Механизм взрыва Тунгусского и Челябинского «метеоритов». Природа аномалий при землетрясениях и цунами

3. Аномальные явления, наблюдаемые в 1908 и 2013 гг.

Люди в Челябинской области и соседних регионах 15.02.2013 г. наблюдали очень яркий болид. Авторы многочисленных публикаций утверждают, что в атмосферу Земли проникло довольно крупное тело, размером 16—19 м в диаметре. Он возник утром, как светящаяся точка. Спустя 13 секунд (3:20:33 ) метеорит, превратившийся к этому времени в огненный шар, достиг максимума своей светимости и взорвался на высоте 23,3 км [33]. "Болид" с ярким хвостом, двигался со стороны Казахстана в Челябинскую область (с юго-востока на северо-запад), под небольшим углом к горизонту [50]. Начиная с некоторого момента, след в атмосфере разделился на два. По оценкам ученых, метеороид вошел в атмосферу под углом ~14° к горизонту [51]. Мощность взрыва ученые оценивают величиной 300—500 килотонн ТНТ. На 12 сейсмических станциях, расположенных на расстояниях 252—3204 км от места взрыва, зарегистрированы короткопериодные колебания (период 3—16 секунд и продолжительностью до 1 мин, с амплитудой 0,03—0,3 мкм) [27]. Часть энергии УВ при разрушении "болида" выделилась в виде поверхностных сейсмических волн. Скорость входа в атмосферу Земли в диапазоне 17,7—19,3 км/с, магнитуду землетрясения оценивают в 2,7—4 балла [28]. UTC

Из сравнений максимальной световой вспышки, времени начала разрушений и времени наименьшего запаздывания сферической ударной волны, была получена высота = 22.9 ± 0.2 км, на которой наиболее интенсивно происходило разрушение космического тела. Разрушающее воздействие ударной волны на уровне поверхности земли достигало 130 километров в длину и 50 километров в ширину [51]. На видеозаписях из города Челябинск и его окраин момент прихода ударной волны сопровождался звуками взрыва, выбитыми стеклами и другими проявлениями. В статьи утверждают, что эпицентр взрыва находился вблизи п. Первомайского. Географическое расположение разрушенной территории конкретизировано в работе [52]: «Зона выбитых стекол протянулась в виде бабочки от с. Бродокалмак до п. Искра поперек траектории болида и от с. Архангельское до с. Большеникольское вдоль траектории». Если выделение энергии происходило вдоль траектории "болида", то остается неопределенность расположения длинной стороны разрушений. По неизвестной для авторов причине ударная волна распространялась как в неоднородной среде. На первой половине пути болид разгорался плавно, затем стал вспыхивать и под конец разделился на несколько небольших болидов. Последний из них погас на 15-й секунде. На месте главной вспышки шлейф светился до 19 секунды, по яркости она была сравнима с Солнцем. h р

Одновременно с пролетом светящегося объекта, до прихода УВ, был слышен звук. На расстоянии ~50 км от места основного выделения энергии очевидцы характеризуют его как свист, шипение, треск. Челябинский "болид" характеризуют как электрофонное тело [32, 53]. Возмущения полного электронного содержания ( – ) были зарегистрированы на близлежащих к эпицентру -станциях через 14 мин после взрыва. Длительность периода возмущений составляла ~15 мин. Возмущения распространялись от точки взрыва радиально на расстояние 500—600 км, со скоростью близкой к скорости звука (320—360 м/с) в нижней атмосфере [27]. Однако в период 02:00—06:00 вдоль траектории "болида" заметных возмущений на -станциях, не связанных с солнечным терминатором, зарегистрировано не было. В период 06:00—10:00 на большинстве станций (, , , , , ) наблюдались интенсивные возмущения , имевшие форму волновых пакетов длительностью 30-40 мин. Ученые допускают, что они могли быть вызваны ударными волнами от взрыва Челябинского метеороида, но природа данных возмущений не выяснена. Total Electron Content TEC GPS UTC TEC GPS UT GPS NNOV ARTU SELE NRIL NVSK LIST TEC TEC

Большое число из свидетелей события 15.02.2013 г., опрошенных в 59 населенных пунктах Челябинской области, сообщили, что во время пролета болида чувствовали тепло [53]. Ощущение тепла возникало и в момент, когда они его не видели. Очевидцы, которые находились ближе к траектории болида, получили легкие ожоги. В основном это было покраснение открытых участков тела. После Челябинского события, 204 очевидца из 1800 указали, что у них болели глаза. На видеозаписях из Челябинска и близлежащих населенных пунктов момент прихода УВ сопровождался ярким светом и другими сопутствующими взрыву проявлениями. В 14 населенных пунктах, расположенных вдоль траектории болида, люди ощутили появление в воздухе запахов похожих на запах серы, пороха после выстрела, или гари. Запахи сохранялись в течение 1—1,5 часов после пролета тела. Жители поселка Еманжелинка, расположенного близко к траектории "болида", сообщили о запахе похожего на после грозовой запах озона. Запахи озона в приземном слое – признак, указывающий на ионизацию атмосферы в приземной области.

