Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения
Предмет и цель работы. Моделируются возмущения амплитудных спектров вертикального электрического и го-ризонтального магнитного полей сигналов глобального электромагнитного (шумановского) резонанса за счет ло-кальной сейсмогенной неоднородности средней атмосферы. Рассмотрен точечный источник радиовол...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Радіофізика та електроніка |
|---|---|
| Дата: | 2019 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167805 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения / А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава // Радіофізика та електроніка. — 2019. — Т. 24, № 3. — С. 21-29. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167805 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Николаенко, А.П. Галюк, Ю.П. Хайакава, М. 2020-04-09T19:15:05Z 2020-04-09T19:15:05Z 2019 Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения / А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава // Радіофізика та електроніка. — 2019. — Т. 24, № 3. — С. 21-29. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1028-821X PACS: 93.85.Bc; 93.85.Jk; 94.20.Cf; 94.20.ws DOI: https://doi.org/10.15407/rej2019.03.021 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167805 537.87:550.380.2 Предмет и цель работы. Моделируются возмущения амплитудных спектров вертикального электрического и го-ризонтального магнитного полей сигналов глобального электромагнитного (шумановского) резонанса за счет ло-кальной сейсмогенной неоднородности средней атмосферы. Рассмотрен точечный источник радиоволн, располо-женный в Юго-Восточной Азии, Африке или Южной Америке. Наблюдатель расположен в обсерватории Мошири, Япония (44,37 с. ш., 142,25 в. д.), а очаг землетрясения, модифицирующий среднюю атмосферу, находится на Тайване (21,82 с. ш. 120,81 в. д.). Рассмотрены возмущения амплитудных спектров шумановского резонанса. Продемонстрировано их подобие наблюдаемым данным. Предмет і мета роботи. Моделюються збурення амплітудних спектрів вертикального електричного та горизонтального магнітного поля сигналів глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу, що виникають завдяки локальній сейсмогенній неоднорідності середньої атмосфери. Розглянуто точкове джерело радіохвиль, розташоване на південному сході Азії, в Африці, чи в Південній Америці. Спостерігач розташований в обсерваторії Моширі, Японія (44,37° п. ш., 142,25° с. д.), а осередок землетрусу, що модифікує середню атмосферу, знаходиться на Тайвані (21,82° п. ш. 120,81° с. д.). Розглянуто збурення амплітудних спектрів шуманівського резонансу. Продемонстровано їх подібність до даних спостережень. Objective and purpose of the work. We model disturbances in amplitude spectra of vertical electric and horizontal magnetic field components of the signals of global electromagnetic (Schumann) resonance by a seismogenic non-uniformity of the middle atmosphere. The point field source is used positioned at S-E Asia, Africa, or S. America. Observer is found at the Moshiri observatory in Japan (44.37 N, 142.24 E.) and the earthquake modifying the middle atmosphere is situated at Taiwan (21.82 N; 120.81 E). Disturbances are computed in amplitude Schumann resonance spectra and their similarity is demonstrated to observational data. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Радіофізика та електроніка Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения Інтерпретація спостережень глобального електромагнітного резонансу за допомогою локального збурення іоносфери над очагом землетрусу Interpretation of observations of global electromagnetic resonance by ionosphere non-uniformity localized over the earthquake center Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения |
| spellingShingle |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения Николаенко, А.П. Галюк, Ю.П. Хайакава, М. Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування |
| title_short |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения |
| title_full |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения |
| title_fullStr |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения |
| title_full_unstemmed |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения |
| title_sort |
интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения |
| author |
Николаенко, А.П. Галюк, Ю.П. Хайакава, М. |
| author_facet |
Николаенко, А.П. Галюк, Ю.П. Хайакава, М. |
| topic |
Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування |
| topic_facet |
Поширення радіохвиль, радіолокація та дистанційне зондування |
| publishDate |
2019 |
| language |
Russian |
| container_title |
Радіофізика та електроніка |
| publisher |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Інтерпретація спостережень глобального електромагнітного резонансу за допомогою локального збурення іоносфери над очагом землетрусу Interpretation of observations of global electromagnetic resonance by ionosphere non-uniformity localized over the earthquake center |
| description |
Предмет и цель работы. Моделируются возмущения амплитудных спектров вертикального электрического и го-ризонтального магнитного полей сигналов глобального электромагнитного (шумановского) резонанса за счет ло-кальной сейсмогенной неоднородности средней атмосферы. Рассмотрен точечный источник радиоволн, располо-женный в Юго-Восточной Азии, Африке или Южной Америке. Наблюдатель расположен в обсерватории Мошири, Япония (44,37 с. ш., 142,25 в. д.), а очаг землетрясения, модифицирующий среднюю атмосферу, находится на Тайване (21,82 с. ш. 120,81 в. д.). Рассмотрены возмущения амплитудных спектров шумановского резонанса. Продемонстрировано их подобие наблюдаемым данным.
Предмет і мета роботи. Моделюються збурення амплітудних спектрів вертикального електричного та горизонтального магнітного поля сигналів глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу, що виникають завдяки локальній сейсмогенній неоднорідності середньої атмосфери. Розглянуто точкове джерело радіохвиль, розташоване на південному сході Азії, в Африці, чи в Південній Америці. Спостерігач розташований в обсерваторії Моширі, Японія (44,37° п. ш., 142,25° с. д.), а осередок землетрусу, що модифікує середню атмосферу, знаходиться на Тайвані (21,82° п. ш. 120,81° с. д.). Розглянуто збурення амплітудних спектрів шуманівського резонансу. Продемонстровано їх подібність до даних спостережень.
