Solnechno-Zemnaya Fizika Solnechno-Zemnaya Fizika Солнечно-земная физика 2712-9640 38144 10.12737/szf-64202012 Результаты исследований Results of current research Результаты исследований Earthquakes and geomagnetic disturbances Землетрясения и геомагнитные возмущения Гульельми Анатолий Владимирович Guglielmi Anatol Vladimirovich guglielmi@mail.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Клайн Борис Ицикович Klain Boris Icikovich klain@borok.yar.ru

доктор физико-математических наук;

doctor of physical and mathematical sciences;

 Куражковская Надежда Андреевна Kurazhkovskaya Nadezhda Andreevna knady@borok.yar.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН Москва Россия Schmidt Institute of Physics of the Earth, RAS Moscow Russian Federation Геофизическая обсерватория «Борок» ИФЗ РАН Борок Россия Borok Geophysical Observatory of IPE RAS Borok Russian Federation Геофизическая обсерватория «Борок» ИФЗ РАН Борок Россия Borok Geophysical Observatory of IPE RAS Borok Russian Federation 6 4 93 98 https://naukaru.ru/en/nauka/article/38144/view

Статья посвящена проблеме связи землетрясений с геомагнитными явлениями. Экспериментальное исследование произведено методом, в основе которого лежит, во-первых, выделение экстремально спокойных и возмущенных периодов в состоянии геомагнитного поля и, во-вторых, описание сейсмической активности с помощью индекса, названного авторами глобальной суточной магнитудой (GDM). Путем анализа каталога землетрясений NEIC Геологической службы США за 20-летний период с 1980 по 1999 г. показано, что планетарная активность землетрясений в экстремально спокойных геомагнитных условиях заметно выше, чем в возмущенных условиях. Обнаруженная тенденция к повышению сейсмической активности в экстремально геомагнитно-спокойные периоды косвенно подтверждается анализом 35 землетрясений с магнитудой 8 и выше, произошедших в 1980–2019 гг. Удалось обнаружить, что в экстремально спокойных геомагнитных условиях заметно повышена вероятность возникновения сильных землетрясений. Результат качественно подтверждает предположение об изменении режима сейсмической активности вследствие воздействия переменных магнитных полей на пластичность горных пород.

The article addresses the problem of the connection of earthquakes with geomagnetic phenomena. We have carried out an experimental study using a method based, firstly, on the separation of periods of geomagnetic activity into extremely quiet and disturbed, and, secondly, on the description of seismic activity with an index called the global daily magnitude (GDM). By analyzing the NEIC earthquake catalog of the US Geological Survey over a 20-year period from 1980 to 1999, we have shown that the planetary activity of earthquakes under extremely quiet geomagnetic conditions is noticeably higher than under disturbed conditions. The detected tendency for seismic activity to increase in extremely quiet periods of geomagnetic activity has indirectly been confirmed by the analysis of 35 earthquakes with magnitude 8 and higher, which occurred on Earth from 1980 to 2019. We have found that in extremely quiet geomagnetic conditions, the probability of the occurrence of strong earthquakes is noticeably higher. The result qualitatively confirms the assumption of a change in the regime of seismic activity due to the influence of alternating magnetic fields on the ductility of rocks.

 сейсмология геомагнетизм закон Гутенберга—Рихтера магнитные бури магнитопластичность ансамбль землетрясений статистическая сумма энтропия seismology geomagnetism Gutenberg-Richter law magnetic storms magnetoplasticity earthquake ensemble statistical sum entropy