В Геофизической обсерватории Института солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской Академии Наук (ГФО ИСЗФ СО РАН) регулярно ведут наблюдения яркости ночного неба. На территории Восточной Сибири расположены Иркутская область, Забайкальский край, Красноярский край, а также Республики Саха, Бурятия, Хакасия и Тыва. После разрушения "болида" в 2013 г. отмечено увеличение яркости в конце февраля начале марта, не характерное для сезонного хода [54]. В Восточной Сибири в первые две ночи (15/16 и 16/17 февраля 2013 г.) ГФО ИСЗФ СО РАН ( = 52° с. ш., = 103° в. д.) отмечено увеличение яркости ночного неба. Увеличение яркости ночного неба для -каналов ( – красный, – зеленый, – синий) составило до 50 % относительно предшествующих ночей. Высокая прозрачность атмосфера и яркости ночного неба наблюдалась 14 февраля (13:01 ) 2013 года. Заметное увеличение яркости неба зарегистрировано после взрыва 15 февраля (13:06 ). В работе высказана идея, что взрыв метеороида "Челябинск" мог вызвать перенос аэрозольного загрязнения в высокие слои атмосферы. Это вызвало увеличение суммарной яркости ночного неба в регионах Восточной Сибири, как и в случае с Тунгусским метеоритом. φ λ RGB R G B UTC UTC

Предположение слабо аргументировано. Исполнение варианта предполагает: траекторию движения воздушных масс в одном направлении в течение 12 часов (при средней скорости 120 км/ч); исключается снижение аэрозольной концентрации до района ГФО в Сибири, на удалении ~ 1450 км от эпицентра. Реалистичность предположения сомнительная. В увеличении яркости следует искать другие причины.

Анализ распределения значений магнитуд, амплитуды колебаний и частот поверхностных волн показал, что эти параметры имеют выраженную азимутальную направленность, соответствующую траектории пролета метеороида [55]. Сейсмические волны события – это производные от воздушного взрыва. В происшествии с ними не все однозначно. Информация о разрушениях стекол зданий и сооружений, вызванных ударной волной, позволяет оценить величину избыточного давления. Разрушения от воздействия УВ достигали примерно 130 километров в длину и 50 километров в ширину [56]. Ориентирование длинной стороны зоны разрушений перпендикулярно линии траектории противоречит гипотезе об эпицентре взрыва метеороида. В статье указан эпицентр взрыва, который находится вблизи поселка Первомайский (координаты: φ = 54,866° с. ш., λ = 61,171° в. д.). Данные, полученные в ходе обследования экспедицией РАН населенных пунктов, отражены на карте Челябинской области. Зоны избыточных давлений подтверждены исследованиями на местах и свидетельскими показаниями. На карте (. 3) [57] обозначены районы с массовой поломкой стекол, оконных проемов и стеклопакетов. Распространение энергии в процессе взрыва происходило не только под линией траектории "болида", а преимущественно по разные стороны от траектории. От взрыва в атмосфере проявление избыточного давления на поверхности земли было таким, что длинная сторона разрушений оказалась не под траекторией метеорита, а протянулась перпендикулярно к ней. По заявлениям ученых, выделение энергии должно было происходить вдоль траектории "болида". Область разрушений после взрыва метеороида имела эллипсоидную форму. Длинная ось направлена перпендикулярно проекции траектории метеороида. Почему ударная волна, распространяясь в однородной среде, демонстрирует анизотропию? В публикациях данный факт ученые констатируют, но причину аномального распространения они не обсуждают. Сила взрыва определялась на основании косвенных данных. Размерность разрушений в различных исследованиях одного порядка. По измеренным на карте расстояниям, наиболее удаленные населенные пункты, где происходило разрушение стекол, находились в 70 км на юго-запад и 80 км на северо-восток от линии проекции траектории на землю. Инструментальные замеры величин избыточного давления на поверхности земли во время падения метеороида не велись. fig