Objective and purpose of the work. We model disturbances in amplitude spectra of vertical electric and horizontal magnetic field components of the signals of global electromagnetic (Schumann) resonance by a seismogenic non-uniformity of the middle atmosphere. The point field source is used positioned at S-E Asia, Africa, or S. America. Observer is found at the Moshiri observatory in Japan (44.37 N, 142.24 E.) and the earthquake modifying the middle atmosphere is situated at Taiwan (21.82 N; 120.81 E). Disturbances are computed in amplitude Schumann resonance spectra and their similarity is demonstrated to observational data.
|
| issn |
1028-821X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167805 |
| citation_txt |
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса с помощью локального возмущения ионосферы над очагом землетрясения / А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава // Радіофізика та електроніка. — 2019. — Т. 24, № 3. — С. 21-29. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT nikolaenkoap interpretaciârezulʹtatovnablûdeniiglobalʹnogoélektromagnitnogorezonansaspomoŝʹûlokalʹnogovozmuŝeniâionosferynadočagomzemletrâseniâ AT galûkûp interpretaciârezulʹtatovnablûdeniiglobalʹnogoélektromagnitnogorezonansaspomoŝʹûlokalʹnogovozmuŝeniâionosferynadočagomzemletrâseniâ AT haiakavam interpretaciârezulʹtatovnablûdeniiglobalʹnogoélektromagnitnogorezonansaspomoŝʹûlokalʹnogovozmuŝeniâionosferynadočagomzemletrâseniâ AT nikolaenkoap ínterpretacíâspostereženʹglobalʹnogoelektromagnítnogorezonansuzadopomogoûlokalʹnogozburennâíonosferinadočagomzemletrusu AT galûkûp ínterpretacíâspostereženʹglobalʹnogoelektromagnítnogorezonansuzadopomogoûlokalʹnogozburennâíonosferinadočagomzemletrusu AT haiakavam ínterpretacíâspostereženʹglobalʹnogoelektromagnítnogorezonansuzadopomogoûlokalʹnogozburennâíonosferinadočagomzemletrusu AT nikolaenkoap interpretationofobservationsofglobalelectromagneticresonancebyionospherenonuniformitylocalizedovertheearthquakecenter AT galûkûp interpretationofobservationsofglobalelectromagneticresonancebyionospherenonuniformitylocalizedovertheearthquakecenter AT haiakavam interpretationofobservationsofglobalelectromagneticresonancebyionospherenonuniformitylocalizedovertheearthquakecenter |
| first_indexed |
2025-11-26T01:43:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:43:59Z |
| _version_ |
1850605879797219328 |
| fulltext |
ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 24, № 3 21
ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 24, No. 3: 21–29
DOI: https://10.15407/rej2019.03.021
УДК 537.87:550.380.2
PACS: 93.85.Bc; 93.85.Jk; 94.20.Cf; 94.20.ws
А.П. Николаенко 1, Ю.П. Галюк 2, М. Хайакава 3
1 Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 64085, Украина
E-mail: sasha@ire.kharkov.ua
2 Санкт-Петербургский государственный университет
35, Университетский просп., Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Россия
E-mail: j.galuk@spbu.ru
3 Институт Хайакавы, Компания сейсмического электромагнетизма
Инкубационный центр 508 Университета электросвязи
1-5-1 Чофугаока, Чофу, Токио, 182-8585, Япония
E-mail: hayakawa@hi-seismo-em.jp
Интерпретация результатов наблюдений глобального
электромагнитного резонанса с помощью локального
возмущения ионосферы над очагом землетрясения
Предмет и цель работы. Моделируются возмущения амплитудных спектров вертикального электрического и го-
ризонтального магнитного полей сигналов глобального электромагнитного (шумановского) резонанса за счет
локальной сейсмогенной неоднородности средней атмосферы. Рассмотрен точечный источник радиоволн, располо-
женный в Юго-Восточной Азии, Африке или Южной Америке. Наблюдатель расположен в обсерватории Мошири,
Япония (44,37° с. ш., 142,25° в. д.), а очаг землетрясения, модифицирующий среднюю атмосферу, находится на Тайване
(21,82° с. ш., 120,81° в. д.). Рассмотрены возмущения амплитудных спектров шумановского резонанса. Продемонстри-
ровано их подобие наблюдаемым данным.
Методы и методология работы. Для определения параметров распространения сверхнизкочастотных (СНЧ)
радиоволн используется метод полного поля в форме уравнения Риккати. Спектральные компоненты полей вычисля-
ются с помощью двумерного телеграфного уравнения, в котором заложены параметры однородного и неоднородного
промежутков Земля–ионосфера.
Результаты работы. Получены численные оценки влияния локальной сейсмогенной неоднородности на амплитуд-
ные спектры электрического и магнитного полей в области частот глобального электромагнитного (шумановского)
резонанса. Показано подобие модельных и наблюдавшихся спектров.
Заключение. Предложенная модель сейсмогенного возмущения средней атмосферы позволяет успешно интерпре-
тировать наблюдаемые СНЧ-данные. Ил. 3. Библиогр. 16 назв.
Ключевые слова: сейсмогенное возмущение проводимости средней атмосферы, шумановский резонанс, возмущение
поля на локальной неоднородности.
В литературе об электромагнитных проявле-
ниях сейсмической активности многократно
обсуждались возмущения проводимости сред-
ней атмосферы (мезосферы) и ионосферной
плазмы, расположенные над очагом землетря-
сения. Одной из последних книг, изданных на
эту тему, является коллективная монография
[1]. Среди множества явлений, сопровожда-
ющих землетрясения, отмечались возмуще-
ния спектров глобального электромагнитного
(шумановского) резонанса. Причиной таких
изменений может служить рассеяние радио-
волн, приходящих от мировых гроз, на локаль-
ной неоднородности нижней ионосферы, рас-
положенной над очагом землетрясения [2–9].
Как отмечалось в работе [10], в большинстве
22 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 24, No. 3
А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава
опубликованных на эту тему работ вместо реа-
листичных вертикальных профилей проводи-
мости атмосферы использовалась эвристиче-
ская модель колена.
В первой части настоящей работы анализи-
ровалось влияние сейсмогенных возмущений
профиля проводимости средней атмосферы на
радиосигналы в области частот шумановского
резонанса [10]. При этом с помощью метода
полного поля для конкретных профилей нахо-
дились комплексные характеристические вы-
соты и частотная зависимость комплексной по-
стоянной распространения СНЧ-радиоволн как
в регулярном, так и неоднородном резонаторе
Земля–ионосфера. При этом в модели дневно-
го и ночного профиля проводимости (z) вно-
сились возмущения и рассчитывались новые
характеристические высоты. Для плавного пе-
рехода день–ночь с помощью двумерных те-
леграфных уравнений (ДТУ) рассчитывались
вертикальное электрическое и горизонтальное
магнитное поля в присутствии и в отсутствие
локального возмущения. Эти расчеты позво-
лили продемонстрировать работоспособность
подхода и выяснить основные свойства модели
распространения СНЧ-радиоволн в полости с
возмущением. Ниже мы применим эту модель
для расчетов возмущений полей, наблюдаемых
в Японии, когда очаг землетрясения располо-
жен на Тайване, и сравним расчетные данные с
результатами наблюдений.