Бучаченко А.Л. Микроволновoе стимулирование дислокаций и магнитный контроль очага землетрясения // УФН. 2019. Т. 189. С. 47-54. DOI: 10.3367/UFNr.2018.03.038301. Atmospheric and Ionospheric Electromagnetic Phenomena Associated with Earthquakes. Tokyo, Terra Scientific Publishing Company, 1999, 996 p. Ван дер Варден Б.Л. Математическая статистика. М.: Издательство иностранной литературы, 1960. 434 с. Bauer L.A. Magnetograph records of earthquakes with special reference to the San Francisco earthquake of April 18, 1906. Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1906, vol. XI, pp. 135-144. DOI: 10.1029/TE011i003p00135. Гульельми А.В. Пондеромоторные силы в коре и в магнитосфере Земли // Физика Земли. 1992. № 7. С. 35-39. Buchachenko A.L. Microwave stimulation of dislocations and the magnetic control of the earthquake core. Physics-Uspekhi. 2019, vol. 62, no. 1, pp. 46-53. DOI: 10.3367/UFNe. 2018.03.038301. Гульельми А.В. Ультранизкочастотные электромагнитные волны в коре и в магнитосфере Земли // УФН. 2007. Т. 177, № 12. С. 1257-1276. DOI: 10.3367/UFNr. 0177.200712a.1257. Chetyrkin E.M., Kalikhman I.L. Veroyatnost’ i statistika [Probability and Statistics]. Moscow, Financy i statistika Publ., 1982, 319 p. (In Russian). Гульельми А.В. Закон Омори (из истории геофизики) // УФН. 2017. Т. 187, № 3. С. 343-348. DOI: 10.3367/UFNr. 2017.01.038039. Davison Ch. The Founders of Seismology. Cambridge, University Press, 1927, pp. 203-223. Гульельми А.В. История становления сейсмоэлектродинамики // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 1. С. 5-20. DOI: 10.21455/std2019.1-1. Eleman F. The response of magnetic instruments to earthquake waves. J. Geomag. Geoelectr. 1966, vol. 18, no. l, pp. 43-72. DOI: 10.5636/jgg.18.43. Гульельми А.В. О связи между землетрясениями и геомагнитными возмущениями // Геофизические исследования. 2020. Т. 21, № 2. С. 79-84. DOI: 10.21455/gr2020.2-6. Fainberg E.B., Avagimov A.A., Zeigarnik V.A., Vasil’eva T.A. Generation of heat flows in the Earth's interior by global geomagnetic storms. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2004, vol. 40, no. 4, pp. 315-322. Гульельми А.В., Завьялов А.Д. Закон Омори: к 150-лет-нему юбилею Фусакичи Омори // Вулканология и сейсмология. 2018. № 5. С. 67-72. DOI: 10.1134/S0203030618050048. Guglielmi A.V. Ponderomotive forces in the crust and magnetosphere of the Earth. Fizika Zemli [Izvestiya, Physics of the Solid Earth]. 1992, no. 7, pp. 35-39. (In Russian). Гульельми А.В., Клайн Б.И. О воздействии Солнца на сейсмичность Земли // Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6, № 1. С. 51-62. DOI: 10.12737/szf-61202010. Guglielmi A.V. Elastomagnetic waves in a porous medium. Physica Scripta. 1992, vol. 46, pp. 433-434. Калашников А.Г., Капица С.П. Магнитная восприимчивость горных пород при упругих напряжениях // Докл. АН СССР. 1952. Т. 86, № 3. С. 521-523. Guglielmi A.V. Ultra-low-frequency electromagnetic waves in the Earth’s crust and magnetosphere. Physics-Uspekhi. 2007, vol. 50, no. 12, pp. 1197-1216. DOI: 10.1070/ PU2007v050n12ABEH006413. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985. 264 с. Guglielmi A.V. Omori's law: a note on the history of geophysics. Physics-Uspekhi. 2017, vol. 60, no. 3, pp. 319-324. DOI: 10.3367/UFNe.2017.01.038039. Куражковская Н.