Тунгусский взрыв 30.06.1908 г. оставил много необычных явлений, зарегистрированных инструментально. К ним относятся и барограммы, полученные на обсерваториях, расположенных на территории Великобритании. На шести метеостанциях (Саут-Кенсингтон, Вестминстер, Лейтон, Кембридж, Шепердс-Буш, Питерсфилд) 30.06.1908 г. зафиксирована ударная волна [40. С. 89]. Барограммы английских метеостанций были непонятны до 30-х годов прошлого века. После экспедиций в район катастрофы они были идентифицированы как барические возмущения от произошедшего взрыва. Барограммы от высотных ядерных взрывов оказались похожими на Тунгусский феномен [58]. Отличительной чертой английских барограмм является мощная волна разрежения, следующая за первой волной сжатия. Такой "ямы" авторы [58] не смогли обнаружить на доступных барограммах от ядерных взрывов. Это соответствует сценарию Тунгусского события, как специфического землетрясения с прорывом к земной поверхности глубинных водородно-метановых струй и их последующим высотным подрывом в атмосфере [59, 60].

4. Интерпретации геофизических явлений, связанных с проникновением Челябинского метеорита

Основные события, связанные с разрушением "болида" 15.02.2013 г., развивались на территории Челябинской области. Общая картина происшествия, как будто, хорошо установлена. Движение светящегося тела, называемого болидом, сопровождалось возникновением конденсационного следа. Очевидцы из населенных пунктов, которые разбросаны на 540 км с севера на юг от Нижнего Тагила до города Карталы и на 900—1000 км с запада на восток (от Самары до Тюмени), видели (ощутили) пролетавший болид. Движение светящегося тела, сопровождалось возникновением конденсационного следа. Недалеко от города Челябинск путешествие метеороида закончилось высотным взрывом. После разрушения значительный фрагмент продолжил движение по прежней траектории, с меньшей видимой скоростью. Через несколько минут после вспышки раздался звук громкого взрыва, изначально один мощный, вслед за которым последовала канонада из нескольких менее мощных взрывов [26]. Помимо Челябинска взрывы были слышны в Коркино, Еманжелинске, Копейске, Шеломенцево, Первомайском и в других населенных пунктах. Наиболее удаленное место, откуда было зарегистрировано событие – это города Тюмень (340 км от эпицентра взрыва) и Оренбург (570 км от эпицентра взрыва). Действие ударной волны вызвало повреждения у построек на площади около 6 тыс. км, а также слабое землетрясение. Разрушение объекта сопровождалось сейсмическими волнами, возмущениями в атмосфере, ионосфере и геомагнитном поле. На среднеширотных и авроральных станциях (в области, где происходят полярные сияния) не выявили заметных возмущений в период 00:00—06:00 [34]. 2 UT

По мнению ученых разных стран, разрушение "болида" происходило между пунктами Коркино – Еманжелинск – Первомайский. Пеленг по инфразвуковым сигналам, зарегистрирован целым рядом инфразвуковых станций, что позволяет независимым методом определить местоположение источника возмущений. Из мировой сети станций самой близкой к эпицентру взрыва оказалась инфразвуковая группа 31 (Актюбинск). Расположение станции позволило более детально определять параметры взрыва, сопутствующие явления, записывать и изучить сигнал в широком частотном диапазоне, с большим количеством деталей. После происшествия были рассчитаны направления сигналов и скорость волн, поступивших на инфразвуковую группу 31. IS IS

Азимут направления от группы 31 на эпицентр взрыва составляет ~16°. Слабые сигналы приходили на станцию по азимутам = 180° и = 360° (рис. 6) [31] за 12 минут до события (03:10 ) и в течение 36 минут до поступления инфразвуковых волн от происшедшего взрыва. По мнению авторов публикации, до и после взрыва станция детектировала ветровые помехи (североатлантические микробаромы). Азимут на источник составлял = 300°, а сигналы от газовых факелов Жанажол шли по = 190°. Сигнал от взрыва "болида" вступил на всех восьми каналах станции в 3:48 с относительно небольшой амплитудой в начале. В 3:52 амплитуда сигнала заметно выросла, последовало 5 амплитудных всплесков волн. Шесть цугов волн (рис. 7) [31], поступивших на станцию 31 с 3:52 до 4:01 – это были сигналы от взрывов разрушавшегося над районами Челябинской области тела. В работе отмечают: «Позднее кажущиеся скорости увеличились примерно на 400 м/с и более». Ученые предположили, что эти фазы были преломлены на большей высоте. IS А А UTC А А UTC IS UTC