1. Аномалии, наблюдавшиеся в связи с
землетрясениями. Информация об электро-
магнитных проявлениях сейсмики в диапазоне
шумановского резонанса публиковалась много-
кратно, но обычно она воспринимается с недо-
верием, хотя все готовы признать, что обнару-
жить электромагнитное излучение от подзем-
ной электрической активности, если таковая
имеется, легче всего на низких частотах уже
из-за того, что они слабо затухают в проводя-
щей почве (см., например, [1–6]). Поэтому мы
сначала приведем экспериментальные факты, а
затем предложим их возможное объяснение на
основе нашей модели.
В течение ряда лет в японских записях шу-
мановского резонанса отмечались аномалии,
вызванные землетрясениями на Тайване, т. е.
на расстоянии нескольких тысяч километров
от наблюдателя. Впервые необычные сигналы
были записаны в обсерватории Накатсугава [3]
и ассоциировались с мощным землетрясением
на Тайване 21 сентября 1999 г. Наблюдалось
аномальное увеличение амплитуды в райо-
не четвертого (а иногда третьего) мода шума-
новского резонанса. Затем результат был вы-
явлен при статистической обработке записей
Накатсугавы для всех тайванских землетрясе-
ний с магнитудой выше 5, которые произошли
в течение шести лет наблюдений. Подобные
изменения в области высших резонансных мо-
дов были найдены и в записях обсерватории
Мошири при землетрясении на Тайване 26 де-
кабря 2006 г. [5, 6]. Необходимо отметить, что
аналогичные наблюдения были выполнены и в
Китае [7–10].
Приведем характерные экспериментальные
данные, детали и ссылки можно найти в ра-
ботах [3–10]. В обсерваториях Накутсагава и
Мошири ведется мониторинг вертикального
электрического и горизонтального магнитно-
го поля: компоненты юг–север, запад–восток.
Частоты квантования равны соответственно
100 и 4000 Гц. Спектральный анализ выпол-
няется с помощью алгоритма быстрого преоб-
разования Фурье (БПФ) при длине элементар-
ной реализации около 10 с, поэтому частотное
разрешение составляет около 0,1 Гц. В запи-
сях шумановского резонанса, выполненных в
Японии, отмечались следующие аномалии, ас-
социируемые с землетрясениями на Тайване:
• рост амплитуды четвертого (иногда третье-
го) мода при сдвиге пиковой частоты до 1 Гц;
• аномалии возникают от недели до несколь-
ких дней до землетрясения, отмечаются в тече-
ние нескольких дней и существуют при афтер-
шоковой активности;
• по записи ортогональных магнитных компо-
нент поля удалось запеленговать источник не-
обычного радиосигнала. Он оказался близким
к азимуту Тайваня.
Всего было отмечено 27 событий, их обра-
ботка указала на статистически значимую кор-
реляцию наблюдений в Японии с землетрясе-
ниями на Тайване. Что касается подводных зем-
летрясений, то только два из них были связаны
с аномалиями. Одно землетрясение было самым
мощным, а второе произошло на мелководье.
Представим типичные данные наблюдений
[10], а затем сравним их с результатами модель-
ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 24, № 3 23
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса...
ных вычислений рассеяния СНЧ-радиоволн на
возмущении проводимости средней атмосфе-
ры над Тайванем. Землетрясение, названное
Хенгчун (его описание находится на сайте:
https://en.wikipedia.org/wiki/2006_Hengchun_
earthquakes), произошло на Тайване 26 декабря
2006 г. в 12:26 по гринвичскому, или мирово-
му времени (МВ). Его магнитуда была равна 7,
а глубина очага составляла около 10 км. В об-
серватории Мошири наблюдались аномальные
сигналы, а в Накатсугаве в это время проис-
ходила модернизация оборудования, поэтому
данные этой обсерватории отсутствуют.
Были проанализированы записи во времен-
ных интервалах 08:00 01:00 ч, когда макси-
мум мировой грозовой активности наблюдает-
ся в Юго-Восточной Азии; в 15:00 01:00 ч,
когда грозы концентрируются в Африке, и в
21:00 01:00 ч, когда грозовая активность со-
средоточена в Америке. В последнем времен-
ном интервале были обнаружены наиболее за-
метные аномалии. На рис. 1 приведены четыре
панели с экспериментальными спектрами шу-
мановского резонанса, измеренными в интерва-
ле 21:00 01:00 ч при наличии возмущений и в
их отсутствие. На рис. 1, a показан спектр ком-
поненты HЮС, «наблюдавшийся» 21 декабря;
рис. 1, б приводит соответствующий спектр
ортогональной компоненты поля HЗВ на ту же
дату. Графики на рис. 1, в и г содержат спектры
тех же полей, «измеренных» 23 декабря. По
осям абсцисс всех рисунков отложена часто-
та в герцах, а по осям ординат – спектральная
плотность амплитуды. Поясним, почему сло-
во «измеренный» было взято в кавычки. Дело
в том, что кривые 1 показывают невозмущен-
ные энергетические спектры, усредненные в
интервале 15 дней относительно спокойного
дня 21 декабря. Кривые 2 показывают анало-
гичные спектры, но в интервале 15 суток, цен-
трированном относительно дня с возмущения-
ми 23 декабря.
У спектральных аномалий, зарегистриро-
ванных японскими обсерваториями, наблюда-
ются сходные черты. Необычные резонансные
сигналы связаны с землетрясениями только на
Тайване, они обнаружены на обеих станциях в
записях разных лет. Возмущения спектров бо-
лее заметны на высших модах шумановского
резонанса. Важно, что сигналы носили харак-
тер предвестника, они наблюдались за несколь-
ко дней до землетрясения.