А. Глобальная возмущенность магнитосферы Земли и ее связь с космической погодой. Солнечно-земная физика. 2020. Т. 6, № 1. С. 51-62. DOI: 10.12737/szf-61202005. Guglielmi A.V. History of formation of the seismoelectrodynamics. Nauka i tekhnologicheskie razrabotki [Science and Technological Developments]. 2019, vol. 98, no. 1, pp. 5-20. [Special issue “Methodological Aspects of the Application of Electromagnetic Methods in Geophysical Research”]. DOI: 10.21455/std2019.1-1. (In Russian). Орлов А.П. Землетрясения и их соотношения с другими явлениями природы. Казань, 1887. 170 с. Guglielmi A.V. On the relationship between earthquakes and geomagnetic disturbances. Geofizicheskie issledovaniya [Geophys. Res.]. 2020, vol. 21, no. 2, pp. 79-84. DOI: 10.21455/gr2020.2-6. (In Russian). Собисевич Л.Е., Канониди К.Х., Собисевич А.Л. Наблюдения УНЧ геомагнитных возмущений, отражающих процессы подготовки и развития цунамигенных землетрясений // Докл. РАН. 2010. Т. 435, № 4. С. 1-6. Guglielmi A.V., Klain B.I. Global magnitude of the earthquakes. Arxiv. 2019. arXiv:1909.00879v1. https://arxiv.org/ abs/1909.00879v1. (accessed June 6, 2020). Соболев Г.А. Основы прогноза землетрясений. М.: Наука, 1993. 312 с. Guglielmi A.V., Klain B.I. Effect of the Sun on Earth’s seismicity. Solar-Terr. Phys. 2020, vol. 6, no. 1, pp. 89-92. DOI: 10.12737/stp-61202010. Соболев Г.А., Закржевская Н.А., Харин Е.П. О связи сейсмичности с магнитными бурями // Физика Земли. 2001. № 11. С. 62-72. Guglielmi A.V., Zavyalov A.D. The Omori law: The 150-year birthday jubilee of Fusakichi Omori. J. Volcanolog. Seismol. 2018, vol. 12, no. 5 pp. 353-358. DOI: 10.1134/ S0742046318050044. Соболев Г.А., Закржевская Н.А., Мигунов И.Н. и др. Влияние магнитных бурь на низкочастотный сейсмический шум // Физика Земли. 2020. № 3. С. 3-28. DOI: 10.31857/ S0002333720030096. Hattori K. ULF Geomagnetic changes associated with large earthquakes. TAO. 2004, vol. 15, no. 3, pp. 329-360. Страхов В.Н., Савин М.Г. Об управлении сейсмической активностью // Геофизический журнал. 2013. Т. 35, № 6. С. 3-9. Kalashnikov A.G., Kapitsa S.P. Magnetic susceptibility of rocks at elastic stresses. Doklady Akademii nauk SSSR [Doklady of the Academy of Sciences of the USSR]. 1952, vol. 86, no. 3, pp. 521-523. (In Russian). Тарасов Н.Т. Влияние сильных электромагнитных полей на скорость сейсмотектонических деформаций // Докл. РАН. 2010. Т. 433:5. С. 689-692. DOI: 10.1134/s1028334x10080210. Kasahara K. Mekhanika zemletryasenii [Earthquake Mechanics]. Moscow, Mir Publ., 1985, 264 p. (In Russian). (English edition: Kasahara K. Earthquake Mechanics. Cambridge University Press, 1981. 284 p.) Файнберг Э.Б., Авагимов A.A., Зейгарник В.А., Васильева Т.А. Генерация тепловых потоков в недрах Земли мировыми геомагнитными бурями // Физика Земли. 2004. № 4. С. 54-62. Kurazhkovskaya N.A. Global disturbance of Earth’s magnetosphere and its connection with space weather. Solar-Terr. Phys. 2020, vol. 1, no. 1, pp. 41-49. DOI: 10.12737/stp-61202005. Четыркин Е.М., Калихман И.Л. Вероятность и статистика. М.: Финансы и статистика, 1982. 319 с. Mascart M. On magnetic effects of earthquakes. C.R. Acad. Sci. Paris, 1887, vol. CLV, pp. 607-608. (In French). Atmospheric and Ionospheric Electromagnetic Phenomena Associated with Earthquakes. Tokyo: Terra Scientific Publishing Company, 1999. 