Сигналы от источников инфразвуковых волн шли на станцию по азимутам 0°, 20°, 30° [31]. Они регистрировались  с 3:48 до 3:54 по азимуту = 360°, а в период времени от 3:58 до 4:04 – по азимуту = 20°. Сигналы шли с азимутов 0—20° и 350° в период времени с 4:04 до 4:11 . Сигналы имели разные групповые скорости. До 3:54 – со скоростью = 0.32 км/с, позже этого времени расчетная скорость на диаграмме достигала v = 0,40—0.42 км/с. С 4:11 до 4:25 сигналы поступают со скоростью и с направлений, которые предшествовали взрыву. В статье пишут, что сигнал ушел от точки взрыва к концу регистрации. В более ранний промежуток времени (с 03:17 до 03:19 ) станцией были зарегистрированы сигналы по азимуту = 120° и = 360° (рис. 6) [31]. На диаграмме (рис. 7) [31] показана максимальная скорость сигналов > 0,5 км/с. Казахстанские станции расположены ближе всех к эпицентру события. В публикации отмечают не типичное распределение направлений и скоростей сигналов: «Произведена парадоксальная регистрация инфразвуковых сигналов сейсмической группой». Большой разброс в найденных значениях азимутов и скоростей ученые объясняют тем, что в области самых низких частот надежного детектирования сигналов не происходит, потому что апертура инфразвуковой группы уже мала. В статье [31] склоняются к мнению, что в области низких частот регистрируются акустико-гравитационные волны. UTC А А UTC v UTC А А v

Изменим картину восприятия и предположим, что взрывались плазменные структуры, протянувшиеся вдоль силовых линий поля. В таком случае разрушение распространилось одновременно и по ширине и по простиранию плазменного тела, Сигналы детектировались из разных географических точек с двух сторон от траектории "болида". К станциям с южной стороны от траектории приближались сигналы, которые смещались на юго-запад вдоль длинной оси плазмоида. В этом случае расстояния от источника сигнала до станции постоянно уменьшалось. При одинаковой скорости прохождения сигналов они поступали несколько ранее. На противоположной стороне от траектории детектируемые сигналы смещались на север, удаляясь от станции. Поэтому время прихода сигналов увеличивалось, что не отражалось на расчетах. Недоразумение с разбросом источников сигналов и акустико-гравитационными волнами, имеет простое объяснение, если рассматривать взрыв не метеороида, а протянувшейся на сотни километров плазменной структуры.

Геофизическая обсерватория «Михнево» () Института динамики геосфер РАН (в 80 км от Москвы на юг) создана для исследования механизмов взаимосвязанных возмущений во внутренних и внешних геосферах Земли. Учеными из обсерватории ( = 54,95° с. ш., = 37,767° в. д), расположенной на расстоянии 1489 км от места взрыва, получен иной результат. В преддверии появления Челябинского "болида",  на среднеширотной обсерватории был зарегистрирован геомагнитный эффект. Наблюдались повышенные вариации магнитного поля. С момента времени 03:07 компонента магнитного поля (рис. 5) [61] росла. С момента времени 03:15 компонента изменялась в отрицательную сторону. Вариация компоненты проявилась в 03:12 и увеличивалась с 03:17 ) до момента вспышки. В это же время компоненты и уменьшались. MHV MHV φ λ UTC В UTC В В UTC В В x x z x y

На зарегистрированы также изменения в электрическом поле Земли. Они охватывают период до и после взрыва Челябинского "болида". Вертикальная компонента напряженности электрического поля () с 02:49 начинает быстро изменяться в сторону положительных значений (Рис. 2) [61]. Максимальная вариация амплитуды напряженности составила Δ ≈ 130 В/м. В 03:11 принимает первоначальное значение, за тем до 03:32 следует подъем. С момента времени 03:32 рост прекращается и до 04:24 идет снижение. Длительность возмущений электрического поля составляет ≈ 57 мин. Резкое изменение электрического поля в сторону положительных значений в работе [61] связывают с входом космического тела в атмосферу Земли. MHV Е UTC Е UTC Е UTC Е UTC t z 1 z z

В 04:35 зарегистрировано начало второго повышения напряженности электрического поля. Возмущение достигает нового максимума (05:03), но меньшей амплитуды (Δ ≈ 40 В/м), после чего компонента напряженности постепенно возвращается к своему обычному состоянию. Парадоксальность ситуации в том, что "метеороида" более часа нет в пространстве, его тело разрушилось. Ученые высказывают предположение, что возмущение Δ (меньшей амплитуды) связано с приходом акустического сигнала, вызванного взрывом болида. Теория физики не описывает случаев изменения напряженности электрического поля Земли, силой акустического сигнала. UTC Е Е 2 2