Имелись и отличия: аномалии в обсерва-
тории Мошири были широкополосными, а в
Накатсугаве – узкополосными. Спектральные
возмущения в Мошири наблюдались в тече-
ние короткого, а в Накатсугаве – длительного
промежутка времени. Как видно из рис. 1, за-
метные изменения в Мошири отмечены в ин-
тервале 21:00 1:00 ч МВ для записей, цен-
трированных относительно 23 декабря 2006 г.
Сигнал в Мошири наблюдался до главного уда-
ра и отсутствовал после него.
2. Используемая модель. Для объяснения
наблюдаемых спектральных аномалий мы ис-
пользуем интерференцию прямых волн, прихо-
дящих от мировых грозовых центров, и волн, от-
раженных от локальной неоднородности ионо-
сферы, расположенной над будущим очагом
землетрясения [11]. В свободном пространстве
5
4
3
2
1
0
10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40 10 20 30 40
Частота, ГГц
А
мп
ли
ту
да
, п
Т(
Гц
)1/
2
а б в г
Рис. 1. Средние за месяц энергетические спектры шумановского резонанса, записанные на станции Мошири в интерва-
ле от 20 до 22 часов мирового времени; 1 – невозмущенные спектры; 2 – возмущенные спектры: а – компонента HЮС,
центрированная относительно 21 декабря 2006 г.; б – компонента HЗВ, центрированная относительно 21 декабря 2006 г.;
в – компонента HЮС, центрированная относительно 23 декабря 2006 г.; г – компонента HЗВ, центрированная относитель-
но 23 декабря 2006 г.
1
2
1
2
2
2
1 1
24 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 24, No. 3
А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава
геометрическая разность хода прямой и отра-
женной от препятствия волн определяет, на
какой частоте поля сложатся в фазе и усилят
друг друга. Мы рассмотрим случаи, когда ми-
ровая грозовая активность сосредоточена в од-
ном из центров: в Африке, в Америке или Юго-
Восточной Азии. Это позволит оценить харак-
тер аномалий в разное время суток. Приведем
характерные параметры трасс распростране-
ния для этих трех компактных мировых грозо-
вых центров (рис. 2).
Существует очевидная причина, по которой
южноамериканские грозы могут играть выда-
ющуюся роль в наблюдениях шумановского
резонанса в Японии – эти разряды расположе-
ны вблизи антипода обсерваторий. Так, напри-
мер, у пункта наблюдений Мошири координа-
ты равны 44,37° с. ш. и 142,25° в. д., поэтому
ее антипод 44,37° ю. ш. и 37,75° з. д. находится
недалеко от Южной Америки, что может обу-
словить усиление сигналов шумановского ре-
зонанса в электрической компоненте поля.
Принимая во внимание большую длину вол-
ны и, соответственно, значительную ширину
антиподной зоны, можно ожидать заметную
чувствительность японских записей шуманов-
ского резонанса к южноамериканской грозовой
активности. Поскольку расстояние от Японии
до Тайваня составляет около 3 Мм, амплитуды
прямой и рассеянной на тайванской неоднород-
ности волн окажутся сравнимыми по величине.
Результат интерференции прямых и отра-
женных волн зависит от их амплитуд и разнос-
ти фаз, которые определяются взаимным рас-
положением источника, приемника и неодно-
родности. Основные геометрические парамет-
ры представлены в таблице и на рис. 2.
Расположению американских источников на
глобусе отвечает обратное рассеяние радио-
волн от неоднородности над Тайванем. Поэто-
му влияние локальной неоднородности долж-
но усиливаться, когда СНЧ-радиосигнал при-
ходит из Америки, однако при этом амплитуды
прямой и отраженной волн уменьшаются из-
за большой дистанции до источника поля (см.
таблицу).
Можно оценить частоту, на которой прямая и
отраженная от ионосферного возмущения вол-
ны сложатся в фазе. Разность хода прямой и
отраженной от неоднородности волн составит
около 7 Мм для источников в Южной Америке.
Поэтому интерференция усилит сигналы от
американских гроз на частотах, у которых дли-
на волны равна 7 Мм, т. е. в окрестности шес-
Геометрические параметры трех конфигураций «источник – наблюдатель – неоднородность»
(землетрясение Hengchun (21,82° с. ш., 120,81° в. д.), магнитуда 7, произошло в 12:26 МВ 26.12. 2006)
Обсерватория Мошири
(44,37 с. ш., 142,25 в. д.)
Обсерватория Накатсугава
(35,45 с. ш., 137,3 в. д.)
Точечный источник
Расстояние, Мм
Точечный источник
Расстояние, Мм
I II III I II III
Азия
(10° с. ш., 105° в. д.)
5,22 3,68 2,34 Азия
(10° с. ш., 105° в. д.)
4,32 3,17 2,34
Африка
(0° с. ш., 25° в. д.)
12,12 3,68 8,90 Африка
(0° с. ш., 25° в. д.)
12,00 3,17 8,90
Америка
(0°с. ш., 5° з. д.)
13,85 3,68 16,55 Америка
(0°с. ш., 75° з. д.)
14,84 3,17 16,55
Примечание. I – источник – наблюдатель; II – наблюдатель – неоднородность; III – источник – неоднородность.
Рис. 2. Геометрия трасс распространения прямой и от-
раженной волн для трех точечных мировых грозовых
центров, наблюдателя в Мошири (о. Хоккайдо) и неодно-
родности над Тайванем
Африканский источник
Американский источник
Азиатский источник
Возмущение
Наблюдатель
в Мошири
13,9 Мм
3,7 Мм
5,2 Мм
12,1 Мм
ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 24, № 3 25
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса...
того резонансного пика (мода), или 38 Гц.
Аналогичные соображения показывают, что
при прочих равных условиях взаимодействие
прямых и рассеянных сигналов от азиатских
или африканских источников должно особен-
но увеличивать амплитуду поля на более вы-
соких частотах, вне диапазона уверенной реги-
страции пиков шумановского резонанса. В этих
рассуждениях не учитывался знак коэффици-
ента отражения от неоднородности.
