Глава 2. Характер и средства глобальных воздействий

 

Набор искусственных глобальных воздействий на геокосмос и нижние оболочки является основополагающим в экспансии техносферы. Исключительно энергоемкие и крупномасштабные события этого направления пока не имеют экологической оценки, и не создана исследовательская структура по выявлению последствий в виде общих геолого-геофизических откликов. Свидетельством этому может служить перечень проблем, обеспокоивших мировую общественность.

Глобальные воздействия на земные оболочки уместно подразделить на следующие виды:

1) взрывы ядерных зарядов, общая радиоактивность;

2) ракетные пуски и космический мусор;

3) электромагнитные воздействия;

4) ресурсная добыча полезных ископаемых.

Конструирование процессов технического прогресса и создание техносферы осуществляется в направлении наращивания энерго- и массоемкости на элементарный процесс созидания искусственной среды. Это особенно ярко прослеживается на эпизодах глобальных воздействий. Кроме того, подобные эпизоды имеют длинный период (иногда годы и десятилетия) релаксации среды и, как правило, с необратимыми последствиями. Результатами энергоемких процессов преднамеренных воздействий на оболочки Земли являются повсеместные снижения естественного уровня и разнообразия естественных закономерностей геолого-геофизической среды [9, 22, 34, 44, 53, 61, 128, 129].

2.1. Ядерные взрывы, радиоактивность, последствия

С тех пор как огромная серия ядерных взрывов и атомная энергетика получили практическую "прописку" в спектре человеческой деятельности, видимо, навсегда изменилась радиационная карта планеты Земля. Причем это изменение адресуется не только горизонтальному размещению радиоактивных элементов, но и их вертикальному распределению. Дело в том, что необратимые изменения в ионосфере, произошедшие из-за серии высотных взрывов, видоизменили физико-химическое качество верхней атмосферы [2, 22, 25, 53, 94, 100, 103, 153, 159] и естественная ее радиоактивность существенно повысилась. Мы не будем касаться всего информационного пласта о техногенной модификации радиационных полей на планете, а лишь дадим краткий эколого-ориентированный перечень основных последствий.

2.1.1. Темпы и основные виды взрывов

Начнем с наземных обстановок. Включая боевые взрывы (Хиросима, Нагасаки), с 1945 по 1981nbsp;г. в атмосфере взорвано более 400 зарядов общей мощностью 550 Мт тринитротолуола [81] (рис.3). По нижним оценкам в атмосферу (включая и верхнюю) поднято более 12 т продуктов деления. С помощью "мирного атома" на Чернобыльской АЭС было поднято около 11 т таких же опасных продуктов, что функционально и экологически уравновесило столь долго различавшийся "мирный" и "военный" атом. Для сравнения напомним, что хиросимский многотонный взрыв поднял в атмосферу 1,1 кг продуктов деления. Следует отметить, что радиоактивные осадки насчитывают несколько сотен радионуклидов, ведущее значение среди которых имеют: углерод-14, цезий-137, стронций-90, цирконий-95, плутоний-239. К настоящему времени из-за чернобыльских поступлений идет пересчет искусственного приращения радиоактивности планеты. До 1986 г. считалось, что общее приращение радиоактивности планеты за счет взрывов достигло 1,2%. Правда к этому надо добавить существенные объемы промышленных и бытовых источников радиоактив ности. Кроме того, угольное топливо только за 1981 г. в СССР дало прирост радиоактивности в 7-10 Бк на 700 млн т [12, 56, 81, 92]. Следует также иметь в виду разнообразие причин, способствующих неравномерности выпадения радионуклидов по поверхности Земли. Наряду с широко известными погодными и климатическими факторами, в последнее время рассматриваются модели геолого-геофизического контроля в процессах выпадения радиоактивных осадков. В одной из публикаций периода гласности [12] изложен неожиданный и экзотический случай выпадения. Так, было обнаружено, что независимо от полигона испытаний (западный или восточный) через несколько суток после взрыва с 1960 г. фиксировалось резкое повышение радиоактивности над Москвой. Аэрозольная и электромагнитная "шапка" над Москвой, видимо, служит своеобразной линзой, в которой осуществлялась конденсация радионуклидов.

