Глобальный широтный эффект при распространении деформационных волн ядра земли

УДК 550.3:551.1

Ю.П. Малышков, С.Ю. Малышков

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск

ГЛОБАЛЬНЫЙ ШИРОТНЫЙ ЭФФЕКТ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ВОЛН ЯДРА ЗЕМЛИ

Согласно разрабатываемой нами гипотезы, твердое внутренне ядро Земли сдвинуто относительно геометрического центра планеты. В этом случае, суточное вращение планеты приведет к тому, что твердое ядро окажется в потоке расплава жидкого ядра. Возникнет возмущение потока жидкости вблизи препятствия, создаваемого смещенным ядром. Линии тока жидкости вблизи ядра нарушатся. Возникнут зоны повышенного и пониженного давления. Выходя на поверхность земли, волны напряжений приведут в движение земную кору, и, как следствие, к повышению или понижению электромагнитного шума земной коры. Анализируя временные и пространственные вариации радиошума в различных точках Земли можно проследить за движением ядра и распространением волн напряжений.

Логично предположить, что наибольшие возмущения, создаваемые ядром, должны проявляться в непосредственной близости от препятствия (в нашем случае от внутреннего ядра Земли). Если считать, что ядро земли в любое время года находится вблизи плоскости эклиптики, то эффекты возмущения должны убывать по мере удаления на север и на юг от линии пересечения плоскости эклиптики с поверхностью Земли. Таким образом, следует ожидать уменьшение «размаха» внутрисуточных колебаний интенсивности радиошума, а так же запаздывание времени проявления характерных участков суточного хода по мере удаления точки наблюдения на север.

На основании статистического анализа многолетних наблюдений за вариациями радиошума показано существование предполагаемых выше широтных эффектов.

Yu.P. Malyshkov, S. Yu. Malyshkov

Institute of Monitoring of Climate and Ecosystems

Siberian Branch of the Russian Academy of Science, Tomsk, Russia

GLOBAL LATITUDE EFFECT AT PROPAGATION OF THE EARTH CORE DEFORMATION WAVES

According to our hypothesis, solid core of the Earth is displaced relative to geometric center of the planet. In this case, diurnal planet rotation results in that the solid core will enter flow of the liquid core. A flow disturbance appears near the irregularity induced by the displaced solid core. Liquid flow strips broke. High-pressure and low-pressure zones appear. Going up to the Earth surface, deformation

waves will set in motion Earth crust and, as a consequence, will increase or decrease electromagnetic noise of the Earth crust. Analyzing spatiotemporal variations of radio noise at different points on the Earth, we can track the solid core motion and deformation waves’ propagation.

It is obvious to assume, that the largest core-induced deformations should manifest themselves in the proximity of an irregularity (Earth solid core, in our case). If we suppose that at any time in a year the Earth core is near ecliptic plane, then deformations should decrease with moving off the intersection line between ecliptic plane and Earth surface. Thus, we could expect decrease of amplitude of diurnal variations of radio noise intensity with moving observation point to the north.

Statistical analysis of long-term observations of radio noise variations has shown that above-mentioned latitude effects do occur.

Согласно разрабатываемой нами гипотезы, твердое внутренне ядро Земли сдвинуто относительно геометрического центра планеты и находится в потоке расплава жидкого ядра. Линии тока жидкости вблизи препятствия в виде ядра нарушаются. Возникают зоны повышенного и пониженного давления, волны напряжений. Выходя на поверхность земли, волны напряжений перемещаются со скоростью суточного вращения земли, приводят в движение земную кору, и, как следствие, изменяют интенсивность электромагнитного шума земной коры с суточной периодичностью. Анализируя временные и пространственные вариации радиошума в различных точках Земли можно проследить за движением ядра и распространением волн напряжений [1].

