СПОСОБ ПРЕДСКАЗАНИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF PREDICTING EARTHQUAKE AND APPARATUS FOR REALISING SAID METHOD

Изобретение относится к области техники безопасности и может быть использовано на сейсмостанциях, метеостанциях и специально оборудованных станциях защиты от землетрясений.
Известные способы предсказания землетрясения, основанные на статистических и вероятностных методах предсказания землетрясений, являются неоднозначными. Наиболее близким способом предсказания землетрясения к предлагаемому является способ предсказания по предвестнику землетрясения, например, путем многократного измерения отношения скоростей распространения продольной и поперечной взрывной волны в сейсмоопасном регионе [1]. Этот способ весьма трудоемок, не может применяться круглосуточно, не может охватить большинство сейсмоопасных регионов и не дает надежного предсказания эпицентра землетрясения. Фактически каждое землетрясение происходит неожиданно, нередко с большими человеческими жертвами и большими разрушениями.
Целью изобретения является способ и устройство для его реализации круглосуточного дистанционного обнаружения предвестника землетрясения и оперативного предсказания эпицентра возможного землетрясения службами сейсмоопасных регионов.
В предлагаемом способе предсказания землетрясения по предвестнику землетрясения производят локальную компенсацию геомагнитного поля задолго до землетрясения путем создания компенсационного магнитного поля противоположной напряженности геомагнитному полю и следят за самопроизвольным нарушением скомпенсированного магнитного поля, причем возникновение предвестника землетрясения определяют по возникновению этого нарушения и появлению дополнительной составляющей напряженности магнитного поля, нарушающей локальную компенсацию геомагнитного поля, и производят пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест наблюдений ожидаемого эпицентра землетрясения по направлению вектора дополнительной составляющей напряженности магнитного поля.
Способ предсказания землетрясения реализуется в устройстве, содержащем укрепленный на стойках основания компас с магнитной стрелкой на игле, азимутальную шкалу компаса, с возможностью установочного вращения ее вокруг магнитной стрелки компаса, устройство снабжено укрепленной на стойках поворотной платформы круговой проволочной рамкой - соленоидом, центр симметрии которой совпадает с центром магнитной стрелки компаса, а диаметр несоизмеримо больше длины магнитной стрелки компаса, с возможностью установочного поворота ее вокруг диаметральной горизонтальной оси и вместе с поворотной платформой вокруг вертикальной оси, причем круговая проволочная рамка включена в электрическую схему, содержащую источник стабильного постоянного тока, инвертор направления тока, выключатель, нормально замкнутую кнопку и регулятор силы тока.
Устройство для реализации способа предсказания землетрясения, далее - устройство, иллюстрируется на фиг.1 и электрической схемой на фиг.2.
Устройство содержит корпус 1 компаса (фиг.1), азимутальную шкалу 2 компаса с возможностью ее установочного вращения, магнитной стрелки 3 компаса, подвешенной на острие иглы 4 компаса. Корпус 1 компаса укреплен на двух Г-образных стойках 5 и 6 основания 7. На основании 7 также установлена поворотная платформа 8 с возможностью установочного вращения вокруг вертикальной оси А, штырь 9, выступающий из основания 7, два пузырьковых уровня 10 и 11, три опорных винта 12, 13 и 14, опирающихся в лунки постамента (не показано). Вертикальная ось А совпадает с центром магнитной стрелки 3 компаса. На поворотной платформе 8 установлены две стойки 15 и 16, в верхней части которых укреплены втулки 17 и 18 с полуосями 19 и 20. Полуоси 19 и 20 диаметрально скреплены с каркасом круговой проволочной рамки 21 (соленоидом) с возможностью установочного поворота ее вокруг диаметральной горизонтальной оси В и вместе с поворотной платформой 8 вокруг вертикальной оси А. Диаметр круговой проволочной рамки 21 несоизмеримо больше длины магнитной стрелки 3 компаса. Положение круговой проволочной рамки 21 в пространстве фиксируется стопорными винтами 22 и 23, причем во всех ее положениях центр симметрии круговой проволочной рамки 21 совпадает с центром магнитной стрелки 3 компаса.
Все детали устройства за исключением магнитной стрелки 3 компаса изготовлены из немагнитных металлических материалов. В месте установки устройства должны отсутствовать сильные магнитные и электрические поля, массивные ферромагнетики, а также источники ионизирующих излучений.
Электрическая схема устройства (фиг.2) содержит круговую проволочную рамку 21, электрически соединенную с источником стабильного постоянного тока 24 через выключатель 25, нормально замкнутую кнопку 26, регулятор силы тока 27 и инвертор направления тока 28. Проволочная рамка 21 и все детали устройства надежно электрически заземлены.
Возникновение местного напряженного состояния перед землетрясением внутри Земли сопровождается направленным ростом кристаллической породы подкоркового слоя. Это приводит к упругой деформации подкоркового слоя и одновременно местного изменения магнитной проницаемости породы пропорционально механически напряженному объему, следовательно, и изменению напряженности геомагнитного поля локально в месте эпицентра механических напряжений. Изменение механических напряжений в породе достигает максимума перед землетрясением и, следовательно, максимума изменения геомагнитного поля в окрестности эпицентра механических напряжений, после чего следует землетрясение в результате перехода потенциальной энергии упругой деформации породы в кинетическую энергию толчков землетрясения.