Рис. 3. Ядерные взрывы в газоплазменных оболочках Земли:

1— процент от общей энергии взрывов;

2— процент от общего количества взрывов — 525 [12, 81].

В плане экологических оценок значение ядерных взрывов (рис. 4), особенно высотных серий, по ряду причин изучалось недостаточно глубоко и широко. Вообще геолого-геофизические отклики, несмотря на их широкое разнообразие, в зависимости от мощности и характера взрывов (подземные, подводные, наземные, надводные, воздушные, высотные) мало освещались, поскольку исследовалось "поражающее свойство" или "народно-хозяйственное значение" [10, 12, 32, 53, 153].

Рис. 4. Распределение испытаний ядерных зарядов СССР и США по способам их проведения [81]

Как и следует из природы самого явления ядерного взрыва, наиболее четкие и обширные геофизические и газоплазменные реакции характерны для высотных взрывов крупных зарядов (с тротиловым эквивалентом >1 Мт). Прямым показателем геофизических и аэрономических последствий является сложная (не лишенная красочности) феноменология в оптическом диапазоне. Серии высотных взрывов, пришедшихся на август-октябрь 1962 г., оказались наиболее эффективными в плане воздействия на озоносферу Земли [37, 40, 46, 68, 153]. Так, например, один из взрывов ("Тэк") сопровождался появлением хорошо наблюдаемого овала красноватого оттенка диаметром по длинной оси около 1000 км(!). Эта сфера полностью окружила огненный шар взрыва, она наглядно проиллюстрировала геофизическую реакцию в ионосферных слоях и обнаружила развитие гашения и генерацию озона в больших масштабах [25, 94].

Итак, попадание избыточного количества свободных электронов в ионосферу приводит к локальной модификации свойств ионосферы, что регистрируется затуханием радиосигналов на большой площади в течение нескольких часов. Отметим также и сообщения о помехах, возникавших в радиодиапазоне по Европе 1 июля 1908 г. во время Тунгусского взрыва [28, 39, 52]. В случае взрывного воздействия на геомагнитное поле происходит либо усиление ряда индуцирован ных взрывом явлений на месте, либо происходит перенос воздействий по магнитным силовым линиям в другие регионы, вызывая тектоноструктурные эффекты [43].

Возникающие зори вблизи и на большом расстоянии от взрыва (наблюдение на о. Апия после взрывов "Тэк" и "Орендж" на о. Джонстон) обязаны перемещением заряженных частиц по спирали вдоль силовых линий дипольного максимума и их выявлению в магнитосопряженных точках. Высотные взрывы типа "Аргус" возбуждают сильные магнитогидродинамические волны в геомагнитном поле, которые, в свою очередь, порождают геомагнитные возбуждения. Проведены и теоретические оценки появления геомагнитных возмущений при помещении мощного ионизирующего источника за пределами магнитосферы Земли. Однако эта феноменология была "забыта", и только в последнее время в процессе изучения динамики общего содержания озона (ОСО) отмечено два минимума. Первый из них приходится на 1958-1962 гг. Этот период в новейшей истории Земли характеризуется максимальной частотой производства ядерных взрывов разномасштабной мощности (до 50 Мт на о. Новая Земля) [159] и разнообразия геологических сред, в которых проводились испытания (см. рис. 3, рис. 4). Особенно важно отметить, что в указанный срок проведены мощные серии высотных взрывов (в газоплазменных оболочках Земли). Только в 1962 г. такие серии дали общую мощность более десяти мегатонн.