3. Результаты моделирования. Ионосфер-
ное возмущение, связанное с сейсмической ак-
тивностью, было описано работе [11], которая
по сути является первой частью настоящего ис-
следования. Там же приведены результаты моде-
лирования, которые показали, что величина эф-
фекта от локальной неоднородности мало чув-
ствительна к наличию неоднородности день–
ночь. Поэтому в дальнейшем будем полагать,
что сейсмогенное возмущение нижней ионо-
сферы происходит в однородном резонаторе
Земля–ионосфера.
В результатах, представленных на рис. 3,
предполагается, что локальное возмущение
проводимости средней атмосферы расположе-
но над очагом землетрясения, оно максималь-
но в центре, обладает круговой симметрией
и убывает вдоль радиуса по гауссовому зако-
ну. Радиальный масштаб возмущения равен
d 2 Мм (1 Мм 1000 км).
Решение электромагнитной задачи вычисля-
ем с помощью метода сеток, используя двумер-
ные телеграфные уравнения (ДТУ) в рамках
описанной геометрии. Основное внимание бу-
дет уделено расчету двух взаимно ортогональ-
ных компонент H HСЮ и H HЗВ горизон-
тального магнитного поля и сопоставлению по-
лученных модельных данных с наблюдениями.
Поскольку экспериментальные записи были
центрированы относительно 23 декабря, расче-
ты следовало бы проводить для зимнего солн-
цестояния, когда центр ночной полусферы рас-
полагается на северном тропике (22,5° с. ш.).
Однако, как показало моделирование в первой
части настоящего исследования [11], неодно-
родность ионосферы типа день–ночь оказыва-
ет второстепенное влияние на величину возму-
щений поля за счет неоднородности, локали-
зованной над очагом землетрясения. Поэтому
глобальной неоднородностью и временем года
можно пренебречь. Результаты расчетов пока-
заны на рис. 3. Здесь гладкие кривые показыва-
Рис. 3. Амплитудные спектры шумановского резонанса в двух компонентах поля для обсерватории
Мошири при трех положениях точечного источника: а – в Южной Америке; б – в Африке; в – в Юго-
Восточной Азии
Регулярное
Возмущение
Регулярное
Возмущение
|НЮС|
8
6
4
2
0
|НЗВ|
16
12
8
4
0
5 10 15 20 25 30 35 40 5 10 15 20 25 30 35 40 5 10 15 20 25 30 35 f, Гц
а б в
26 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 24, No. 3
А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава
ют спектры в однородном (регулярном) проме-
жутке Земля–ионосфера, а кривые с точками –
аномальные спектры. Графики расположены
слева направо и отвечают максимуму мировой
грозовой активности, расположенному в Юго-
Восточной Азии, Африке или в Америке, что
соответствует мировому времени около 10:00,
16:00 и 20:00 ч. Частота в диапазоне от 5 до
40 Гц показана вдоль оси абсцисс каждого гра-
фика, а спектральная плотность амплитуды от-
ложена по оси ординат в условных единицах.
Вычисления показали, что локальное возму-
щение проводимости средней атмосферы над
Тайванем способно заметным образом изме-
нить (преимущественно увеличить) амплитуду
колебаний шумановского резонанса, особенно
на высших модах, при условии, что наблюда-
тель находится в Японии, т. е. на сравнительно
малом расстоянии от центра неоднородности.
Интенсивность резонансных колебаний раз-
личных типов и общая форма спектра варьи-
руют в течение дня, что вызвано изменениями
уровня и положения мировых гроз. Поскольку
точно не известно, какое именно распределе-
ние гроз имело место в конкретные дни наблю-
дений, спектры рис. 3, отвечающие модели то-
чечного источника колебаний, следует рассма-
тривать как оценки возможных эффектов, свя-
занных с проявлениями сейсмической актив-
ности. Если сопоставить расчетные спектры
рис. 3 с наблюдениями на станции Мошири 21
и 23 декабря 2006 г. (рис. 1), то их подобие ока-
жется очевидным.
4. Обсуждение данных. Представленные
результаты говорят о правомерности интерпре-
тации экспериментальных наблюдений с помо-
щью рассеяния сверхнизкочастотных радио-
волн на сейсмогенной ионосферной неодно-
родности. Надо подчеркнуть, что область ниж-
ней ионосферы, о которой идет речь, недоступ-
на для современных средств дистанционного
зондирования атмосферы, что исключает неза-
висимую проверку. Пока что результаты наблю-
дений глобального электромагнитного резо-
нанса остаются единственным свидетельством
возмущений проводимости средней атмосфе-
ры до и после землетрясений. Справедливость
такой концепции подтверждается результатами
наблюдений в других диапазонах радиоволн,
где имеется немало свидетельств модификации
ионосферы, особенно ее нижней части, за счет
сейсмической активности [1, 2].
Опубликованы результаты подобных сверх-
низкочастотных наблюдений, связанные не
только с землетрясениями на Тайване. Анало-
гичные аномалии были отмечены в китайских
записях шумановского резонанса [8, 9] во вре-
мя японского землетрясения с магнитудой 9,
произошедшего 11 марта 2011 г. в префектуре
Тохоку (Tohoku-Oki), которое в русскоязычной
литературе обычно называют землетрясением
в Фукусиме.
Следует упомянуть, что предлагалось аль-
тернативное объяснение наблюдавшихся ано-
мальных СНЧ-радиосигналов [6, 12, 13], оно
основывалось на ионосферных анизотропных
волнах. Предполагалось, что такие волны воз-
никают в анизотропной плазме ионосферы под
действием узкополосного СНЧ-радиоизлуче-
ния на частотах 15…20 Гц, идущего из-под
земли. Это излучение формирует поляризаци-
онные токи на неоднородностях ионосферной
проводимости. Расчеты показывают, что могут
возникнуть «гиротропные» волны, распростра-
няющиеся вдоль нижней границы ионосферы
со скоростью от десятков до сотен километров
в секунду и создающие сигналы, спектр кото-
рых похож на данные наблюдений (детали см.
в работе [13]).
По нашему мнению, рассеяние СНЧ-радио-
сигналов от мировых гроз на неоднородностях
проводимости мезосферы, вызванных сейсми-
ческой активностью, представляется более есте-
ственным [14, 15], тем более что оно согласу-
ется с результатами наблюдений в диапазоне
ОНЧ (очень низкие частоты, 10…100 кГц) [16].
