
Что в этом отношении следует ожидать России? Какие территории у нас относятся к сейсмически опасным?
Это Алтай, Кавказ, Забайкалье. Самый сложный регион в этом плане - Камчатка. В данный момент нет указаний на то, что в ближайшей перспективе там произойдет нечто из ряда вон происходящее. Но землетрясения на полуострове - вещь обыденная и в будущем вполне вероятны. Поэтому данный регион должен быть в повышенной готовности к такого рода событиям. На данный момент с этой целью разработаны две федеральные программы, направленные на сейсмическое укрепление имеющихся зданий. Так, в Петропавловске-Камчатском строятся контрфорсы, которые усиливают конструкцию здания. Те дома, которые укрепить невозможно, будут снесены. Благодаря усилиям сейсмологов, на Камчатке нет опасных производств. Наш институт, академик Федотов сейчас активно сотрудничают с федеральными и региональными камчатскими властями, стараясь предусмотреть все, что только можно.
- В Японии имеется Фукусима, которую сегодня уже сравнивают с Чернобылем. Имеется информация, что электростанция имела просчеты в своей конструкции, допущенные американской фирмой, строившей данную АЭС. Это так?
Да, строилась она специалистами из США. Имеются даже сведения, что один из разработчиков уволился из компании по причине несогласия с руководством, связанным с огрехами конструкции. Стихия подтвердила, что и место для возведения атомной электростанции было выбрано ошибочно - прямо напротив очага мощного землетрясения 1923 года и в нескольких десятках метров от побережья. Строили электростанцию в 70-е годы. Уже тогда было понятно, что в случае землетрясение будет и цунами, от которого полностью обезопаситься практически невозможно. Но власти не вняли доводам и все-таки построили АЭС на берегу, поскольку для нее требовалось много воды, и это казалось хорошей мерой безопасности. Время показало ошибочность данного мнения.
- К счастью, на Камчатке атомных электростанций нет…
Вы правы. Но в начале 70-80-х годов прошлого столетия такой проект был. Стараниями ученых, в том числе и Камчатского института сейсмологии и вулканологии, этот строительство было отменено как раз по причине высокой сейсмической активности региона. Наши сейсмологи упорно настояли на своем и не подписали проект строительства АЭС на территории Камчатки, поскольку ясно представляли себе последствия возможной опасности в случае мощного землетрясения или извержения вулкана.
Следует отметить, что у нас еще с советских времен заключение сейсмологов о строительстве таких ответственных объектов, как атомные или гидроэлектростанции является совершенно обязательным. А если говорить об общей тенденции, то атомные электростанции в сейсмически опасных районах не строят.
Поэтому можно утверждать, что в соответствии с долгосрочными прогнозами и сейсмическим районированием территорий, человечество в силах вести ответственную политику в отношении строительства важных хозяйственных объектов. И тогда количество техногенных катастроф и прочих зол вследствие природных катаклизмов будет значительно меньше. Это - прямое следствие опыта и научных исследований.
По материалам planeta.moy.su
Настольный глобус - идеальная сфера, поэтому он плавно вращается вокруг неподвижной оси. Тем не менее Земля не является сферой, а масса в ней распределена неравномерно и склонна передвигаться. Поэтому движется и ось, вокруг которой вращается планета, и полюса этой оси. Более того, поскольку ось вращения отличается от оси, вокруг которой уравновешивается масса, Земля качается по мере вращения.
Это колебание предсказывали ученые еще в эпоху Исаака Ньютона. И если быть точным, это колебание состоит из нескольких.
Одно из важнейших - это колебания Чендлера, которые впервые наблюдал американский астроном Сет Чендлер-младший в 1891 году. Оно приводит к движениям полюсов на 9 метров и завершает полный цикл за 14 месяцев.
На протяжении 20 века ученые выдвигали массу разных причин, включая изменения в хранении континентальных вод, атмосферном давлении, землетрясения, взаимодействия на границы ядра и мантии Земли.
Геофизик Ричард Гросс из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Пасадене, Калифорния, разрешил тайну в 2000 году. Он применил новые метеорологические и океанические модели к наблюдениям колебаний Чендлера в 1985-1995 годах. Гросс подсчитал, что две трети этих колебаний вызываются колебанием давления на морском дне и одна треть - изменением атмосферного давления.