Серия высотных взрывов в США ("Тэк", "Аргус", "Морская звезда" и др.) и в нашей стране [25, 37, 81, 94] способствовала массовой генерации свободных электронов и азота. Приток различных кислородных соединений азота от наземных, атмосферных и ионосферных взрывов мог оказаться существенным вкладом в общепланетное производство озоногасящих реагентов. Это хорошо прослеживается на рис. 5, где отражено воздействие ядерных взрывов на верхнюю атмосферу в зависимости от мощности заряда. Так, 50-мегатонный взрыв осенью 1962 г. на Новой Земле доставил радиоактивные материалы на высоту более 40 км, т.е. в нижнюю ионосферу [12, 159].

Рис. 5. Характер распространения верхней кромки радиоактивного облака при атмосферных взрывах ядерных зарядов разной мощности [153, с. 163]

Примечание. Обращает на себя внимание то, что мощность взрыва больше 1 Мт уже воздействует на нижние слои высокой концентрации озона. Взрывы же мощностью более 5 Мт накрывают, по существу, всю озоносферу. Взрывы на высоте более сотни километров имеют геомагнитный эффект, вызывают мощный глобальный электромагнитный импульс и магнитный эффект малой амплитуды, фиксируемый магнитометрами без запаздывания. Эффект локальной геомагнитной бури легко фиксируется геофизическими станциями. Для ядерных взрывов на больших высотах первая фаза геомагнитного возмущения обычно связывается с переносом по магнитному меридиану волны Альвена, которая генерируется при деформации силовых линий очагом ионизации гамма-вспышкой в момент взрыва. По теоретической модели Ю.Н. Савченко (1976) на больших расстояниях взрыв с энергией 1019 эрг порождает магнитное возмущение порядка 2-10 γ на протяжении нескольких минут. Реакция магнитосферы на мощные тропосферные взрывы идет с запаздыванием на время подъема раскаленного шара на геоэффективную высоту. Отметим, что данная оценка Ю.Н. Савченко имеет величину за пределами чувствительности полевых магнитометров.

По некоторым оценкам, за период 1961-1962 гг. ядерные высотные взрывы сгенерировали 1034 молекул азота [93, 94, 100, 103]. Необходимо отметить и генерацию протонов. Так, после взрыва "Морская звезда" мощный поток протонов в районе южно-атлантической аномалии в пять раз превзошел фоновое значение через три недели после взрыва (рис. 6). Небольшие изменения потока протонов высоких энергий на больших высотах вызывают большие изменения потоков на низких высотах. Очень сложная обстановка создалась в результате высотных взрывов с генерацией свободных электронов, удерживаемых в течение ряда лет искусственным радиоактивным поясом. Карта электронных потоков, образованных ядерным взрывом на высоте >40 км, показывает локализацию потоков в области южной Атлантики, где значения геомагнитного поля минимальны. Общее видоизменение физико-химических обстановок и геоэлектрических процессов в верхней атмосфере привело к необратимой убыли ОСО под воздействием и других техногенных факторов, в особенности разнообраз ных химических соединений, гасящих озон. И только еще до конца не изученная мощь восстановительных процессов планетофизического "организма" позволяет надеяться на обновление защитного озонового слоя Земли [38, 41, 53, 82, 98, 126, 136, 144].

Рис. 6. Производство трития в стратосфере сериями взрывов за счет реакции синтеза [153, с. 284]

Примечание. Естественное происхождение трития связывается с воздействием космических лучей. С 1952 г. появился мощный конкурент генерации этого радиоактивного газа в виде водородных бомб по механизму ядерного синтеза. Именно тритий явился индикатором мощности взрывов: на каждую мегатонну приходится 0,7 кг элемента. Серии взрывов в США ("Иви", "Касп" и др.) и паритетные взрывы в СССР к концу 1962 г. сгенерировали 200 кг трития (Н3 с периодом полураспада 12,5 лет). Было несколько сильных вкладов в генерацию Н3. Основные из них пришлись на ноябрь-декабрь 1961 г. Только октябрьская серия 1961 г. испытаний в СССР сгенерировала около 66 кг трития. К 1965 г. выпадения трития начали заметно уменьшаться. В настоящее время трития в атмосфере в 3 тыс. раз больше его фонового содержания. Стратосферные запасы трития продолжают пополняться взрывами. Мощность ядерных устройств в режимах "анализ-синтез" и "анализ-синтез-анализ" всех серий приходится на время начала необратимой убыли общего содержания озона, на что и указывал в начале 80-х гг. проф. Г.А. Никольский (Санкт-Петербург, ЛГУ) [28].

