Новини України
Підбірка новин з українських джерел
Вчені довели зв’язок між сонячними плямами та землетрусами
На такій динамічній планеті, як Земля, чинники змін легко можуть залишитися непоміченими – але вчені встановили та дослідили несподіваний зв’язок між Сонцем та нашою планетою.
Сонячні плями, а отже, і сонячна активність, викликають сейсмічну активність. До такого висновку дійшла команда на чолі з комп’ютерним науковцем Матеусом Енріке Жункейра Салданья з Університету Цукуби в Японії. Їхнє нове дослідження розкриває механізм цього зв’язку.
«Сонячне тепло спричиняє зміни температури атмосфери, які, у свою чергу, можуть впливати на властивості гірських порід і рух підземних вод», — пояснює Жункейра Салданья.«Такі коливання можуть зробити породи крихкішими та схильнішими до розтріскування, наприклад – а зміни у кількості опадів та танення снігу можуть змінювати тиск на межі тектонічних плит. Хоча ці фактори, ймовірно, не є основними рушіями землетрусів, вони все одно можуть відігравати роль, що допоможе прогнозувати сейсмічну активність».
На Землі відбувається багато процесів. Наша планета має пластичну внутрішню структуру, вкрита корою, поділеною на окремі ділянки, та активну погодну систему. Існує чимало потенційних тригерів, які можуть спричинити тектонічні зрушення, що ведуть до землетрусів.
Ми досі не дуже добре вміємо прогнозувати сейсмічну активність. Занадто багато змінних, а процес, що призводить до поштовху або землетрусу, є довгим і складним.Проте, розуміння таких тригерів може допомогти краще оцінювати ймовірність землетрусів та стежити за ранніми попереджувальними ознаками.
Жункейра Салданья та його колега, прикладний математик Йошіто Хірата з Університету Цукуби, ще у 2022 році виявили кореляцію між сонячною активністю та землетрусами. Проте залишалося незрозумілим, чому саме це відбувається.
Одна з гіпотез полягала у тому, що справа в теплових процесах.Активність сонячних плям змінюється у циклічному режимі, пов’язаному зі зміною полярності магнітного поля Сонця. Під час сонячного максимуму, коли відбувається ця зміна, активність Сонця сягає піку. Збільшення сонячного випромінювання через спалахи та інші явища спричиняє незначне підвищення температури – приблизно на 0,1-0,2 градуса Цельсія.
У наступних дослідженнях Жункейра Салданья, Хірата та їхні колеги детальніше вивчили зв’язок із температурою. Вони додали до своєї моделі дані про активність сонячних плям та температурні показники поверхні Землі, провели математичне та комп’ютерне моделювання, щоб встановити кореляцію.
Результати показали, що врахування температури поверхні підвищило точність прогнозів землетрусів – особливо для неглибоких землетрусів, які виникають у верхній частині земної кори, а не глибоко в мантії.
Оскільки саме цей шар найбільше піддається впливу атмосферної температури та водного циклу, це логічно пояснює, чому зміни найбільше впливають саме на верхню кору, зазначають дослідники.
Це відкриття підкреслює, наскільки складною є наша планета та наскільки тісно вона пов’язана з Сонцем. А також додає ще один інструмент до набору змінних, які слід враховувати у моделях прогнозування землетрусів.
«Це надзвичайно цікава перспектива», — каже Жункейра Салданья. «Ми сподіваємося, що наше дослідження допоможе побачити ширшу картину факторів, які провокують землетруси».
Результати дослідження були опубліковані в Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science.
Пов'язані матеріали
Землетруси можуть спричиняти масові жертви та руйнування, тому надійне прогнозування залишається глобальним пріоритетом. Теплові фактори можуть впливати на сейсмічну активність, роблячи точні прогнози важливими для своєчасної евакуації. Проте багато аспектів поведінки землетрусів досі залишаються загадковими.
Чи може сонячне тепло впливати на землетруси?
Зрушення тектонічних плит та накопичення напруження зазвичай є основними причинами цих явищ. Однак деякі дослідники вважають, що сонячне тепло також може відігравати певну роль у цьому процесі. Ця ідея привернула увагу завдяки дослідженням Матіуса Енріке Жункейра Салданья з Університету Цукуба та Національного інституту передової науки та технологій (AIST) у Японії.