«Их относительная значимость меняется со временем, - говорит Гросс, - но в настоящее время эта причина, сочетание изменений в атмосферном и океаническом давлении, считается основной».
Вода камень точит
Времена года - второй крупнейший фактор, имеющий отношение к колебанию Земли. Потому что они приводят к географическим изменениям в количестве дождя, снега и влажности.
Ученые смогли определить полюса, используя относительные положения звезд, еще в 1899 году, а с 1970-х им в этом помогали спутники. Но даже если устранить влияние колебаний сезонных и Чендлера, северный и южный полюса вращения по-прежнему двигаются относительно земной коры.
До 2000 года ось вращения Земли двигалась в направлении Канады по два дюйма в год. Но затем измерения показали, что ось вращения изменила направление на Британские острова. Некоторые ученые предположили, что это может быть результатом потери льда вследствие быстрого таяния гренландских и антарктических льдов.
Адикари и Айвинс решили проверить эту идею. Они сравнили GPS-измерения положений полюсов по данными GRACE, исследования, которое использует спутники для измерения изменений масс по всей Земле. Им удалось выяснить, что таяние гренландских и антарктических льдов объясняет только две трети недавнего смещения направлений движения полюсов. Остальное, по мнению ученых, должно объясняться потерей воды на континентах, в основном на евразийском участке суши.
Этот регион страдает от истощения водоносного горизонта и засухи. Тем не менее поначалу объем воды, участвующей в этом, кажется слишком небольшим, чтобы привести к таким последствиям.
Поэтому ученые взглянули на положение пострадавших областей. «Из фундаментальной физики вращающихся объектов мы знаем, что движение полюсов очень чувствительно к изменениям в пределах 45 градусов широты», говорит Адикари. То есть именно там, где Евразия потеряла воду.
Это исследование также определило континентальное хранилище воды в качестве правдоподобного объяснения другого колебания при вращении Земли.
На протяжении всего 20 века ученые не могли понять, почему ось вращения смещается каждые 6-14 лет, уходя на 0,5-1,5 метра к востоку или западу от ее общего дрейфа. Адикари и Айвинс выяснили, что с 2002 по 2015 год сухие годы в Евразии соответствовали качелями на восток, а влажные - движениями на запад.
«Мы нашли идеальное соответствие», говорит Адикари. «Впервые кто-то успешно идентифицировал идеальное соответствие межгодового полярного движения и глобальной межгодовой засухи-влажности».
Техногенное влияние
Движения воды и льда обусловлены сочетанием природных процессов и действий человека. Но есть и другие эффекты, которые влияют на раскачивание Земли.
В 2009 году Феликс Ландерер, тоже из JPL, подсчитал, что если уровень двуокиси углерода удвоится с 2000 до 2100 года, океаны потеплеют и расширятся так, что северный полюс будет смещаться на 1,5 сантиметра в год в направлении Аляски и Гавайев весь следующий век.
Аналогичным образом, в 2007 году Ландерер смоделировал последствия потепления океана, вызванные тем же увеличением давления и циркуляции за счет двуокиси углерода на дне океана. Он обнаружил, что эти изменения могут сместить массу на более высоких широтах и сократят сутки примерно на 0,1 миллисекунды.
Не только большие объемы воды и льда влияют на вращение Земли по мере своего перемещения. Смещение пород тоже оказывает такой эффект, если они достаточно велики.
Землетрясения происходят, когда тектонические плиты, составляющие поверхность Земли, внезапно начинают «притираться», проходя мимо. Это тоже могло бы внести свою лепту. Гросс измерил мощное 8,8-балльное землетрясение, которое произошло на побережье Чили в 2010 году. В пока не опубликованном исследовании он рассчитал, что движение плит сместило ось Земли относительно баланса массы примерно на 8 сантиметров.
Но это только на основании оценки модели. С тех пор Гросс и другие пытались наблюдать реальные сдвиги во вращении Земли, исходя из данных GPS-спутников о землетрясениях.