2.1.2. Возможный термический отклик литосферы на ядерных полигонах

Рассмотрим возможные последствия ядерных взрывов на Семипалатинском исследовательском ядерном полигоне (СИЯП). Общеизвестно, что с 1947 по 1991 г. на СИЯП произведено около 470 ядерных испытаний [1, 2, 10, 12, 159] на площади в 18 тыс. км2 [135, 159]. Из общей совокупности взрывов на территории полигона взорвано (в пяти случаях ядерное устройство не сработало) 30 — наземных зарядов, 88 — воздушных и 348 — подземных ядерных взрывов, которые имели большой разброс по мощности зарядов и производились на разных глубинах. Следует также подчеркнуть, что подземные заряды взрывались в различных геолого-геофизических условиях и в разнообразных горных породах [12, 43, 52, 100, 103].

Естественно, что столь значительный по числу и мощности ряд ядерных взрывов на малом участке земной коры порождал специфические эффекты в физических полях на территории исследований, часть из которых, как показало время, подлежат еще выявлению. И действительно, длительное и многократное воздействие электромагнитных импульсов от подрыва ядерных зарядов и порождаемые знакопеременные режимы пульсации давления на земные глубины могли вызвать значительные и энергоемкие отклики. Вполне возможно, что одним из таких откликов является возникновение и существование температурных аномалий на территории СИЯП.

По ежедекадным обзорным картам территории Казахстана (AVHRR/NOAA) зимой 1996-1997 гг. обнаружено отсутствие снежного покрова в районе Семипалатинского ядерного полигона [49, 135]. Последующие работы по картированию бесснежной территории, которая на 20% совпала с площадью СИЯП, позволили установить конфигурацию "термального пятна" и выделить основные "очаги подогрева", в которых температура на 10-15°С выше общего фона снежного покрова окружающего Семипалатинский полигон. Последующий спутниковый мониторинг тепловой аномалии показал значительный дрейф этой аномалии. Так, по космоснимку от 17.02.1997 г. зона повышенных температур локализовалась в основном на северо-восток от СИЯП, в Павлодарской области. При этом установлено четыре основных очага подогрева (рис. 7):

1) значительная площадь "подогрева", примыкающая с северо-востока к горному массиву Мурджик;

2) "высокотемпературное" пятно, локализованное к северу от гор Дегелен (место максимального сгущения ядерных подземных взрывов; пл. "С", "Д", "Г" и др.);

3) "температурная аномалия" в бассейне р. Карасу (между хребтами Муржик и Жаксы-Абради);

4) значительный "температурный след", протягивающийся на юго-восток вдоль хребта Канчингиз.

Рис. 7. Схема Семипалатинского полигона и осей наиболее значимых дозообразующих локальных следов радиоактивного загрязнения [12, 135].

Следует подчеркнуть, что модификация конфигурации "тепловой аномалии" во времени (вплоть до 2000 г.) имеет свою неизменную часть — территорию СИЯП. Более того, ряд резко выраженных температурных очагов совпадают с площадью интенсивных радиоактивных аномалий, хорошо трассируемых повышенным гамма-фоном. Обращает на себя внимание и биоиндикация пятен повышенных температур. Так, в целом на территории СИЯП отмечается сильное разряжение и видового состава растительного покрова. В местах максимальных поверхностных температур (на север от технических площадок урочища Дегелена) растительный покров практически отсутствует [2, 10, 49, 159]. Жаркий засушливый 1998 г. замаскировал (при температурах более 30°С) термальное пятно, но 1999 и 2000 гг., по существу, небольшими модификациями повторили ситуацию 1997 г. [49]. Конечно, рассматривать тепловую аномалию на площади более 20 тыс. км2 как следствие лишь "радиоактивного подогрева" нельзя. Приходится расширять перечень вероятных причин этого феномена в сторону тектонофизических откликов, возможно, даже из астеносферных глубин.

