Землетрясение – наверное, самая страшная из природных катастроф. В 2018 г. был опубликован отчёт Управления ООН по уменьшению опасности бедствий (United Nations Office for Disaster Risk Reduction, UNDRR). Согласно этому отчету, экономические потери за последние двадцать лет из-за природных катастроф увеличились в полтора раза. На 563 землетрясения (1998–2017 гг.) и связанные с ними цунами пришлось 56% от общего числа погибших от природных катастроф, или 747 234 погибших.

Самые сильные землетрясения согласно данным Национального центра геофизических данных (National Geophysical Data Center, NGDC) за период 1900–2019 гг. представлены в табл. 1.

Табл. 1. Сильнейшие землетрясения за период 1900–2019 гг.

Землетрясение 11 марта 2011 года магнитудой (M) 9.1 было самым крупным из зарегистрированных в Японии и четвёртым по величине землетрясением в мире с 1900 года. Оно вызвало цунами, в результате которого погибли почти 16 тыс. человек и произошла авария на АЭС Фукусима. Землетрясение 26 декабря 2004 г. магнитудой 9.1 вблизи северной Суматры и сопутствующее ему сильнейшее цунами стало причиной гибели почти 230 тыс. человек.

Но эффект от землетрясений не ограничивается человеческими и\или экономическими потерями. Землетрясения изменяют распределение массы Земли. Расчёты Ричарда Гросса из Лаборатории реактивного движения (NASA, Пасадена, Калифорния) показали, что землетрясение в Японии 2011 г. могло сместить положение оси, вокруг которой уравновешена масса Земли, примерно на 17 см и ускорить вращение Земли, сократив продолжительность суток примерно на 1.8 мкс. Однако, к счастью, это не катастрофический эффект. Продолжительность суток увеличивается и уменьшается в течение года примерно в 550 раз больше, чем изменения, вызванные японским землетрясением. Положение оси меняется примерно на 1 м в течение года или почти в шесть раз больше, нежели то изменение, которое могло вызвать землетрясение в Японии.

На рис. 1 представлено распределение землетрясений M > 5 по земному шару за 2000–2019 гг. Хорошо видно, что максимальное количество землетрясений сосредоточено вдоль определённых линий. Эти линии, характеризующиеся повышенной сейсмической, вулканической и тектонической активностью, находятся на границах литосферных плит, из которых состоит верхний слой твёрдой оболочки Земли.

На фоне огромного количества землетрясений, происходящих в Тихом океане, Индонезии или Южной Америке, Европа выглядит относительно спокойной. Однако и здесь происходят землетрясения, хотя и не такие сильные. В результате землетрясений в Европе за 2000–2017 гг. погиб 701 и пострадало 257303 человека. Самыми опасными с точки зрения землетрясений в Европе считаются Италия и Греция.

Из анализа землетрясений за 1973–2019 гг. (рис. 2) видно, что жителям Украины не стоит опасаться сильных землетрясений, однако землетрясение в зоне Вранча[2] (даже магнитудой M  = 5.6) может затронуть значительную часть территории Украины. В качестве примера можно привести землетрясения, которые автор лично ощущалa в Киеве (табл. 2).

Табл. 2. Землетрясения в зоне Вранча, затронувшие Киев (1973–2019 гг.)

Возможность предсказать приближающееся землетрясение и, тем самым, уменьшить возможный ущерб от него является актуальнейшей задачей на сегодняшний день.

Мы попробуем выявить связь между солнечной активностью и возникновением землетрясений. В качестве основной характеристики солнечной активности мы использовали числа Вольфа (ежедневные, среднемесячные и среднегодовые) за период с 1900 г. по 2019 г. Для анализа землетрясений за период 1900–2019 гг. использовались данные Геологической службы США (англ. United States Geological Survey, USGS).

Солнечный цикл и землетрясения. Прежде всего, оценим, связана ли солнечная активность с самыми мощными и разрушительными землетрясениями, повлекшими за собой многочисленные человеческие жертвы. Для этого на график с ежемесячными числами Вольфа, характеризующими солнечную активность, мы нанесли количество жертв от землетрясений. Хорошо видно, что убийственные землетрясения случаются в разные фазы солнечного цикла – в эпоху роста солнечной активности (2010 г. – Гаити, 1935 г. – Пакистан) и в эпоху её спада (2004 г. – Индонезия, 1920 г. – Китай), в максимуме (1948 г. – Туркменистан, 1927 г. – Китай) и в минимуме (2008 г. – Китай, 1923 г. – Япония) солнечной активности.

