Тайны трёх океанов-83

ТАЙНЫ ТРЁХ ОКЕАНОВ*-83
*Здесь имеется ввиду: океан космический, океан водный земной, океан подземелий гор и пещер.


ЗВУКИ ЗЕМЛИ
Звуки Земли
В мире инфразвуков Земля звучит как большой оркестр, включающий в себя инструменты разного размера силы и высоты звучания. Земной оркестр не ведает антрактов. Чуткие сейсмографы, прижатые к телу планеты, фиксируют эту «музыку» — непрерывные, на первый взгляд хаотические колебания земной поверхности. Эти колебания очень слабенькие по сравнению с волнами от землетрясение и потому и название получили — микросейсмы.

Бытует мнение (и отчасти это так), что микросейсмы — помехи, что они мешают выделению регулярных волн, отраженных и преломленных на границах нефтеносных куполов, рудных жил, разломов, вулканических резервуаров, слоев в коре, мантии, ядре планеты.
Но, как говорится, микросейсмы микросейсмам рознь. Иногда микросейсмы вызваны океаническими волнами, набегающими на материки, порывами ветра, даже деятельностью человека. Это и впрямь помехи.
Однако существует и другой шум Земли, внутреннего, собственного происхождения. Эти микросейсмы полезны, они могут многое рассказать о недрах планеты. Эндогенные, как их называют, микросейсмы имеют относительно высокую частоту (15-60 колебаний в секунду), их легко спутать с ветровыми. Но это принципиально разные вещи. Еще основоположник российской сейсмологии академик Б. Голицын отмечал, что высокочастотные микросейсмы обнаружены в самых разных частях Земли и, стало быть, должны иметь отношение к некоему глобальному качеству планеты.
В начале восьмидесятых в результате исследований советскими учеными (проф. Рыкунов, его ученики — О. Хаврошкин и В. Цыплаков) было сделано открытие, зарегистрированное в Государственном реестре под Номером 282 и состоит оно в том, что обнаружено неизвестное ранее явление: Длиннопериодные процессы, происходящие на Земле и в ее недрах, управляют высокочастотными сейсмическими шумами.
Шумы эти то усиливаются, то слабеют. Оказалось, что ослабление и усиление шумов происходит в такт с собственными колебаниями Земли, лунно-солнечными приливами, волнами от сильных землетрясений и даже штормовыми микросейсмами. Открытие прояснило понимание важного качества земных недр — их активности, проявляющейся в такт называемой сейсмической эмиссии — излучении волн высокой частоты.
Исследователи шли несколькими путями: применяли аналогии с акустической эмиссией, изучали микросейсмы в широком диапазоне частот, опирались на опыт регистрации сверхслабых астрофизических сигналов.
Явление акустической эмиссии было известно физикам ранее: образцы материалов под нагрузкой «звучат» — излучают высокочастотные сигналы. Это связано с существованием в образце дефектов структуры, трещин. Под давлением дефекты нарушаются, перестраиваются — излучают волны.
ЗВУКИ ЗЕМЛИ
Оказывается, похожее явление имеет место и в столь большом и сложно устроенном «образце», каким является Земля, в особенности ее верхние слои. Сейсмическая эмиссия — свидетельство и следствие неоднородного устройства Земли, которая состоит из пород, блоков, кусков различного химического состава. Они находятся в разном энергетическом состоянии, разделены сложными переходными поясами, пронизаны трещинами, внедрениями магматических расплавов. В Земле благодаря передвижению вещества существуют постоянные, так называемые «фоновые» напряжения, они концентрируются на границах неоднородностей. Если порода не выдерживает, рвется, происходит землетрясение. Микроземлетрясения, происходящие практически непрерывно, и есть сейсмическая эмиссия.
Высокочастотные шумы могут быть разными в зависимости от земной сейсмической «погоды». Земля как бы сама помогает ученым ее изучать: она создала шумы и изменяет их амплитуду в соответствии с ходом внутренних процессов, которые и характеризуют ее важные глобальные качества. Это напоминает то, как появление радиосвязи обеспечило передачу информации на расстояние: там речь, музыка модулируют, меняют несущую высокую частоту.
Сейсмическую эмиссию можно назвать «люминесценцией» — свечением в звуковом диапазоне: светятся неоднородно напряженные блоки, нагретые магматические очаги, рудные месторождения.
А если вспомнить сравнение Б. Голицына сейсмической волны от землетрясения с фонарем, освещающим таинственные недра, и применить его к случаю микроземлетрясений, то становится ясно: сейсмическая эмиссия — это «карманные фонарики», позволяющие пристально присмотреться к деталям.
И впрямь, без эмиссии собственные колебания планеты, приливные эффекты и прочее изучать непросто — нужна громоздкая аппаратура, специальная методика наблюдений и обработки. Но эти сами по себе слабые эффекты оказываются выразительными и ощутимыми, когда они «управляют» сейсмической эмиссией.
Специальная аппаратура для изучения высокочастотных шумов Земли оказалась относительно простой и портативной: сейсмометры, чувствующие фантастически слабые перемещения грунта, и фильтры с очень узкой частотной полосой, отрезающие помехи, словно острым скальпелем. Они позволяют отделить внутренний шум Земли от ветровых помех, как бы лучом прожектора высветить в хаосе земных микросейсм какие-то закономерности.
 