Суммируя некоторые положения, можно сделать заключение о том, что территория СИЯП — это район уникального техногенного воздействия на геолого-геофизическую среду. Причем характер этого воздействия, по всей видимости, уже запустил новый вид процессов техноприродного характера. Эти процессы стали результатом выхода из геолого-геофизического равновесия значительного участка земной коры. Такая ситуация способствует возникновению процессов вертикального энерго- и массопереноса в нижних оболочках Земли. Неизбежность реагирования глубин на импульсные энергоемкие воздействия уже началось, и можно полагать, что возникновение тепловой аномалии — лишь первая фаза этого реагирования [12, 46].

Кроме того, начавшаяся ревизия сейсмических характеристик ГИС, 8 rac "СИЯП" за последние 50 лет начала обнаруживать нарушение скорости сейсмических волн под территорией полигона. Можно полагать, что появление аномальной скорости распространения сейсмических волн к поверхности свидетельствует о сложном тектонофизическом процессе с участием астеносферных масс. Следует отметить, что территория полигона располагается в зоне глубинного разлома [2, 12, 46].

Подчеркнем уникальность физических процессов на СИЯП, которые могут повлиять даже на зимнее альбедо данной территории, но все эти предположения подлежат проверке. Общеизвестный факт влияния упругими волнами от ядерных взрывов на нижние оболочки Земли уже выливается в локальное реагирование геологических структур и горных пород [49]. Не исключено, что возникновение тепловой аномалии и ее развитие — это начавшийся отклик глубин Земли. "Ядерные пробои" в земной коре создают условия для возникновения искусственных зон вертикальных (межоболочечных) энергоперетоков. Не исключено, что в отдельных случаях (где имеются подходящие тектонофизические условия) на дневную поверхность могут прорваться глубинные расплавы со всеми вытекающими последствиями для окружающей среды. Характер глубинной геодинамики не противоречит таким возможностям возникновения техноприродных вулканов. Это предположение не является чрезмерным, поскольку глобальное значение подземных ядерных взрывов (на всех полигонах мира), возможно, и модифицировало сейсмический режим Земли в целом [35].

Естественные возражения против нашего понимания процессов на полигоне, возникающие у специалистов данного профиля, строятся, как всегда, на уже имеющемся и утвержденном списке физических законов. Подчинение познания этому списку основывается на скрытом постулате о том, что все процессы и объекты природы могут объясняться в пределах канонизированных законов физики. В случае СИЯПа, объекта типа техноприродного гибрида, вряд ли можно ограничиться только "хорошо известными законами". Именно поэтому мы и размыкаем пространство объясняющих моделей до "апокрифических", способных объяснить "невозможные процессы". Примером является модель неоднородного модифицированного физического вакуума [36, 38]. Согласно этой модели, серия энергоемких ядерных взрывов (в разных средах) возбудила и модифицировала фоновые состояния физического вакуума, что выливается в возникновение особого физического объекта — "вакуумный домен". И, согласно модели, в пространстве этого домена могут возникать особые энергетические состояния и взаимные переходы в квадриге полей: электрического, магнитного, гравитационного и спинового. По существу, в модели В.Л. Дятлова [141] содержится совершенно новая версия физики накопления пространства-эфира или неодифференцированного поляризационного физического вакуума. И именно концентрации и сортность модифицированного вакуума задают пределы применимости физических законов в мире вещественных процессов и форм.