Возможно, если и нет глобальной связи между солнечной цикличностью и землетрясениями, то можно найти увеличение или уменьшение количества землетрясений в какой-то из периодов солнечного цикла? Выберем в каждом цикле солнечной активности участки, соответствующие росту активности (увеличение количества солнечных пятен), максимуму, спаду и минимуму. В каждом цикле длина таких участков будет разной, т.к. каждый цикл имеет свою протяженность во времени. Представим солнечный цикл в виде синусоиды и нанесём на этот график количество землетрясений за 11 циклов солнечной активности, усреднённые по каждой из фаз цикла. Результаты для землетрясений М > 7 для 1902–2019 гг. показаны на рис. 4. На фазе роста, когда количество солнечных пятен увеличивается, количество землетрясений уменьшается.

Солнечные вспышки, магнитные бури и землетрясения. Солнечная вспышка – самое мощное проявление активности Солнца. Вспышки охватывают все слои солнечной атмосферы – фотосферу, хромосферу и корону Солнца. Мы уже сталкивались с последствиями мощных солнечных вспышек. Так, в мае 1967 г. солнечная вспышка и выброс корональной массы привели к отключениям радиосвязи. Это вызвало особенно значительные нарушения коммуникаций, особенно военных, и ознаменовало начало значительных инвестиций США в мониторинг космической погоды, которые продолжаются и по сей день. Самая сильная вспышка на Солнце балла X28 произошла во вторник 4 ноября 2003 года, интенсивность её рентгеновского излучения в максимуме составляла 28×10⁻⁴ Вт/м². К счастью, эта вспышка произошла на лимбе и практически не затронула Землю. Тем не менее, она привела к 90-минутному отключению электроэнергии в Швеции.

За время прохождения активной области по диску Солнца может происходить несколько десятков вспышек различной мощности. За это же время на Земле происходит несколько десятков/сотен землетрясений различных магнитуд. Но если даже солнечную вспышку и землетрясение разделяет короткий промежуток времени, это не означает, что одно вызвало другое. Если вспышки являются спусковым механизмом для землетрясения, то увеличение вспышечной активности должно привести к увеличению количества землетрясений. Т.е. через определённый промежуток времени после каждой мощной солнечной вспышки должно увеличиваться количество землетрясений. Однако этого не происходит – количество землетрясений может возрасти через 28 дней после вспыщки, через 12, 7 или 1 день, либо вообще не изменится.

Землетрясения происходят в любое время суток, любой день недели, зимой и летом. Но, возможно, есть такое время, когда вероятность землетрясения выше? Построив зависимость количества землетрясений от местного времени, мы получили неожиданные результаты. В частности, в ночное время происходит на ~10% землетрясений больше, чем в дневное, кроме того, наблюдается некоторое увеличение количества землетрясений после полудня. Возможно, это связано с изменением температуры в течение дня. Кроме того, количество землетрясений за ~4 часа до восхода Солнца увеличивается на 5% относительно среднего значения.

Интересным является также изменение количества землетрясений в течение года (рис. 5). Увеличение количества землетрясений в апреле–мае для северного полушария сопровождается падением количества землетрясений в южном полушарии, а в сентябре картина прямо противоположная. Так же прослеживается зависимость от взаимного расположения Земли и Солнца. Вблизи точки афелия[3] количество землетрясений возрастает, вблизи точки перигелия[4] – падает. Наблюдается также увеличение количества землетрясений вблизи точек равноденствий в южном полушарии.

Очень часто выводы о связи землетрясений и каких-либо проявлений солнечной активности делаются на основе одного–двух событий с той или другой стороны. Мы старались рассмотреть как можно большее количество землетрясений. Как следует из наших исследований, при анализе возможных связей между солнечной активностью и землетрясениями необходимо привлекать как можно более полные данные. Но, чем больше данных мы анализируем, тем более слабой кажется эта связь.

Таким образом, в настоящее время не существует статистически значимых зависимостей между солнечной активностью (включая её солнечно-земные проявления) и возникновением землетрясений. И хотя нельзя окончательно отвергнуть гипотезу о солнечном механизме запуска землетрясений, пока он явно не прослеживается.

Что касается долговременных и, особенно, кратковременных прогнозов землетрясений, то нам кажется, что делать их на основе данных о солнечной активности неоправдано.

И.Э. Васильева, кандидат физико-математических наук, Главная астрономическая обсерватория НАН Украины

[1] Магнитуда – величина, характеризующая энергию, выделившуюся при землетрясении в виде сейсмических волн, определяется по сейсмограммам. Максимальная магнитуда – 9.5. Шкалу магнитуд не следует путать со шкалой интенсивности землетрясений, которая основана на наземных проявлениях землетрясения.
[2] Зона Вранча – уезд Вранча (Румыния) – сейсмически активная зона, расположенная на участке стыковки Южных (Румыния) и Восточных (Украина) Карпат.
[3] Наиболее удалённая от Солнца точка орбиты Земли.
[4] Ближайшая к Солнцу точка орбиты Земли.