Оно не требует привлечения отдельного под-
земного источника узкополосного радиоизлу-
чения с нетривиальными свойствами.
Несомненно, что электромагнитный мони-
торинг, включающий частоты шумановского
резонанса, позволил обнаружить аномальные
радиосигналы, ассоциирующиеся с землетря-
сениями [3–9, 12–16]. При этом возмущения
в диапазоне частот глобального электромаг-
нитного резонанса, как правило, носят харак-
тер предвестника, поскольку появляются за не-
сколько дней до главного удара землетрясения.
Наблюдательные данные хорошо объясняются
либо возникновением проводящей неоднород-
ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 24, № 3 27
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса...
ности воздуха в мезосфере над будущим оча-
гом землетрясения, либо рассеянием сейсмо-
генного СНЧ-радиоизлучения на анизотроп-
ной ионосфере. Очевидно, что для прояснения
механизмов аномальных сигналов необходимо
продолжать исследования в этом направлении.
Выводы. Проведенное рассмотрение позво-
ляет сделать вывод о том, что наблюдаемые
экспериментально аномалии в спектрах шу-
мановского резонанса с успехом объясняются
рассеянием электромагнитного излучения ми-
ровых гроз на неоднородности проводимости
средней атмосферы, возникающей над очагом
землетрясения. При этом проводимость возду-
ха изменяется так, как будто часть невозмущен-
ного профиля проводимости на высотах ниже
6070 км опускается на 2030 км. Центр воз-
мущения проводимости воздуха расположен
над очагом землетрясения, а его характерный
радиус по горизонтали составляет 2 Мм.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ouzounov D., Pulinets S., Hattori K., and Taylor P. Pre-Earthquake Processes: A Multidisciplinary Approach to Earthquake
Prediction Studies. Geophys. Monograph Ser. 1st ed. Hoboken, NJ.: John Wiley & Sons, Inc.; Washington, D.C.: American
Geophysical Union, 2018. 384 p.
2. Hayakawa M., Molchanov O.A. Seismo-electromagnetics as a new fi eld of radiophysics: Electromagnetic phenomena
associated with earthquakes. Radio Sci. Bull. 2007. N 320. P. 8–17.
3. Ohta K., Watanabe N., Hayakawa M. Survey of anomalous Schumann resonance phenomena observed in Japan, in possible
association with earthquakes in Taiwan. Phys. Chem. Earth, Pafrts A/B/C. 2006. Vol. 31, Iss. 4–9. P. 397–402. DOI: https://
doi.org/10.1016/j.pce.2006.02.031.
4. Nickolaenko A.P., Hayakawa M., Sekiguchi M., Ando Y. and Ohta K. Model modifi cations in Schumann resonance intensity
caused by a localized ionosphere disturbance over the earthquake epicenter. Ann. Geophys. 2006. Vol. 24, N 2. P. 567–575.
DOI: https://doi.org/10.5194/angeo-24-567-2006.
5. Hayakawa M., Nickolaenko A.P., Sekiguchi M., Yamashita K., Yu-ichi Ida, Yano M. Anomalous ELF phenomena in the
Schumann resonance band as observed at Moshiri (Japan) in possible association with an earthquake in Taiwan. Nat. Hazards
Earth Syst. Sci. 2008. Vol. 8, N 6. P. 1309–1316. DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-8-1309-2008.
6. Hayakawa M., Hobara Y., Ohta K., Izutsu J., Nickolaenko A.P., Sorokin V. Seismogenic eff ects in the ELF Schumann
resonance band. IEEJ Trans. FM. 2011. Vol. 131, Iss. 9. P. 684–690. DOI: https://doi.org/10.1541/ieejfms.131.684.
7. Schekotov A.Y., Molchanov O.A., Hayakawa M., Fedorov E.N., Chebrov V.N., Sinitsin V.I., Gordeev E.E., Andreevsky S.E.,
Belyaev G.G., Yagova N.V., Gladishev V.A. and Baransky L.N. About possibility to locate an EQ epicenter using parameterts
of ELF/ULF preseismic emission. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 2008. Vol. 8, Iss. 6. P. 1237–1242. DOI: https://doi.
org/10.5194/nhess-8-1237-2008.
8. Zhou H., Zhou Z., Qiao X. and Yu H. Anomalous phenomena in Schumann resonance band observed in China before the
2011 magnitude 9.0 Tohoku-Oki earthquake in Japan. J. Geophys. Res. Atmos. 2013. Vol. 118, Iss. 23. P. 13,338–13,345.
DOI: 10.1002/2013JD020269.
9. Schekotov A.Y., Zhou H.J., Qiao X.L., Hayakawa M. ULF-ELF Atmospheric radiation in possible association to the 2011
Tohoku earthquake as observed in China. Earth Sci. Res. 2016. Vol. 5, N 2, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.5539/esr.
v5n2p47.
10. Hayakawa M., Hobara Y., Ohta K., Izutsu J., Nickolaenko A.P., Sorokin V. Seismogenic eff ects in the ELF Schumann
resonance band. IEEJ Trans. Fundam. Mater. 2011. Vol. 131, Iss. 9. P. 684–690. DOI: https://doi.org/10.1541/ieejfms.131.684.
11. Николаенко А.П., Галюк Ю.П., Хайакава М. Модель локального возмущения нижней ионосферы над очагом земле-
трясения и его влияние на сигналы глобального электромагнитного резонанса. Радіофізика та електроніка. 2019.
Т. 24, № 1. С. 33–46. DOI: https://doi.org/10.15407/rej2019.01.033.
12. Sorokin V.M., Hayakawa M. On the generation of narrow-banded ULF/ELF pulsations in the lower ionospheric conducting
layer. J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113, Iss. A6. P. A06306 (6 p.). DOI: https://doi.org/10.1029/2008JA013094.
13. Hayakawa M., Ohta K., Sorokin V.M., Yaschenko A.K., Izutsu J., Hobara Y. and Nickolaenko A.P. Interpretation in terms of
gyrotropic waves of Schumann-resonance-like line emissions observed at Nakatsugawa in possible association with nearby
Japanese earthquakes, J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 2010. Vol. 72, Iss. 17. P. 1292–1298. DOI: https://doi.org/10.1016/j.
jastp.2010.09.014.