2.1.3. Предполагаемый сейсмический отклик нижних оболочек Земли на ядерные взрывы

Необходимо подчеркнуть, что знакопеременное импульсное воздействие ядерными взрывами на нижние оболочки проведено в условиях отсутствия реального понимания физики очага землетрясения и других скоростных энергоемких глубинных процессов [11, 27, 45, 53]. Поэтому на фоне острого недостатка твердо установленных научных результатов по рассматриваемому вопросу, мы считаем необходимым расширить пространство предположений и привлечь внимание к новым версиям [11, 38, 45, 57]. Так, согласно [141], можно исходить из предположения о заполнении внутреннего объема Земли модифицированным поляризационным физическим вакуумом. Причем это заполнение крайне неравномерно, и локальные участки повышенной концентрации образуют особые физические среды, как уже указывалось, вакуумные домены [38, 41].

Далее, учитывая физические свойства вакуумных доменов, можно предположить возникновение прямого влияния и на режим сейсмичности (в том или ином регионе с повышенной концентрацией вакуумных доменов). О влиянии вакуумных доменов на сейсмический режим в виде проявления активности природных самосветящихся образований [36, 41] уже достаточно широко известно. В местах повышенной встречаемости природных самосветящихся образований снижается балльность сейсмичности, а в годы повышенной встречаемости этих образований снижается интегральная оценка энергии сейсмических процессов [36, с.173]. Серии полигонных ядерных взрывов способствуют природным концентрациям и размещению вакуумных доменов. С учетом их полных физических особенностей как универсальных энергопреобразователей (магнитной, электрической, гравитационной и спиновой), они влияют на общий режим естественной сейсмичности в зависимости от качества геолого-геофизической среды. Имеющиеся регистрационные материалы подтверждают снижение сейсмичности в районах повышенной концентрации и активности вакуумных доменов.

Переход к конкретной постановке задачи осуществим в ключе обычной работы с крупными массивами исходных данных по сейсмическому режиму Земли. Временной ряд крупных землетрясений (с магнитудами М ≥ 7), зарегистрированных во всем мире за 1897-1989 гг., приведен в табл. 1 и на рис. 7 (по данным [63, 100, 124]).

 

Табл. 1. Встречаемость землетрясений за 1901-1990 гг. (М ≥ 7) [63]

Таблица 1

Примечание. М — мелкофокусные землетрясения на глубинах Н < 70 км; С — среднефокусные землетрясения, 70 < Н < 300 км; Г — глубокофокусные землетрясения, Н > 300 км; R — отношение числа мелкофокусных землетрясений к сумме средне- и глубокофокусных землетрясений.

Исследуемая выборка землетрясений [63] в соответствии с принятой схемой деления по глубине очагов была подразделена на мелко-, средне- и глубокофокусные. Учтенный нами интервал (1901-1990 гг.) охватывает естественную сейсмичность и время массового применения энергоемких взрывных процессов (техногенно-ядерная стимуляция сброса упругих напряжений в земной коре). Указанный период в связи со спецификой антропогенных энергоемких воздействий на геолого-геофизическую среду подразделен на два этапа:

1 этап — 1901-1950 гг. (А) — нарастание техногенного давления, включая и первые десятки ядерных взрывов (в основном воздушного типа), и первые ракетные пуски;

2 этап — 1950-1990 гг. (Б) — максимальное техногенное давление на геолого-геофизическую среду, включая тысячи ядерных взрывов и десятки тысяч тяжелых ракетных пусков.

Характерно, что это почти равномерное деление на этапы резко подчеркивает время перелома в общепланетарном сейсмическом режиме.

Первый этап сейсмического режима (1901-1950 гг.). Исследуемый интервал времени характеризуется постепенным нарастанием техногенного давления на геолого-геофизическую среду [8, 19, 21, 29, 57, 61]. Основными видами накачки упругой энергии в нижнее полупространство в первые десятилетия XX в. были транспортные средства и химические взрывы как мирного, так и военного предназначения. Этому интервалу соответствуют региональные и две мировые войны. Рассмотрим изучаемый временной ряд сейсмических событий по пятилетним временным интервалам (табл.1, рис.8). Следует учесть, что за указанный период мировая регистрационная сейсмическая сеть претерпела значительный рост — от 10 станций в 1901 г. до тысяч к концу указанного срока. Естественно, что с ростом числа станций мониторинг землетрясений позволил строить довольно точные сейсмические карты и выявлять естественные глобальные и региональные "волны сейсмичности". Но эффект, отслеживаемый нами (начало 70-х гг. XX в.) произошел в условиях достаточно развитой сейсмической сети и, на наш взгляд, очень мало зависит от возрастающей плотности регистрационных средств [35, 44, 79, 132].