Пока это было безуспешно, потому что довольно трудно удалить все другие факторы, влияющие на вращение Земли. «Модели не идеальны и есть много шума, маскирующего небольшие сигналы землетрясений», говорит Гросс.
Движение масс, которое происходит при прохождении тектонических плит рядом, также влияет на длину суток. Гросс подсчитал, что землетрясение магнитудой 9,1, которое поразило Японию в 2011 году, сократило продолжительность дня на 1,8 микросекунды.
Дрожь земли
Когда происходит землетрясение, оно запускает сейсмические волны, проносящие энергию через недра Земли.
Их бывает два типа. «P-волны» несколько раз сжимают и расширяют материал, через который проходят; вибрации распространяются в том же направлении, что и волна. Более медленные «S-волны» раскачивают породы из стороны в сторону, и вибрации проходят под прямым углом к их направлению движения.
Интенсивные бури также могут создавать слабые сейсмические волны, подобные тем, что вызывают землетрясения. Эти волны называются микросейсмы. До недавнего времени ученые не могли определить источник S-волн у микросейсм.
В исследовании, опубликованном в августе 2016 года, Киваму Нишида из Университета Токио и Риота Такаги из Университета Тохоку сообщили, что использовали сеть из 202 детекторов на юге Японии, чтобы отследить P- и S-волны. Они проследили происхождение волн до крупного североатлантического шторма под названием «погодная бомба»: в этой буре атмосферное давление в центре падает необычайно быстро.
Отслеживание микросейсм таким образом поможет исследователям лучше понять внутреннюю структуру Земли.
Влияние луны
Не только земные явления влияют на движения нашей планеты. Последние исследования показали, что крупные землетрясения происходят при полной и новой луне. Возможно, это потому что Солнце, Луна и Земля выстроены в линию, таким образом увеличивается гравитационная сила, действующая на планету.
В исследовании, опубликованном в сентябре 2016 года, Сатоши Иде из Университета Токио и его коллеги проанализировали приливные напряжения в течение двухнедельных периодов до крупных землетрясений, произошедших за последние двадцать лет. Из 12 крупнейших землетрясений силой 8,2 балла или выше, девять произошли при полной или новой луне. Для малых землетрясений такого соответствия выявлено не было.
Иде заключил, что дополнительное гравитационное влияние, которое появляется в эти моменты, может увеличивать воздействие сил на тектонические плиты. Эти изменения должны быть небольшими, но если плиты уже под напряжением, дополнительной силы может быть достаточно, чтобы запустить крупные переломы пород.
Однако многие ученые скептически относятся к выводам Иде, поскольку он изучил только 12 землетрясений.
Дрожь солнца
Еще более спорной является мысль, что вибрации, которые рождаются глубоко внутри Солнца, могут объяснить ряд явлений тряски на Земле.
Когда газы движутся внутри Солнца, они рождают два разных типа волн. Те, что рождаются в процессе изменений давления, называются p-моды, а те, что формируются, когда плотный материал засасывается внутрь под действием гравитации, - g-моды.
P-моду требуется несколько минут, чтобы завершить полный цикл вибраций; g-моду требуется от десяти минут до нескольких часов. Это количество времени называется «периодом» мода.
В 1995 году группа под руководством Дэвида Томсона из Королевского университета в Кингстоне, Канада, проанализировала модели поведения солнечного ветра - потока заряженных частиц, который проистекает от Солнца - с 1992 по 1994 год. Они заметили колебания, которые имели такие же периоды, что и p- и g-моды, что говорит о том, что солнечные вибрации как-то были связаны с солнечным ветром.
В 2007 году Томсон снова сообщил о том, что необъяснимые колебания напряжения в кабелях подводных коммуникаций, сейсмические измерения на Земле и даже обрывы телефонных звонков имеют частотные паттерны, соответствующие волнам внутри Солнца.
Однако ученые считают, что заявления Томсона имеют под собой зыбкую почву. В соответствии с моделированием, эти солнечные вибрации, особенно g-моды, должны быть настолько слабыми к тому времени, как достигают поверхности Солнца, что никак не могли бы повлиять на солнечный ветер. Даже если это не так, эти паттерны должны были уничтожаться турбулентностью межпланетной среды задолго до достижения Земли.
