07 август 2020
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Как земетресенията деформират гравитацията

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 22 февруари 2020 в 09:32 27810
Пространствено разпределение на силата на сигнала PEGS по време на земетресението Тохоку през 2011 г., малко преди пристигането на първичната сеизмична вълна. Кредит: Earth and Planetary Science Letters, Vol 536, Zhang et al.
Свързани новини

Светкавица - едно, две, три - и гръм. От векове хората са изчислявали разстоянието до гръмотевичната буря по интервала между светкавица и гръм. Колкото по-голям е времевия интервал между двата сигнала, толкова по-далеч е наблюдателят от мълнията. Това е така, защото светкавицата се разпространява със скоростта на светлината без забележимо забавяне във времето, докато гръмотевиците се разпространяват с много по-бавната скорост на звука от около 340 метра в секунда.

Земетресенията също изпращат сигнали, които се разпространяват със скоростта на светлината (300 000 километра в секунда) и могат да бъдат регистрирани много преди сравнително бавните сеизмични вълни (около 8 километра в секунда). Сигналите обаче, които се движат със скоростта на светлината, не са светкавици, а резки промени в гравитацията, причинени от изместването на земните масъ. Едва наскоро тези така наречени PEGS сигнали (PEGS - prompt elasto-gravity signals, бързи еластогравитационни сигнали) бяха открити чрез сеизмични измервания. С помощта на тези сигнали е възможно да се открие земетресение много по-рано преди пристигането на разрушителното земетресение или цунами.

Гравитационният ефект от това явление обаче е много малък. Тя възлиза на по-малко от една милиардна част от земната гравитация. Затова само за най-силните земетресения могат да се записват PEGS сигналите. Освен това процесът на тяхното генериране е сложен. Те се генерират не само директно в източника на земетресението, но и непрекъснато, докато вълните на земетресението се разпространяват през вътрешността на земята.

Досега нямаше директен и точен метод за надеждно компютърно симулиране на генерираните на PEGS сигнали. Сега алгоритъмът, предложен от изследователите на GFZ (GeoForschungsZentrum - Немски геоложки изследователски център), ръководени от Жундзян Уан (Rongjiang Wang), може да изчисли за първи път PEGS сигналите с висока точност и без много усилия. Изследователите също така успяха да покажат, че сигналите позволяват да се правят заключения за силата, продължителността и механизма на земетресенията.

Проучването е публикувано в списание Earth and Planetary Science Letters.

Земетресение измества рязко земните пластове и по този начин променя разпределението на масите във  вътрешността на земята. При силни земетресения това изместване може да достигне няколко метра.

„Тъй като гравитацията, която може да бъде измерена локално, зависи от разпределението на масата в близост до измервателната точка, всяко земетресение генерира малка, но непосредствена промяна в гравитацията“, разказва Жундзян Уан, научен координатор на новото проучване.

Но всяко земетресение генерира и сеизмични вълни в самата земна кора, които от своя страна също променят плътността на скалите и по този начин и гравитацията за кратко - земната гравитация се колебае до известна степен в синхрон със земетресението. Освен това тази колебаеща се гравитация произвежда краткотраен ефект върху земната кора, което от своя страна задейства вторичните сеизмични вълни. Някои от тези гравитационно задействани вторични сеизмични вълни могат да се наблюдават още преди пристигането на първичните сеизмични вълни.

„Сблъскахме се с проблема за интегрирането на тези множество взаимодействия, за да направим по-точни оценки и прогнози за силата на сигналите“, обяснява Торстен Дам (Torsten Dahm), ръководител на секцията „Физика на земетресенията и вулканите“ в GFZ. "Жундзян Уан имаше гениалната идея да адаптира алгоритъм, с който разработихме по-рано по проблема PEGS - и успя."

„За първи път приложихме нашия нов алгоритъм за земетресението Тохоку от Япония през 2011 г., което причини и цунамито във Фукушима“, разказва Себастиан Хайман (Sebastian Heimann), програмист и анализатор на данни в GFZ. "Там вече имаше налични измервания на силата на PEGS сигнала. Данните перфектно се съгласуваха [с изчисленото с алгоритъма]. Това ни даде сигурност за прогнозирането на други земетресения и потенциала на сигналите за нови приложения."

В бъдеще като се оценят промените в гравитацията на много стотици километри от епицентъра на земетресение, този метод може да се използва, за да се определи, дори по време на самото земетресение, дали е налице силно земетресение, което може да предизвика цунами, твърдят изследователите.

"Все пак има още много дълъг път", коментира Жундзян Уан. "Днешните измервателни уреди все още не са достатъчно чувствителни и индуцираните от околната среда смущения са твърде големи, за да могат PEGS сигналите да бъдат интегрирани директно във функционираща система за ранно предупреждение за цунами."

Справка: Shenjian Zhang et al, Prompt elasto-gravity signals (PEGS) and their potential use in modern seismology, Earth and Planetary Science Letters (2020). DOI: 10.1016/j.epsl.2020.116150

Източник: How earthquakes deform gravity, phys.org


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.