Что касается геофизических последствий подземных ядерных взрывов, то около 10-12% их энергии (в зависимости от качества геологической среды) тратится на генерацию ударных и сейсмичес ких волн. Кроме того, взрывы сопровождаются генерацией геоэлектрических и геомагнитных возмущений с частотами от 10-3 до 10 Гц [1, 2, 45, 64, 87]. Следует также заметить, что особо важное значение для сейсмического режима имеют именно подземные взрывы. Отношение полной энергии взрыва к энергии акустической проработки среды для контактных взрывов составляет 10-2, а для подземных взрывов это значение достигает 10-4. Касаясь энергетических оценок сейсмоэффективности ядерных взрывов, то существуют неоднозначности этих оценок, которые обусловлены как качеством среды, в которой осуществляется взрыв, так и неоднозначностью аналитических соотношений, устанавливающих зависимость между энергией упругих волн и силой землетрясения по шкале магнитуд [45, 53, 87, 100, 103, 159].

Так, по американским оценкам [100, 103], сейсмоэффект взрыва в 1 кт (килотонн) в скальных породах равнозначен взрыву 10 кт в аллювии. Далее, взрыв 1 кт в скальном грунте, по одним оценкам, вызывает толчок с М ~ 4.6-4.8, а по другим, взрыв 2 кт эквивалентен толчку с М ~ 4 [103]. На эту неопределенность накладывается еще неточность в указаниях тротилового эквивалента при конкретных взрывах ядерных устройств на том или ином полигоне. Целесообразно для дальнейшего изложения привести имеющиеся данные [81, 103] по ядерным взрывам (см. табл.1). Из этих данных следует, что только поверхностные ядерные взрывы (546.3 Мт) (мегатонн) выделили энергию, сопоставимую с годовой тратой Земли на сейсмические процессы (n·1019 Дж). В этой связи интересно отметить недавно обнаруженный факт о взрывном производстве собственных колебаний электропроводящей атмосферы [156] с генерацией гравитационных волн в ионосферном Е-слое, движущихся со скоростью 700 м/с, и магнитогидродинамических волн — 2 км/с.

Пятилетняя динамика количества сильных землетрясений

Рис. 8. Пятилетняя динамика количества сильных землетрясений (М>7) [35]

При анализе количественных данных по частоте встречаемости крупных землетрясений на первом этапе легко обнаруживается резкое увеличение сейсмических событий в годы социальных конфликтов (локальные и мировые войны). Это нарастание (до 21%) хорошо прослеживается для мелко- и среднефокусных землетрясений. Глубокофокусные землетрясения (H > 300 км) оказались "нечувствительными" к антропогенным психофизиологическим всплескам.

Второй этап сейсмического режима (1951-1990 гг.). Этот интервал характеризуется ураганным нарастанием количества энергоемких процессов на Земле за счет развития ядерной энергетики и становления космонавтики.

В последствиях ядерных взрывов (высотных, воздушных, наземных, подземных, подводных) пристально изучаются: динамика радиоактивности, поражающие характеристики, электромагнитная сигнализация и др. Многочисленные работы сейсмического направления связаны с задачей обнаружения подземных ядерных взрывов [1, 9, 43, 51, 62, 103, 159]. Так, в работе Дж.Эйнби [100] приводятся количественные оценки энергопроизводительности ядерных взрывов (табл.2). В этой же работе нами обращается внимание на воздействие ядерных взрывов (во всех средах) на общесейсмический режим Земли.