ЗВУКИ ЗЕМЛИ
Аппаратура была поставлена во многих местах: в глубокой штольне Центральной сейсмической лаборатории города Обнинска, на сейсмостанциях Крыма и Кавказа, испытательном полигоне в Белоруссии, на плотине Нурекского водохранилища. Многие годы велись наблюдения, данные накапливались. Амплитуда высокочастотных шумов обнаружила явно не случайное соответствие с ранее известными глобальными явлениями.
В спектре шумов были выделены периоды, близкие к собственным колебаниям Земли; произошло это, в частности, после сильных землетрясений 1979 года в Мексике и на Аляске. Выделена известная приливная периодичность в половину и целые земные сутки. Была обна-| ружена связь высокочастотных микросейсм с энергией землетрясений земного шара. Когда же перешли к изучению штормовых микросейсм, оказалось, что и они отражаются в «подземной погоде» даже удаленных от океана районов.
Открытие № 282 имеет не только большое научное значение, оно послужит и практике. Во-первых, обнаружено новое свойство Земли — мера ее неоднородности и внутренней активности; наши представления о Земле стали многокрасочнее. И хотя пока еще не введен соответствующий «коэффициент сейсмической эмиссии», уже ясно, что повышенным шумом и способностью к переизлучению обладают неоднородные зоны: нефтяные ловушки, рудные жилы, магматические очаги.
Так что открытие, безусловно, может быть использовано для нужд народного хозяйства — поиска полезных ископаемых и прогноза землетрясений.
Далее, развивается методология исследований, проясняется общая картина событий, до сей поры не совсем ясных. Микросейсмы из разряда помех, где их раньше числили, переводятся в ряды помощников. Из-за «перекачки» напряжений в высокочастотные шумы происходит, вероятно,
ослабление сейсмичности после сильных штормов в прибрежных районах. Быть может, это намечает путь «управления» землетрясениями? Микросейсмы могут быть использованы и как источники зондирующих Землю сигналов.
Наконец, появляется перспектива использовать открытие для технически трудных сейсмических исследований планет земной группы и малых тел Солнечной системы. Портативная неприхотливая аппаратура, включающая чувствительные сейсмографы и узкополосные фильтры, может быть доставлена туда с помощью автоматических устройств. Регистрация эндогенных шумов, даже в небольшие интервалы времени, поможет оценить степень неоднородности структуры небесных тел, уровень их сейсмической активности, период собственных колебаний планет. Похоже, что открытие эмиссии и эффекта ее модуляции приведет к «эмиссии» новых открытий неведомых сторон нашего космического дома.