В день пролета и разрушения Челябинского "болида" на зарегистрировано увеличение атмосферного тока (рис 3) [61]. Графическая зависимость, построенная по данным наблюдений , показывает рост вариации среднеквадратичного отклонения атмосферного тока с 03:13 до 03:30 . После указанного периода времени наступает резкий спад, ток поддерживался близко к минимальному уровню. Непродолжительное затишье (13 мин) прерывается в 03:43 лавинным ростом среднеквадратичного отклонения тока и таким же быстрым снижением (в течение 1—3 мин) до минимума. Начиная с 03:57, амплитуда возмущений снижалась и к 05:45 она приблизилась к стационарному состоянию. MHV MHV UTC

Во время полета и взрыва Челябинского "болида", в обсерваториях «Иркутск» ( = 52,46° с. ш., = 104,4° в. д.) и «Арти» ( = 56,42° с. ш., = 58,52° в. д.), не зарегистрированы какие-либо заметные изменения в магнитограммах длиннопериодных вариаций поля Земли [62]. Высокочувствительные индукционные магнитометры, установленные в обсерваториях ИСЗФ СО РАН Монды ( = 51,4°, = 100,5°) и Норильске ( = 69.3°, = 88,2°), зарегистрировали 15.02.2013 г. геомагнитные пульсации в диапазоне частот 0—30 Гц малых амплитуд (тысячные доли нТл). Ожидаемый геомагнитный эффект на магнитограмме станции Норильск не наблюдался. Учитывая местоположение станции, ученые предполагали, что Z-компонента геомагнитного поля будет иметь отрицательное возмущение на уровне десятков нТл через 850 секунд после события. Записи магнитометров на геомагнитной обсерватории «Паратунка» ( = 53,1° с. ш., = 158,4° в.д.) за 35 минуты до взрыва метеороида показали всплески в вариациях геомагнитного поля в диапазоне частот 0,2—5 Гц в интервале 02:45—02:58 [63]. Возникновение аномалии в вариациях геомагнитного поля в диапазоне частот 0—5 Гц на среднеширотной станции «Монды» и обсерватории «Паратунка» соответствует времени вхождения метеороида в плазмосферу Земли [62]. По мнению авторов публикации, причиной возникновения шумового всплеска на спокойном геомагнитном фоне, могли быть процессы, возникающие при взаимодействии метеороида с плазменной сферой Земли. Чтобы пролететь со скоростью = 15—30 км/с расстояние 25484—31855 км в плазмосфере и достичь Земли, метеороиду потребуется время от 15 до 36 минут. Подобная интерпретация как будто позволяет объяснить вариации геомагнитного поля в диапазоне частот 0.2—5 Гц за 35 минут до взрыва метеороида. В предположении определенно содержится натяжка. Приближение объекта к месту взрыва не отражалось на вариациях поля, они не превышали обычного фона. На близлежащих к эпицентру -станциях были зарегистрированы [62] возмущения полного электронного содержания через 14 мин после взрыва. Длительность возмущений составляла 15 мин. От точки взрыва они распространялись в атмосфере радиально, со скоростью близкой к скорости звука (320—360 м/с), на расстояние 500—600 км [27]. φ λ φ λ φ λ φ λ φ λ UTC v GPS

Выскажем альтернативную точку зрения. Вариации напряженности магнитного поля Земли мы связываем с током плазменных зарядов, протекавшим по глобальной цепи в атмосфере и земной коре. Вокруг тока образуется магнитное поле. Действие токов и зарядов плазменных структур изменяет первоначальную конфигурацию электрического и магнитного полей. Обсерватория «Паратунка» (Камчатка) располагалась на большом удалении от линий тока ГЭЦ, создаваемых плазменными зарядами. Поэтому приборы регистрировали в основном шумы. С приближением плазмоида к поверхности земли, увеличивалась сила тока в ГЭЦ и напряженность электрического поля (Δ ≈ 130 В/м) между ними. По окончанию взрыва и рекомбинации плазменных зарядов изменяется расстановка сил поля вокруг уцелевшей половины плазмоида. Оставшаяся целой половина плазмоида, находилась на большем удалении от поверхности земли. Поэтому после восстановление ГЭЦ, происходило локальное  увеличение напряженности, но на меньшую величину (Δ ≈ 40 В/м). Е Е 1 2