Возможно, идея Томсона не верна. Но есть много других причин, почему наша планета трясется и качается.
В последнее десятилетие сейсмологи, климатологи, гидрологи и другие учёные, изучающие Землю, говорят об участившихся природных катаклизмах. И это обусловлено не улучшением статистики или методов обнаружения. После сильнейшего землетрясения в Японии, случившемся совсем недавно, в Интернете появились даже высказывания о том, что Земля вступает в эпоху глобальных землетрясений. Но причину таких потрясений пока никто назвать не может. Не претендуя на окончательное решение данной загадки, я попробую сделать первый шажок в этом направлении. Но прежде нам придётся вспомнить некоторые основы физики.
Наверное, многие ещё помнят, как на школьных уроках физики нам рассказывали о потенциальной и кинетической энергиях: бросаем мячик в воздух и придаём ему кинетическую энергию EK, которая преобразуется в потенциальную энергию EP по мере подъёма, а затем потенциальная энергия снова преобразуется в кинетическую в ходе падения. И согласно закону сохранения энергии, ЕК=ЕР. Всё хорошо в таком объяснении до тех пор, пока мы рассматриваем свободное падение исключительно под действием силы тяжести, пренебрегая силами сопротивления воздуха. Но как только мы переходим к падению не свободному, сразу же возникают неустранимые противоречия.
Например, рассмотрим, что происходит при течении воды сверху вниз внутри вертикально поставленной трубы под действием собственной силы тяжести. Пусть мы подняли в высоко расположенный бак некоторое количество воды и передали ей потенциальную энергию. Затем открываем краник на трубе и вода самотёком потекла вниз. Выделим некоторый элементарный объём воды в трубе и проследим за его движением. По мере опускания потенциальная энергия данного элементарного объёма постоянно снижается. Но вследствие постоянства скорости кинетическая энергия остаётся неизменной. Вопрос: куда исчезает потенциальная энергия, если кинетическая энергия не меняется? В тепло трения? Ничего подобного. Любой специалист по теплообмену и гидродинамике ответит, что при равномерном течении воды в трубе никакое тепло трения в ней не выделяется, как бы ни была труба ориентирована в пространстве: вертикально, горизонтально или наклонно (трение есть, а тепло трения не выделяется - вот такой парадокс!). К тому же это следует из самых общих положений физики: выделение тепла (то есть изменение энергии) возможно лишь при совершении работы, которая рассчитывается как A=FL или A=maL, откуда видно, что при нулевом ускорении (как раз наш случай) работа не совершается и потому тепло выделяться не может.
Наткнувшись на этот парадокс, я начал искать, как возникли представления о потенциальной и кинетической энергии и были получены их формулы. И выяснил удивительнейшие вещи. Оказывается, потенциальная энергия - это ошибка и такой формы энергии в природе не существует, а вместо неё есть энергия гравитационного поля. Понятие потенциальной энергии выдвинул Галилео Галилей (только в его время использовалось иное название, сам термин "энергия" стал использоваться лишь в 19м веке). Сбрасывая предметы с наклонной Пизанской башни, Галилей задался вопросом: откуда падающее тело приобретает свою кинетическую энергию? Он заметил, что прежде чем тело сбросить с башни, он должен его на башню поднять и при этом совершить некоторую работу. Поэтому Галилей предположил, что выполняемая им работа тратится на увеличение некоторой скрытой энергии, которая впоследствии преобразуется в кинетическую. Но он ошибся. Его эксперименты можно объяснить с двух разных позиций: 1) поднимая тело на башню, мы совершаем работу над телом с увеличением его скрытой энергии, которая затем преобразуется в явную кинетическую энергию в ходе падения тела; 2) поднимая тело на башню, мы совершаем работу над некоторой невидимой средой с увеличением её энергии, которая затем преобразуется в кинетическую энергию в ходе падения тела. Во времена Галилея отсутствовало понятие этой невидимой среды (гравитационного поля), поэтому он мог сделать только первый вывод. Он его и сделал, и это стало потом официальной точкой зрения всей науки.