14. Ohta K., Izutsu J., Schekotov A. and Hayakawa M. The ULF/ELF electromagnetic radiation before the 11 March 2011
Japanese earthquake. Radio Sci. 2013. Vol. 48, Iss. 5. P. 589–596. DOI: https://doi.org/10.1002/rds.20064.
15. Hayakawa M., Rozhnoi A., Solovieva M., Hobara Y., Ohta K., Schekotov A. and Fedorov E. The lower ionospheric
perturbation as a precursor to the 11 March 2011 Japan earthquake. Geomat. Nat. Haz. Risk. 2013. Vol. 4, Iss. 3. P. 275–287.
DOI: https://doi.org/10.1080/19475705.2012.751938.
16. Asano T. and Hayakawa M. On the Tempo-Spatial Evolution of the Lower Ionospheric Perturbation for the 2016 Kumamoto
Earthquakes from Comparisons of VLF Propagation Data Observed at Multiple Stations with Wave-Hop Theoretical
Computations. Open J. Earthq. Res. 2018. Vol. 7, N 3. P. 161–185. DOI: https://doi.org/10.4236/ojer.2018.73010.
Стаття надійшла 26.12.2018
28 ISSN 1028-821X. Radiofi z. Electron. 2019. Vol. 24, No. 3
А.П. Николаенко, Ю.П. Галюк, М. Хайакава
REFERENCES
1. Ouzounov, D., Pulinets, S., Hattori, K., and Taylor, P., 2018. Pre-Earthquake Processes: A Multidisciplinary Approach to
Earthquake Prediction Studies. Geophys. Monograph Ser. 1st ed. Hoboken, NJ.: John Wiley & Sons, Inc.; Washington, D.C.:
American Geophysical Union.
2. Hayakawa, M., Molchanov, O.A., 2007. Seismo-electromagnetics as a new fi eld of radiophysics: Electromagnetic phenomena
associated with earthquakes. Radio Sci. Bull., 320, pp. 8–17.
3. Ohta, K., Watanabe, N., Hayakawa, M., 2006. Survey of anomalous Schumann resonance phenomena observed in Japan, in
possible association with earthquakes in Taiwan. Phys. Chem. Earth, Pafrts A/B/C, 31(4–9), pp. 397–402. DOI: https://doi.
org/10.1016/j.pce.2006.02.031.
4. Nickolaenko, A.P., Hayakawa, M., Sekiguchi, M., Ando, Y. and Ohta, K., 2006. Model modifi cations in Schumann resonance
intensity caused by a localized ionosphere disturbance over the earthquake epicenter. Ann. Geophys., 24(2), pp. 567–575.
DOI: https://doi.org/10.5194/angeo-24-567-2006.
5. Hayakawa, M., Nickolaenko, A.P., Sekiguchi, M., Yamashita, K., Yu-ichi, Ida, Yano, M., 2008. Anomalous ELF phenomena
in the Schumann resonance band as observed at Moshiri (Japan) in possible association with an earthquake in Taiwan. Nat.
Hazards Earth Syst. Sci., 8(6), pp. 1309–1316. DOI: https://doi.org/10.5194/nhess-8-1309-2008.
6. Hayakawa, M., Hobara, Y., Ohta, K., Izutsu, J., Nickolaenko, A. P., Sorokin, V., 2011. Seismogenic eff ects in the ELF
Schumann resonance band. IEEJ Trans. FM, 131(9), pp. 684–690. DOI: https://doi.org/10.1541/ieejfms.131.684.
7. Schekotov, A.Y., Molchanov, O.A., Hayakawa, M., Fedorov, E.N., Chebrov, V.N., Sinitsin, V.I., Gordeev, E.E., Andreevsky,
S.E., Belyaev, G.G., Yagova, N.V., Gladishev, V.A. and Baransky, L.N., 2008. About possibility to locate an EQ epicenter
using parameterts of ELF/ULF preseismic emission. Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 8(6), pp. 1237–1242. DOI: https://doi.
org/10.5194/nhess-8-1237-2008.
8. Zhou, H., Zhou, Z., Qiao, X. and Yu, H., 2013. Anomalous phenomena in Schumann resonance band observed in China
before the 2011 magnitude 9.0 Tohoku-Oki earthquake in Japan. J. Geophys. Res. Atmos., 118(23), pp. 13338–13345. DOI:
10.1002/2013JD020269.
9. Schekotov, A.Y., Zhou, H.J., Qiao, X.L., Hayakawa, M., 2016. ULF-ELF Atmospheric radiation in possible association to the
2011 Tohoku earthquake as observed in China. Earth Sci. Res., 5(2), pp. 47–58. DOI: http://dx.doi.org/10.5539/esr.v5n2p47.
10. Hayakawa, M., Hobara, Y., Ohta, K., Izutsu, J., Nickolaenko, A.P., Sorokin, V., 2011. Seismogenic eff ects in the ELF
Schumann resonance band. IEEJ Trans. Fundam. Mater., 131(9), pp. 684–690. DOI: https://doi.org/10.1541/ieejfms.131.684.
11. Nickolaenko, A.P., Galuk, Yu.P., Hayakawa, M., 2019. Model of local disturbance in lower ionosphere over the earthquake
and its eff ect on signals of global electromagnetic resonance. Radiophys. Electron., 24(1), pp. 33–46 (in Russian). DOI:
https://doi.org/10.15407/rej2019.01.033.
12. Sorokin, V.M., Hayakawa, M., 2008. On the generation of narrow-banded ULF/ELF pulsations in the lower ionospheric
conducting layer. J. Geophys. Res., 113(A6), pp. A06306 (6 p.). DOI: https://doi.org/10.1029/2008JA013094.
13. Hayakawa, M., Ohta, K., Sorokin, V.M., Yaschenko, A.K., Izutsu, J., Hobara, Y. and Nickolaenko, A.P., 2010. Interpretation
in terms of gyrotropic waves of Schumann-resonance-like line emissions observed at Nakatsugawa in possible association
with nearby Japanese earthquakes. J. Atmos. Solar-Terr. Phys., 72(17), pp. 1292–1298. DOI: https://doi.org/10.1016/j.
jastp.2010.09.014.