Однако величина изменения местной напряженности геомагнитного поля перед землетрясением несоизмеримо мала по сравнению с напряженностью геомагнитного поля, поэтому обнаружить его простым стрелочным магнитным компасом, несмотря на его высокую чувствительность, невозможно. Возможность обнаружения предвестника землетрясения - изменения напряженности геомагнитного поля перед землетрясением, появляется, если полностью локально скомпенсировать до землетрясения геомагнитное поле в окрестности магнитной стрелки компаса.
Работа наблюдателя с устройством состоит из двух этапов: (1) настройки устройства в конкретном месте его установки и (2) круглосуточного наблюдения.
Целью настройки устройства в конкретном месте его установки является наиболее полная локальная компенсация геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки компаса задолго до землетрясения. Локальная компенсация геомагнитного поля достигается путем создания однородного магнитного поля в окрестности магнитной стрелки компаса, векторы напряженности которого в окрестности магнитной стрелки компаса параллельны и равны по модулю векторам напряженности геомагнитного поля, но противоположны по направлению. Однородность компенсационного магнитного поля в окрестности магнитной стрелки компаса в устройстве достигается благодаря несоизмеримо большому диаметру круговой проволочной рамки 21 (фиг.1) с током по отношению к длине магнитной стрелки 3 компаса. Чем больше это отношение, тем более однородно магнитное поле, создаваемое током проволочной рамкой 21 в окрестности магнитной стрелки 3 компаса. Практически полная локальная компенсация геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса адекватно соответствует безразличному расположению магнитной стрелки 3 компаса, например, после ее вращения и остановки в произвольном положении.
Настройка устройства производится в следующей последовательности. С помощью пузырьковых уровней 10 и 11, а также опорных винтов 12, 13 и 14 устанавливают основание 7 в горизонтальное положение. При этом вертикальная ось А платформы 8 должна совпасть с центром магнитной стрелки 3 компаса, что обеспечивается точностью установки корпуса 1 компаса при изготовлении устройства. Выключателем 25 (фиг.2) отключают круговую проволочную рамку 21 от источника стабильного постоянного тока 24. Вращением азимутальной шкалы 2 компаса (фиг.1) устанавливают ее по магнитной стрелке 3 компаса на север-юг (положение N-S на азимутальной шкале 2 компаса). Подключают круговую проволочную рамку 21 выключателем 25 (фиг.2) к источнику стабильного постоянного тока 24. При помощи регулятора тока 27, инвертора направления тока 28, а также поворота платформы 8 (фиг.1) с круговой проволочной рамкой 21 вокруг вертикальной оси А и поворота круговой проволочной рамки 21 вокруг ее диаметральной горизонтальной оси В создают в центре круговой проволочной рамки 21 и окрестности магнитной стрелки 3 компаса однородное магнитное поле, компенсирующее геомагнитное поле. В результате напряженность магнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса становится равной нулю.
Контроль полной локальной компенсации геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса производят в следующей последовательности. Отключают круговую проволочную рамку 21 от источника стабильного постоянного тока 24 нажатием на кнопку 26. В результате магнитная стрелка 3 компаса установится в положение N-S. Затем отпускают кнопку 26, снова подключая круговую проволочную рамку 21 к источнику стабильного постоянного тока 24. Если после короткого толчкового инвертирования направления тока инвертером направления тока 28 в круговой проволочной рамке 21, приводящего к вращению магнитной стрелки 3 компаса, магнитная стрелка 3 компаса будет каждый раз останавливаться в произвольном положении, то это свидетельствует о полной локальной компенсации геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса. Если же после вращения магнитная стрелка 3 компаса будет останавливаться каждый раз в одном и том же определенном положении, то это свидетельствует о неполной локальной компенсации геомагнитного поля в окрестности магнитной стрелки 3 компаса.
Работа наблюдателя с устройством после полной локальной компенсации геомагнитного поля производится круглосуточно с целью своевременного обнаружения предвестника землетрясения - изменения напряженности магнитного поля в сейсмоопасном регионе. Этот предвестник обнаруживают по нарушению полной локальной компенсации геомагнитного поля - повороту магнитной стрелки 3 компаса и установки ее в определенном положении. Для исключения случайного наблюдения нажимают на кнопку 26 (фиг.2), отключая круговую проволочную рамку 21 от источника стабильного постоянного тока 24, после чего магнитная стрелка 3 компаса (фиг.1) установится в положение N-S, но после отпускания кнопки 26 в случае присутствия предвестника землетрясения снова вернется в прежнее положение. Если магнитная стрелка 3 компаса не вернется в прежнее положение после отпускания кнопки 26, то наблюдение признается случайным. Чем быстрее магнитная стрелка 3 компаса устанавливается в определенное положение после отпускания кнопки 26, тем меньше остается времени до землетрясения. В случае обнаружения предвестника землетрясения наблюдатель сообщает на центральный пост азимут пеленга эпицентра ожидаемого землетрясения - отклонение магнитной стрелки 3 компаса от положения N-S по азимутальной шкале 2 компаса. Пеленг от нескольких удаленных друг от друга мест сейсмоопасного региона позволит центральному посту по карте региона надежно определить расположение эпицентра ожидаемого землетрясения.
Применение предлагаемого способа предсказания землетрясения и устройства для его реализации в сейсмоопасных регионах исключит неожиданность землетрясения и позволит во время проинформировать население региона об ожидаемом землетрясении и ожидаемом расположении его эпицентра, сократив до минимума человеческие жертвы и сохранив наиболее важное транспортабельное оборудование и другие ценности.
Источник информации
1. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. - Наука, 1983 г., с. 44-56.