Если это так, то наибольшие возмущения, создаваемые ядром, должны проявляться в непосредственной близости от препятствия (в нашем случае от внутреннего ядра Земли) и будут убывать по мере удаления на север и на юг от линии пересечения плоскости эклиптики с поверхностью Земли. Таким образом, следует ожидать уменьшение «размаха» внутрисуточных колебаний интенсивности радиошума, а так же запаздывание времени проявления характерных участков суточного хода по мере удаления точки наблюдения на север. Наличие в нашем распоряжении временных рядов наблюдений естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ), зарегистрированных в различных точках России, позволяет проверить существование подобных широтных эффектов, связанных с наличием смещенного ядра.

Обратимся к результатам, полученным в июле 2010 г. в шести регионах России. Для поиска широтных эффектов обработку будем осуществлять в следующей последовательности. Для всех регистраторов возьмем показания с 7 по 30 июня. Каждые отдельные сутки для каждого регистратора пронормируем на площадь под кривой, тем самым снизим разброс интенсивности для различных суток, приведем все сутки месяца к некоторому сопоставимому масштабу. Затем найдем некоторый средний для июня, нормированный суточный ход для данного регистратора (данного пункта наблюдения). Пронормированные и усредненные суточные хода, содержащие для каждого пункта наблюдения 1440 значений интенсивности ЕИЭМПЗ, сглаживали

скользящим окном шириной равной одному часу (60 значений). Сглаживание позволяло получать более удобные для сравнения зависимости. В то же время они достаточно точно отражали нюансы изменения интенсивности ЭИЭМПЗ в течение суток.

Так как амплитуда суточных колебаний ЕИЭМПЗ зависит от чувствительности станций и геофизических особенностей территории, то для выявления эффекта смещения суточных ходов в зависимости от широты точки наблюдения приводили все кривые к одинаковому масштабу. Для этого нормировали их еще раз, но уже на максимальные значения послеполуденного максимума суточного хода.

Полученные таким способом усредненные, сглаженные и пронормированные на максимум суточные хода ЕИЭМПЗ по каналу север-юг для шести пунктов наблюдения показаны на рис. 1, а. Название пунктов наблюдения указаны на рисунке, а также в табл. 1. Видна тенденция смещения суточного хода на более позднее время при возрастании широты пункта наблюдения.

а)

б)

с!

О

1,0-

0,8-

0,6-

0,4

0,2

0,0

— Талая

- Березовка

- Ергаки

Балахта

- Сарапул

" Богучаны

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Местное солнечное время, час

Удаленность от Талой по широте, км

0

Рис. 1. Смещение переднего фронта послеполуденного максимума по мере смещения точек наблюдения на север; а) - усредненные и пронормированные суточные хода для июня 2010 г. в различных пунктах наблюдения; б) -смещение переднего фронта максимума суточного хода

Таблица 1. Исходные данные для расчета времени задержки фронта волны

суточного хода в июне 2010 г.

Пункт измерения Широта Долгота Смещение по широте, км Задержка, час

Талая 51,68 103.64 0 0

Березовка 51,87 107.67 21 0,36

Ергаки 52,84 93,26 129 0,7

Балахта 55,36 91,1 409 0,85

Сарапул 56,53 53.79 540 1,45

Богучаны 58,03 96,96 703 1,35

Тенденцию к смещению кривых проще всего проследить по смещению переднего фронта послеполуденного максимума. Для этого проведем прямую линию, пересекающую все кривые на одной и той же высоте. Мы провели ее на рис. 1, а на уровне 0,5 от высоты максимума. Далее определялось время пересечения каждой кривой суточного хода с линией 0,5 и задержка суточных ходов по сравнению с суточным ходом самой южного регистратора в Талой (Прибайкалье). Полученные значения времени отставания переднего фронта послеполуденного максимума относительно регистратора в Талой представлены в таб. 1. Изменение времени задержки в зависимости от смещения регистраторов по широте показан на рис. 1, б.

