Ученые из Сибирского федерального университета (СФУ) вместе с российскими и австрийскими коллегами создали новую модель ионосферы — верхнего слоя атмосферы Земли. Она гораздо точнее описывает электрические поля и токи и опровергает самое популярное объяснение того, как литосфера влияет на ионосферу. Тем самым модель ставит под сомнение возможность предсказания землетрясений по колебаниям электрического поля в ионосфере. Результаты работы опубликованы в Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, исследование поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований. 

Прогнозирование землетрясений позволяет избежать человеческих жертв в сейсмоактивных зонах, поэтому, обнаружив всплески электрических полей в ионосфере в 100–2000 км от эпицентра катаклизма, ученые заинтересовались их причинами.

Эта модель так же, как и ранее предлагаемые, рассматривает литосферу как генератор, который создает электрические поля и токи в атмосфере, а саму атмосферу как их проводник. Однако построенные ранее математические модели формирования ионосферных предвестников землетрясений содержали упрощения, которые значительно искажали рассчитываемые поля и токи. Они должны объяснить наблюдения колебаний электрического поля в ионосфере до и после землетрясений в сравнении с его обычной напряженностью. В своей новой модели авторы учли наклон геомагнитного поля относительно вертикали. Напряженность электрического поля у поверхности Земли задается в соответствии с данными наблюдений. Для атмосферы выше 50 км модель построена с учетом того, что ее проводимость зависит от направления магнитного поля, а ниже – не зависит. Эту модель нельзя использовать для районов вблизи магнитных полюсов и магнитного экватора Земли. Дело в том, что в полярных зонах проводимость ионосферы сильно отличается от модельной, а вблизи магнитного экватора кривизна магнитного поля не позволяет считать его силовые линии параллельными, вследствие чего зависимость проводимости от координат меняется.

Некоторые ранние работы объясняют, что электрические токи проникают в ионосферу с помощью восходящих массивов воздуха, в которых есть заряженные частицы, однако в атмосфере заряды не могут существовать длительное время. В среднем всего за 15 минут они становятся почти электронейтральными, поскольку воздух имеет некоторую электропроводность. Также некоторые модели полей вблизи поверхности Земли основываются на предположениях о небольшой величине токов проводимости под ней и о том, что заряды, выносимые сторонними токами на поверхность из литосферы, создают электрическое поле вне ее. В действительности последние определяют только разницу значений перпендикулярной составляющей электрического поля по разные стороны поверхности литосферы, а сами поля зависят и от других зарядов. В новой модели нет таких грубых допущений, и получаемые оценки точнее описывают процессы, происходящие в ионосфере.

«Некоторые ученые считают, что на основе спутниковых измерений электрического поля в ионосфере можно сделать вывод о надвигающемся землетрясении в той или иной области, и в обоснование такой возможности предлагают некоторые физические механизмы литосферно-ионосферных связей. Мы же демонстрируем, что эти механизмы не работают, что ставит под сомнение такой метод прогноза землетрясения», – поясняет студент Института математики и фундаментальной информатики СФУ Семен Нестеров.

Работа выполнена совместно с коллегами из Института вычислительного моделирования СО РАН и Института космических исследований Австрийской академии наук.

Похожие новости

  • 10/05/2018

    Красноярские ученые смоделировали безопасный выход людей с крупных спортивных объектов

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) разработали сценарии штатного и аварийного выхода людей со стадионов Чемпионата мира по футболу 2018 и объектов Универсиады 2019.
    488
  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    490
  • 23/08/2018

    Международная Летняя Полевая Школа в ИМКЭС СО РАН

    ​10-15 сентября 2018 г. на базе Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (г. Томск) состоится Международная Летняя Полевая Школа, посвященная вопросам применения новых полевых, лабораторных и информационно-статистических методов исследования, направленных на сбор, анализ, синтез и представление данных об экологических изменениях природной среды Сибири и Дальнего Востока России.
    414
  • 10/09/2018

    Модель дорожной сети города уменьшит количество пробок

    ​Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН и Сибирского федерального университета описали дороги краевой столицы с помощью модели графа. Расчеты показали, что в городе есть улицы, перекрытие которых разбивает транспортную сеть на несколько практически несвязанных участков.
    300
  • 17/11/2017

    Красноярские ученые «раскрасили» медицинские снимки для более точной диагностики заболеваний

    Ученые из Института вычислительного моделирования ФИЦ КНЦ СО РАН совместно с коллегами из СибГУ имени академика М. Ф. Решетнева, КрасГМУ имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого и СФУ разработали новый подход к анализу медицинских изображений.
    743
  • 18/10/2018

    Наука спасать озера: репортаж с конференции лимнологов

    В конце августа в городе Нанкин прошел 34-й конгресс Международной ассоциации лимнологии. Своими впечатления об одном из самых значимых событий для водных экологов всего мира поделился участник конгресса, ведущий научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН, доцент Сибирского федерального университета и популяризатор науки Егор Задереев.
    210
  • 02/10/2018

    Сибирские ученые подводят итоги полевого сезона на научно-исследовательской станции «Остров Самойловский»

    Как и в предыдущие годы, для детального всестороннего изучения арктической мерзлоты был сформирован междисциплинарный отряд: в него вошли геологи, геофизики, палеонтологи, почвоведы и ботаники из Сибирского отделения РАН.
    214
  • 07/12/2018

    Ученые реконструировали влияние лесного пожара на вечную мерзлоту

    ​Экологи реконструировали влияние лесного пожара на глубину сезонного оттаивания вечной мерзлоты в Центральной Сибири. Для этого ученые использовали метод дендрохронологии – изучения структуры древесных колец – применительно к корням деревьев.
    275
  • 30/10/2018

    Эксперты из Кузбасса станут членами подкомитета ISO /ТC82 /SC 8 «Advanced automated mining systems»

    Экспертов из России, а именно из Кузбасса, пригласили стать полноправными членами ISO /ТC82 /SC 8 "Advanced automated mining systems" (передовые автоматизированные горнодобывающие технологии), и принять участие в формировании международных стандартов в рамках программы «Умная горная промышленность & Smart Mine».
    113
  • 18/01/2017

    Новое о падении Тунгусского метеорита

    ​Ученые Новосибирского Института геологии и минералогии им. Соболева СО РАН и их коллеги из Красноярска опровергли версию итальянских исследователей о том, что эвенкийское озеро Чеко представляет собой кратер, возникший в результате падения Тунгусского метеорита.
    983