У новому проєкті Салданья та його колеги вивчали, як коливання сонячної активності можуть змінювати температуру поверхні Землі, що впливає на умови в земній корі. Коливання температури можуть впливати на крихкість порід, особливо у верхніх шарах земної кори. Хоча зміни температури самі по собі навряд чи здатні викликати потужні землетруси, вони можуть посилювати напруження в регіонах, які вже перебувають у критичному стані.
Теплові зміни можуть спричиняти землетруси
Науковці також припускають, що просочування води може змінювати локальний тиск. Дощі, танення снігу та інші сезонні фактори можуть збільшувати або зменшувати напруження уздовж розломів, сприяючи утворенню або розширенню тріщин у земній корі. Атмосферні температури також можуть змінювати підземний водообіг, що впливає на рівень напруження в тектонічних зонах.
Деякі дослідження вивчали взаємозв’язок між Сонцем, Місяцем і внутрішніми процесами Землі. Найбільше уваги зазвичай приділяють гравітаційним силам і електромагнітним коливанням, однак сонячне тепло може додати нову перспективу до розуміння сезонних та регіональних змін у сейсмічній активності. Хоча основною причиною землетрусів залишаються тектонічні рухи, незначні впливи можуть накопичуватися протягом геологічних періодів. Багато землетрусів не мають чіткої «головної» причини, тому кожен фактор заслуговує на увагу.
Приховані сигнали в сейсмічній активності
Зв’язок між тепловими змінами та землетрусами важко виявити. Невеликі сейсмічні поштовхи часто залишаються непоміченими, але вони можуть дати корисні дані про реакцію земної кори на зміни навколишнього середовища. Наприклад, потужний землетрус магнітудою 9.0 у Тохоку (2011) показав обмеження сучасних методів прогнозування. Навіть якщо сонячне тепло лише трохи покращить моделі прогнозування, це може стати рятівним фактором для вразливих регіонів.
Щоб виявити цей вплив, науковці збирають дані з різних регіонів та зіставляють їх із записами про сонячну активність, шукаючи стабільні закономірності між температурними змінами та частотою землетрусів.
Покращення прогнозування землетрусів
Методи прогнозування зазвичай ґрунтуються на аналізі механіки розломів, історичних даних та накопичення напруження. Деякі регіони мають детальніші сейсмічні записи, що допомагає уточнити математичні моделі. Включення теплових факторів може зробити ці моделі точнішими. Локальні температурні сплески можуть бути сигналом змін у стабільності гірських порід, особливо для поверхневих землетрусів, які залежать від теплових процесів у верхніх шарах Землі.
Більш точний прогноз не означає передбачення конкретного дня землетрусу, але він може зменшити невизначеність щодо наступних тижнів або місяців, що дасть місцевій владі додатковий інструмент для підготовки до можливих катастроф.
Сонячне тепло та сейсмічна активність
«Сонячне тепло змінює температуру атмосфери, що, у свою чергу, впливає на такі фактори, як властивості порід і рух підземних вод», — пояснює Салданья.
Сонячне тепло саме по собі не є основним рушієм сейсмічних процесів, але воно може відігравати додаткову роль. Ці коливання можуть змінювати поведінку розломів, особливо якщо вони перебувають на межі зсуву. Навіть невеликі зміни в тиску можуть визначити, чи накопичена енергія вивільниться через кілька днів або через роки.
«Це захопливий напрямок досліджень, і ми сподіваємося, що наша робота проллє світло на більш загальну картину причин землетрусів», — додає Салданья.
Розширений погляд на сейсмічний ризик
Сучасний підхід до прогнозування землетрусів враховує воду, температуру та накопичення напруження. Поєднання цих факторів може допомогти виявити нові сигнали, які стандартні тектонічні моделі могли проігнорувати. Тісніша співпраця з кліматологами та гідрологами може зміцнити прогнозування землетрусів. Регіони, де відбуваються різкі зміни рівня опадів або танення снігу, можуть відчувати додаткове напруження на розломах, що пов’язано з тепловими процесами, які вивчає команда Салданьї.
Деякі експерти залишаються обережними, підкреслюючи, що тектонічні рухи завжди будуть основною причиною землетрусів. Проте вони також визнають, що жоден фактор не пояснює всі землетруси, тому дослідження температурних впливів може дати нове розуміння. Для громад, що живуть поблизу активних розломів, навіть невелике покращення точності прогнозів може стати важливим фактором.
Сонячні сигнали можуть допомогти краще зрозуміти поведінку мілких сейсмічних зон, де зміни в цілісності гірських порід можуть пришвидшити або сповільнити цикли землетрусів.
Дослідження опубліковане в журналі Chaos.