14. Ohta, K., Izutsu, J., Schekotov, A. and Hayakawa, M., 2013. The ULF/ELF electromagnetic radiation before the 11 March
2011 Japanese earthquake, Radio Sci., 48(5), pp. 589–596. DOI: https://doi.org/10.1002/rds.20064.
15. Hayakawa, M., Rozhnoi, A., Solovieva, M., Hobara, Y., Ohta, K., Schekotov, A. and Fedorov, E., 2013. The lower ionospheric
perturbation as a precursor to the 11 March 2011 Japan earthquake. Geomat. Nat. Haz. Risk, 4(3), pp. 275–287. DOI: https://
doi.org/10.1080/19475705.2012.751938.
16. Asano, T. and Hayakawa, M., 2018. On the Tempo-Spatial Evolution of the Lower Ionospheric Perturbation for the 2016
Kumamoto Earthquakes from Comparisons of VLF Propagation Data Observed at Multiple Stations with Wave-Hop
Theoretical Computations. Open J. Earthq. Res., 7(3), pp. 161–185. DOI: https://doi.org/10.4236/ojer.2018.73010.
Received 26.12.2018
A.P. Nickolaenko 1, Yu.P. Galuk 2, M. Hayakawa 3
1 O.Ya. Usikov Institute for Radiophysics and Electronics of the NAS of Ukraine
12, Acad. Proskura st., Kharkov, 61085, Ukraine
2 Saint-Petersburg State University
Universitetskii prospekt 35, Petergof, Saint Petersburg, 198504, Russia
3 Hayakawa Institute of Seismo Electromagnetics Co. Ltd. (HISEM)
508 Incubation center of the University of Electro-Communications (UEC)
Japan, Tokyo
INTERPRETATION OF OBSERVATIONS OF GLOBAL
ELECTROMAGNETIC RESONANCE BY IONOSPHERE NON-UNIFORMITY
LOCALIZED OVER THE EARTHQUAKE CENTER
Subject and purpose. We model disturbances in amplitude spectra of vertical electric and horizontal magnetic fi eld components
of the signals of global electromagnetic (Schumann) resonance by a seismogenic non-uniformity of the middle atmosphere.
The point fi eld source is used positioned at S-E Asia, Africa, or S. America. Observer is found at the Moshiri observatory in
ISSN 1028-821X. Радіофіз. та електрон. 2019. Т. 24, № 3 29
Интерпретация результатов наблюдений глобального электромагнитного резонанса...
Japan (44.37° N, 142.24° E.) and the earthquake modifying the middle atmosphere is situated at Taiwan (21.82° N; 120.81° E).
Disturbances are computed in amplitude Schumann resonance spectra and their similarity is demonstrated to observational data.
Methods and methodology. The propagation parameters of extremely low frequency (ELF) radio waves are found by using
the full wave solution in form of Riccati equation. The spectral components of fi elds are found numerically be using the two
dimension telegraph equations having the parameters of regular and non-uniform Earth – ionosphere cavity.
Results. We obtain numerical estimates for an impact of localized seismogenic non-uniformity on amplitude spectra of
electric and magnetic fi elds in the frequency band of global electromagnetic (Schumann) resonance. Similarity is demonstrated
between the model and observational spectra.
Conclusion. The model suggested for a seismogenic non-uniformity in the moddle atmosphere allows to successfully interpret
the observations ELF data.
Key words: seismogenic disturbance of moddle atmosphere conductivity, Schumann resonance, fi eld disturbances by a localized
non-uniformity.
О.П. Ніколаєнко 1, Ю.П. Галюк 2, М. Хаякава 3
1 Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
2 Санкт-Петербурзьский державний університет
35, Університетський проспект, Санкт-Петербург, Петергоф, 198504, Росія
3 Інститут Хаякави, Компанія сейсмічного електромагнетизму
Інкубаційний центр 508 Університету електрозв’язку
1-5-1 Чофугаока, Чофу, Токіо, 182-8585, Японія
ІНТЕРПРЕТАЦІЯ СПОСТЕРЕЖЕНЬ ГЛОБАЛЬНОГО
ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО РЕЗОНАНСУ ЗА ДОПОМОГОЮ ЛОКАЛЬНОГО
ЗБУРЕННЯ ІОНОСФЕРИ НАД ОСЕРЕДКОМ ЗЕМЛЕТРУСУ
Предмет і мета роботи. Моделюються збурення амплітудних спектрів вертикального електричного та горизонталь-
ного магнітного поля сигналів глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу, що виникають завдяки
локальній сейсмогенній неоднорідності середньої атмосфери. Розглянуто точкове джерело радіохвиль, розташо-
ване на південному сході Азії, в Африці чи в Південній Америці. Спостерігач розташований в обсерваторії Моширі,
Японія (44,37° п. ш., 142,25° с. д.), а осередок землетрусу, що модифікує середню атмосферу, знаходиться на Тайвані
(21,82° п. ш., 120,81° с. д.). Розглянуто збурення амплітудних спектрів шуманівського резонансу. Продемонстровано їх
подібність до даних спостережень.
Методи і методологія роботи. Для визначення параметрів поширення наднизькочастотних (ННЧ) радіохвиль ви-
користовується метод повного поля в формі рівняння Ріккаті. Спектральні компоненти полів знаходяться чисельно за
допомогою двовимірного телеграфного рівняння (ДТР), в якому закладені параметри регулярного і неоднорідного про-
міжку Земля–іоносфера.
Результати роботи. Одержано чисельні оцінки впливу локальної сейсмогенної неоднорідності на амплітудні спектри
електричного та магнітного полів в області частот глобального електромагнітного (шуманівського) резонансу. Показано
подібність модельних спектрів до спектрів, що спостерігалися.
Висновок. Запропонована модель сейсмогенних збурень середньої атмосфери дозволяє успішно інтерпретувати дані
ННЧ-спостережень.
Ключові слова: сейсмогенні збурення провідності середньої атмосфери, шуманівський резонанс, збурення поля на ло-
кальній неоднорідності.
|