Вторую ошибку совершил Исаак Ньютон, дав неправильный вывод формулы потенциальной энергии. Он рассуждал примерно следующим образом: "Пусть у меня на ладони лежит предмет. Буду поднимать ладонь очень медленно и равномерно так, чтобы сила веса FG уравнивалась силой реакции ладони FN, а кинетическая энергия была бы практически нулевой. При подъёме выполняется работа A=INT(FG dh). Расписывая силу веса FG по 2му закону, получаем формулу A=mgh. Эта работа была потрачена на увеличение потенциальной энергии тела, которая потом будет преобразована в кинетическую энергию, если позволить телу свободно падать". Ошибка такого вывода состоит в следующем: когда на тело действуют силы F1,F2,F3,.... а их результирующей является сила FS, то при расчёте сууммарной работы, выполненной всеми силамии вместе, необходимо под знак интеграла подставлять результирующую силу, а не частную. Ньютон же использовал в расчёте частную силу (силу веса). Так как результирующая сила в нашем случае равна нулю (реакция ладони уравновешивает силу веса), то общий результат будет также равен нулю. То есть работа над поднимаемым телом не производится и его энергия не меняется. Если она была равна нулю на уровне моря, то останется равной нулю не зависимо от высоты подъёма. Иначе говоря, потенциальной энергии не существует.
Такой вывод может показаться на первый взгляд ошибочным, т.к. практика показывает, что при подъёме предмета мы всегда должны выполнить некоторую работу. Но всё дело в том, что работа выполняется вовсе не над поднимаемым предметом, а над тем, что мешает ему подняться: над гравитационным полем. Если расписать выполняемую работу через потенциалы поля, мы получим классическую формулу A=mgh. Поэтому измерения не могут свидетельствовать о правоте традиционной точки зрения, с таким же основанием они могут свидетельствовать о правоте альтернативной позиции.
Почему же Ньютон допустил ошибку? Скорее всего, он не был готов к признанию того факта, что гравитационное поле может обладать энергией, так как в его время считалось, что существует только механическая энергия и только механические тела могут обладать такой энергией. И подобное мировозрение сохранилось до сих пор. В некоторых книгах по механике или астрономии мы можем даже прочитать такое определение гравитационной энергии: гравитационная энергия - это механическая энергия предмета, находящегося в гравитационном поле. Согласно такому определению, само гравитационное поле энергией не обладает.
Третью ошибку о невозможности извлечения энергии из гравитационного поля допустил немецкий физик и математик Карл Гаусс. В середине 19го века он доказал такое положение: суммарная работа при перемещении тела по замкнутому контуру в потенциальном поле равна нулю. Перевожу это с языка физики на человеческий: по какой бы запутанной траектории мы не перемещали тело в потенциальном поле, но когда оно приходит в начальную точку старта, здесь его энергия становится той, какой была в момент начала движения, поэтому суммарное изменение энергии равно нулю и работа не выполняется. Гравитационное поле является разновидностью потенциального, поэтому сделанный Гауссом вывод вроде должен быть полностью применим к гравитации. Но Гаусс не заметил (и до сих пор никто не замечает), что применительно к гравитационному полю появляется очень важная особенность, которая может кардинально изменить результат: дополнительная выталкивающая сила Архимеда. Если мы рассчитаем круговой интеграл от произведения силы тяжести предмета на дифференциал перемещения, он будет равен нулю. Добавление Архимедовой силы к силе веса ничего не меняет, если Архимедова сила остаётся постоянной. Но если она меняется на разных участках контура, такой интеграл уже не будет равен нулю. А его отличие от нуля говорит о том, что работа выполняется и извлекать энергию из гравитационного поля становится возможным, не смотря на его потенциальность. Изменить же силу Архимеда очень легко использованием фазовых переходов испарение+конденсация или плавление+кристаллизация. Первый случай имеет место на нашей Земле (изменение плотности циркулирующей в атмосфере воды и пара), второй случай наблюдается на сутнике Юпитера Ио (недра Ио разогреваются за счёт изменения плотности пород в процессах плавления и кристаллизации и поглощения энергии гравитационного поля Юпитера). И когда я исправил эти три ошибки, допущенные гениями науки в разные времена, я получил причину того, что многие сегодня называют концом света: приход эпохи глобальных землетрясений из-за постоянного извлечения энергии из гравитационного поля Земли падающими атмосферными осадками.