996 p. Mogi K. Earthquake Prediction. Tokio, Academic Press, 1985, 355 p. Bauer L.A. Magnetograph records of earthquakes with special reference to the San Francisco earthquake of April 18, 1906 // Terrestrial Magnetism and Atmospheric Electricity. 1906. V. XI. P. 135-144. DOI: 10.1029/TE011i003p00135. Nagata T. Basic magnetic properties of rocks under the effect of mechanical stresses. Tectonophysics. 1970, vol. 9, no. 2-3, pp. 167-195. Davison Ch. The Founders of Seismology. Cambridge: University Press, 1927. P. 203-223. Orlov A.P. Zemletryaseniya i ikh sootnosheniya s drugimi yavleniyami prirody [Earthquakes and Their Relationships with Other Natural Phenomena]. Kazan, 1887, 170 p. (In Russian). Eleman F. The response of magnetic instruments to earthquake waves // J. Geomag. Geoelectr. 1966. V. 18, N l. P.43-72. DOI: 10.5636/jgg.18.43. Sobisevich L.E., Kanonidi K.K., Sobisevich A.L. Observations of ultra-low-frequency geomagnetic disturbances reflecting the processes of the preparation and development of tsunamigenic earthquakes. Doklady. Earth Sciences. 2010, vol. 435, pp. 627-632. DOI: 10.1134/S1028334X10120160. Guglielmi A.V. Elastomagnetic waves in a porous medium // Physica Scripta. 1992. V. 46. P. 433-434. Sobolev G.A. Osnovy prognoza zemletryasenii [Fundamentals of Earthquake Prediction]. Moscow, Nauka Publ., 1993, 312 p. (In Russian). Guglielmi A.V., Klain B.I. Global magnitude of the earthquakes // Arxiv. 2019. arXiv:1909.00879v1. https://arxiv.org/ abs/1909.00879v1 (дата обращения 6 июня 2020 г.). Sobolev G.A., Zakrzhevskaya N.A., Kharin E.P. On the relation between seismicity and magnetic storms. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2001, vol. 37, no. 11, pp. 917-927. Hattori K. ULF Geomagnetic changes associated with large earthquakes // TAO. 2004. V. 15, N 3. P. 329-360. Sobolev G.A., Zakrzhevskaya N.A., Migunov I.N., Sobolev D.G., Boiko A.N. Effect of magnetic storms on low-frequency seismic noise. Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2020, vol. 56, no. 3, pp. 291-315. Mascart M. Sur les effets magnetiques des tremblements de terre // C.R. Acad. Sci., Paris, 1887. V. CLV. P. 607-608. Strakhov V.N., Savin M.G. On the management of seismic activity. Geofizicheskii Zhurnal [Geophysical Journal]. 2013, vol. 35, no. 6, pp. 3-9. (In Russian). Mogi K. Earthquake prediction. Tokio: Academic Press, 1985. 355 p. Tarasov N.T. Influence of strong electromagnetic fields on the seismotectonic strain rate. Doklady Earth Sciences. 2010, vol. 433, Part 2, pp. 1088-1091. DOI: 10.1134/S1028334X 10080210. Nagata T. Basic magnetic properties of rocks under the effect of mechanical stresses // Tectonophysics. 1970. V. 9, N 2-3. P. 167-195. Van der Varden B.L. Matematicheskaya statistika [Mathematical Statistics]. Moscow, Izdatel’stvo inostrannoi literatury, 1960, 434 p. (In Russian). (English edition: Van der Waerden B.L. Mathematical Statistics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1969, 371 p.) URL: http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (дата обращения 30 января 2020 г.) URL: http://swdcwww.kugi.kyoto-u.ac.jp/index.html (accessed January 30, 2020) URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes (дата обращения 12 марта 2020 г.) URL: https://earthquake.usgs.gov/earthquakes (accessed March 12, 2020).