Обратим внимание, что в табл. 1 и на рис. 1, б указаны не удаленность

регистраторов друг от друга, а смещение по широте. Из рис. 1, б можно сделать вывод, что скорость

распространения одной и той же фазы волны суточного хода на север составляет величину порядка 377 км/час. Эта оценка приблизительна, так как при разбросе точек, какой мы видим на рис. 1, б, вряд ли имеет смысл производить более точные расчеты скорости.

При анализе формы суточных ходов ЕИЭМПЗ невольно складывается впечатление об их аналогии с волнами в жидкостях. Волны, создаваемые ядром, могут иметь нечто общее с «корабельными волнами» создаваемыми телом, движущимся по поверхности жидкости.

Отличительной особенностью корабельных волн, например, судна, двигающегося по морю, является характерное расположение гребней волн при наблюдении сверху (рис. 2). Наиболее характерно наличие двух лучей, двух линий волн, расходящихся от носа корабля в виде «усов» по обе стороны от корабля под некоторым углом к направлению движения судна (расходящаяся волна). Направление цуга расходящихся волн составляет угол 19,5° (конус Кельвина) с направлением движения судна.

Величина этого угла постоянна, определяется соотношением фазовой и групповой скорости волн и не зависит от скорости и формы судна. Сзади за судном распространяется также система поперечных волн и турбулентный след.

В нашем случае станции регистрации ЕИЭМПЗ были достаточно далеко удалены от северного тропика. Даже самая южная станция Талая была удалена от северного тропика на 3000 км, что в два с половиной раза превышает радиус

Рис. 2. Волны, создаваемые судном, движущимся по

глубокой воде

твердого ядра земли. Поэтому на таком удалении могут, по-видимому, проявляться только поперечные и расходящиеся волны.

Зная задержку времени прихода волн в наши пункты наблюдения определить

о

с

а

X

ф

?

ф

2

о

5 500 ^ 400 ГО 300

а.

ш

200

100

0

1027 км

377 к

м

0

150 300 450 600 750 900 1050 1200

смещение за 1час по параллели, км

Рис. 3. Предполагаемый угол между лучом широтного распространения суточных волн ЕИЭМПЗ и трассой движения ядра земли

можно угол между предполагаемыми нами лучами

расходящихся волн и направлением движения ядра.

Оценим этот угол, например,

относительно станции

наблюдения в Талой по рис. 1, б.

Так как суточный ход повторяется ровно через сутки, то скорость перемещения суточной волны на широте Талой составляет 1/24 протяженности этой параллели и равен 1027 км. В то же время за один час наблюдений эта же волна смещается на север на 377 км (см. рис. 1, б). Следовательно, (рис. 3) угол между предполагаемым нами «северным» лучом распространения расходящихся волн и направлением движения ядра составляет 200. Анализ результатов измерений, выполненных в июле 2010 г. показал также ожидаемые нами признаки снижения максимума суточных колебаний ЕИЭМПЗ по мере удаления точек наблюдения на север.

Аналогичные расчеты, выполненные нами для других временных интервалов и станций, расположенных в других точках России показали значения угла запаздывания волн 24 0, 16 0 и 25 0. Таким образом, найденные нами углы предполагаемых лучей волн, расходящихся сзади движущегося ядра земли, оказались достаточно близкими к значениям угла лучей, наблюдаемых для корабельных волн.

Случайно ли совпадение найденного нами угла с углом клина Кельвина? Является ли это следствием идентичности процессов, наблюдающихся в жидком расплаве с процессами движения тел в жидкостях?

Ответ на эти вопросы может быть получен только после более тщательных измерений характеристик ЕИЭМПЗ системой регистраторов, размещенных на достаточном удалении друг от друга, от крайних северных до крайних южных широт.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Малышков, Ю.П. Периодические вариации геофизических полей и сейсмичности, их возможная связь с движением ядра земли/ Ю.П. Малышков, С.Ю. Малышков // Геология и геофизика. - 2009. - № 2. - С 152-172.

© Ю.П. Малышков, С.Ю. Малышков, 2011