Когда вода испаряется с поверхности океанов и морей под действием солнечного излучения, на испарение тратится некоторая энергия Q. Подъём пара в верхние слои атмосферы происходит без затрат энергии. Почему? А потому что такой подъём проиходит равномерно, а работа и затраты энергии имеют место лишь для неравномерного движения. При конденсации пара вверху выделяется точно такое же количество энергии Q, какое было затрачено при испарении внизу. Следовательно, солнечная энергия из этого процесса уходит. Образованные капли дождя не удерживаются, падают вниз ускоренно и приобретают кинетическую энергию, которую потом тратят на разрушение горных пород и переработку их в минеральное удобрение (водная эрозия). Откуда они черпают кинетическую энергию? Только из энергии гравитационного поля, больше неоткуда. И происходит это в полном соответствии с обнаруженным мною правилом: через изменение плотности и выталкивающей силы Архимеда путём фазовых переходов испарение+конденсация. По этой причине энергия гравитационного поля постоянно снижается. Это происходит медленно, но не отвратимо. И вот что отсюда следует.
Плотность энергии гравитационного поля прямо пропорциональна квадрату напряжённости поля. Поэтому уменьшение одного ведёт к ослаблению другого. Гравитационное поле нашей планеты уже не может притягивать все находящиеся на поверхности Земли предметы с такой же силой, как раньше. То есть падает давление, с которым все предметы давят на основание. В том числе падает давление, с которым вышележащие горные породы давят на нижележащие. И эти нижележащие породы, которые раньше при сильном давлении были сжаты, при сбросе давления начинают расширяться. Этот феномен расширения глубокозалегающих горных пород был обнаружен на нашей сверхглубокой скважине в районе Кольского полуострова: поднятые снизу образцы оказались все в трещинах, это их раскалывали внутренние напряжения по мере подъёма образца, сброса давления и его расширения.
Итак, планета начинает расширяться в объёме, а её поверхность растягиваться. Этот процесс можно назвать гравитационным свеллингом (англ. swelling - распухание). Мои расчёты показали, что за год земной радиус увеличивается на величину 3-5см. И если этот процесс рассчитать в прошлое, то за 200 миллионов лет мы получим ситуацию, когда Земля уменьшится в диаметре примерно в полтора раза, а все материки сомкнутся в один, покрыв всю поверхность съёжившейся планеты и не остатив океанам ни кусочка. Это очень хорошо совпадает с тем, о чём говорят сегодня фиксисты - стороники концепции неподвижности материков. В среде геофизиков сегодня имеются две точки зрения: большинство (мобилисты) придерживается мнения о перемещении материков по подстилающей астеносфере, меньшинство (фиксисты) отвергает такую точку зрения и рассматривает материки неподвижными на распухающей планете, что и создаёт видимость их континентального дрейфа. Но в последнее время наметилась тенденция к объединению этих двух позиций: происходит одновременно и дрейф материков по астеносфере, и распухание земного шара. Вот только о причине распухания пока нет общего мнения.
Вследствие того, что поверхность планеты отнюдь не резиновая, в подкорковых и мантийных породах постепенно накапливаются напряжения, которые рано или поздно провоцируют землетрясения. Вследствие того, что свеллинг планеты происходит постоянно (где-нибудь обязательно идёт дождь и падает снег), а землетрясения случаются не так уж часто, накапливающиеся напряжения не могут полностью разрядиться. Они копятся все больше и больше, вызывая землетрясения всё более и более сильные. В итоге землетрясения усиливаются до такой степени, что становятся глобальными и охватывают весь земной шар, а их сила становится настолько огромна, что разрушает всю техническую инфраструктуру. В итоге цивилизация гибнет, а выжившие одиночки после прекращения эпохи глобальных землетрясений строят новую цивилизацию.
Такая эпоха глобальных землетрясений на Земле уже была, когда стремительно таяли льды и кончался ледниковый период. В те времена вдавленные глубоко вниз под действием веса ледовых полей породы начинали подниматься, расширяться и это вызывало сильнейшие землетрясения. Их сила была такова, что возникало так называемое каменное цунами: как бы волна, но бегущая не по воде, а по скальным породам суши. Остатки таких каменных цунами сегодня находят в Скандинавии: каменный вал длиной в несколько сот километров. И если во времена ледникового периода существовала развитая техническая цивилизация, она вполне могла погибнуть.
К сожалению, я не могу сказать, с какой периодичностью приходит эпоха глобальных землетрясений и когда следует ожидать её наступления. Мои формулы об этом ничего не говорят. И можно ли связывать с этим процессом зловещие предсказания майя о конце света в декабре 2012 года - я тоже не знаю. Но настораживает тот факт, что планету сотрясает всё чаще и сильнее. Есть ещё один феномен, который сильно ухудшает ситуацию. Но о нём в следующей статье.
Тревожными известиями пестрят все новостные колонки разных стран мира. Ураганы, наводнения, извержения вулканов, землетрясения стали происходить на нашей планете чуть ли не каждый день. Мощные землетрясения потрясли Китай, Египет, Индонезию, Иран и Камчатку.
Странные толчки наблюдаются в Челябинске и Волгограде. И если в Волгограде виновниками подземных колебаний в 2-3 балла считают военных, взрывающих устаревшие боеприпасы, то причины колебаний в Челябинске никто объяснить не может. Ведь эта зона считается асейсмичной. Военные, как это уже исторически сложилось, от своих «подарков» открещиваются, ну а города по-прежнему продолжает трясти неведомая сила. И этих толчков достаточно, чтобы насторожиться.
Что касается Камчатки, то землетрясения стали здесь привычным явлением. Произошедшее в 100км. от Петропавловска-Камчатского в июле этого года подводное землетрясение было особо мощным и настораживающим. Первые толчки составляли 4,0 балла по шкале Рихтера, но уже через два часа их мощность достигала 6,2 балла. В Индонезии землетрясения происходят одно за другим со все нарастающей мощностью. И если магнитуда первых толчков составляла всего 4 балла, то почти сразу же последовавшие за этим толчки были уже 6,2-7,7 баллов.
Землетрясения в Китае, Иране и Египте произошли практически одновременно одно за другим, словно передавая эстафету с 25 по 28 октября. Их мощность составляла в среднем 4,0 балла по шкале Рихтера, а эпицентр зарождался на глубине не более 10 км.
Что это – совпадение или закономерность? С нашей планетой действительно что-то происходит или всему виной новостные каналы, наперебой пытающиеся шокирующими новостями привлечь к себе как можно больше внимания?
Скептики скажут, что все идет своим чередом и всему есть научное объяснение. Что раньше техника была хуже, и все землетрясения регистрировать не представлялось возможным.
Действительно, ежегодно на нашей планете происходит около миллиона землетрясений и лишь некоторые из них являются действительно опасными. Землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, происходят на нашей планете примерно раз в две недели. А землетрясения, магнитудой 8 и более баллов случаются примерно 1,3 раза в год. Остальные же, происходят почти каждый день и не превышают более 5 баллов по шкале Рихтера. Вроде обнадеживающая информация, если бы не одно «но».
Если взять статистику землетрясений за прошедшее десятилетие, то за 1990г. их было зафиксировано 16590, а за 2008 уже 31777. И если 2009 г. выдался относительно спокойным (всего 14428), то начало и середина 2010 уже «компенсировали» это спокойствие.
К тому же землетрясения стали происходить в тех местах, где раньше были асейсмичные районы. Взять, к примеру, Египет. Тамошние туристические агентства, приглашая к себе туристов, с гордостью заявляли: «У нас землетрясений не бывает». 28 октября 2010г. все изменилось, и юг Египта сотрясали толчки магнитудой 4,0 балла. И это только начало. Согласно предположениям ученых, количество землетрясений и сейсмоопасных зон до 2015г. будет только возрастать. А это значит, что уже завтра землетрясение может произойти и у вас дома.
Таким изменениям трудно давать научные объяснения, только предположения. Поэтому может на проблему посмотреть с другой стороны и принять во внимание точку зрения, которой придерживались наши предки?
Согласно легендам разных народов мира, наша планета – это единый живой организм, который живет и совершенствуется, подобно человеку. Имеет свои мысли, чувства и желания. И нашей планете совсем не нравится то, что мы с ней делаем. Она болеет. И Земля возмущается на наши действия, как может. Согласно последним исследованиям НАСА, наша планета расширяется и «растет» примерно на 1мм. в год, поднимается уровень Мирового океана, материки расходятся и наползают друг на друга. Возмущение выходит наружу в виде извержений вулканов и землетрясений. Такими всплесками Земля как бы просит нас остановиться и задуматься. Она легко может уничтожить нас всех, как делала это несколько раз раньше, но сначала она просто просит. Может уже пора задуматься?
1. Земля в последние 15 лет или около того активизировалась в сейсмическом плане, утверждает, например, геофизик Стивен Гао из университета Миссури.
2. Сан-Франциско сдвигается в сторону Лос-Анджелеса со скоростью примерно 5 см в год – так быстро у человека растут ногти. Это происходит из-за смещения тектонических плит Сан-Андреаса относительно друг друга. Таким образом, через несколько миллионов лет оба мегаполиса «встретятся». Есть и еще одна новость. Хорошая: Калифорния не рухнет в океан, поскольку плиты смещаются во встречном северном и южном направлениях.
3. Март – это не тот месяц, который «полюбился» землетрясениям. Хотя, действительно, в США, на Аляске, мощнейшие подземные толчки с магнитудой 9,1 и 9,2 регистрировались в марте 1957 и 1964 годов соответственно. Однако три последующих мощных землетрясения в Северной Америке «ударили» в феврале, ноябре и декабре.
Разрушительное землетрясение близ индонезийского острова Суматра магнитудой 9,3 случилось 26 декабря 2004 года. Оно вызвало разрушительное цунами с десятками тысяч человеческих жертв.
4. Ежегодно на Земле приборами регистрируется около 500 тыс. землетрясений. Примерно 100 тыс. из них люди чувствуют. 100 или около того подземных толчков вызывают разрушения. Только в районе Южной Калифорнии каждый год происходит до 10 тыс. землетрясений. О большинстве из них жители даже не подозревают.
5. Солнце и Луна – наши два светила – вызывают землетрясения. В частности, как знают ученые, взаимодействие светил стимулирует возникновение землетрясений глубоко в разломе Сан-Андреаса.
6. От землетрясения с магнитудой 8,8 в Чили 27 февраля город Консепсьон переместился к западу на 3 метра. В связи с ударом стихии у нашей планеты, как полагают ученые, слегка изменился период обращения – день укоротился.
7. Такого понятия как «погода для землетрясений» не существует. Согласно наблюдениям геологической службы США, подземная стихия не дает покоя ни в холод, ни в жару, ни в дождь. И так далее.
На подземные процессы не может повлиять ни погода, ни атмосферное давление – их эффект слишком мал и несравним с силами, действующими в глубине Земли.
8. Индонезийское землетрясение 2004 года с магнитудой 9,3 несколько видоизменило Землю, сгладив ее выпуклость в средней части. Таким образом, планета стала несколько более округлой.
9. Самым активным регионом на Земле, с геологической точки зрения, является так называемое «тихоокеанское огненное кольцо». Оно замыкает по периметру Тихий океан, включая прибрежные районы Северной и Южной Америки, Японии, Китая и России. Именно здесь происходит наибольшее число землетрясений в мире.
10. Добыча нефти способна вызывать небольшие землетрясения, о которых, правда, не сообщается – они малозначительны и возникают тогда, когда на место выкаченной нефти смещается твердая порода.
11. Самое мощное землетрясение из всех когда-либо зарегистрированных произошло в Чили 22 мая 1960 года. Его магнитуда достигала 9,5.
12. Землетрясения, происходящие на одной стороне планеты, способны задевать и трясти другую половину. Так, по данным сейсмологов, декабрьское землетрясение 2004 года у Суматры в Индийском океане частично ослабило напряжение в тектоническом разломе Сан-Андреас.
От чилийского землетрясения 1960 года планета содрогалась много дней подряд. Это явление называют «вибрация» или «качание».
13. Самое смертоносное землетрясение произошло 23 января 1556 года в Шаньси в Китае. Тогда, по имеющимся оценкам, погибли около 830 тыс. жителей региона.