 

Табл. 2. Общая энергопроизводительность ядерных взрывов [101]

Магнитуда, M

Высвобожденная энергия, Дж

Примечание

5.5

n × 1012

Одна из бомб, взорванных на атолле Бикини

6.5

n × 1014

"Номинальная" атомная бомба (20 кт)

8.0

n × 1016

5-мегатонная атомная бомба (подземные испытания на Алеутских островах, 1971 г.)

9.0

n × 1018

300-мегатонная бомба

 

Основу рассмотрения поставленных вопросов составляют следующие предположения:

1) накачка глубин Земли упругой энергией множества химических и ядерных взрывов модифицирует общепланетный режим сейсмичности;

2) проведенная серия ядерных взрывов модифицировала энергетику и глубинность очагов землетрясений;

3) процессы общесейсмической релаксации могут привести к новому распределению и характеру сброса избытка упругой энергии в земной коре.

Согласно содержанию этих предположений, эффект техногенной коррекции сейсмичности должен проявляться сильными признаками. В связи с этим поиск "ядерной коррекции" сейсмического режима осуществляется путем простейшего анализа данных табл.1 и учетом некоторых свойств ядерных взрывов [25, 94, 100, 103].

Следует иметь в виду, что мировые соглашения о запрещении ядерных испытаний в водных и газоплазменных оболочках Земли перевели взрывную активность в земную кору и, таким образом, более 1200 взрывов произведено в твердой фазе планеты, где генерация и работа упругих волн неизбежно сейсмоэффективна. По существу, ядерные взрывы произвели глобальный и тотальный толчок в плохо изученный физический механизм возникновения очагов землетрясений, как в коре, так и в мантийных средах. Не удивительно, что основной перелом в функционировании естественного режима сейсмичности приходится на массовый переход ядерных держав к подземным взрывам. Например, только на двух полигонах СССР осуществлено 586 подземных ядерных взрывов, а на полигоне Невада (США) порядка 710 [81]. Подскок значений R (отношение числа мелкофокусных землетрясений к сумме глубоко- и среднефокусных) с середины 60-х гг., приходящийся на время после максимальных по мощности взрывов 1961-1962 гг. (340 Мт), хорошо просматривается на рис.8. Устойчивое применение ядерных подземных взрывов с обширной географией (военных, научных и др.) отразилось и на увеличении метеокатастроф. Правда, надо отметить, что на возрастание метеокатастроф влияют и многократные пуски ракет-носителей (РН).

Как уже отмечалось выше, именно на период испытаний (1951-1990 гг.) приходится резкое изменение глубинной локализации фокусов землетрясений и, возможно, "перекачка" части крупных сейсмических событий с больших глубин на средние и малые (см. рис.8).

Действительно, в течение 50 лет (1901-1950 гг.) значения R для пятилетних отрезков времени колебались от 1 до 4 (см. табл.1). После включения ядерных средств генерации упругих волн R превысило 30. Это "всплывание" очагов землетрясений свидетельствует о коренном видоизменении сейсмического режима, что наряду с общеклиматическим скоростным изменением может означать переход нашей планеты к новому геолого-геофизическому качеству. Далее, если учесть начавшееся 150 лет назад векторное встречное перемещение магнитных полюсов Земли, которое уже не вызывает сомнения в инверсии знака магнитного диполя [34, 65, 161]. С учетом того, что в 2001 г., согласно данным L.R.Newitt et al. [161], скорость движения Северного магнитного полюса удвоилась (по сравнению с 1999-2000 гг.) и превысила 50 км/год, то возникает жесткий сценарий перестройки земного климата в ближайшие 100-150 лет. Причем он прослеживается на большом числе новообразованных процессов техноприродного характера [23, 24, 37, 40, 60, 66], в которых природные и техногенные процессы гибридизируются и выступают в качестве дополнительных причин комплексных катастроф. Следует иметь в виду и то, что сейсмическое "затишье" 80-х гг. может перейти в "сейсмическую активность", и это будет иметь весьма грозные последствия, поскольку всплывание очагов из глубин в толщу земной коры приведет к резкому снижению прочностных характеристик твердой оболочки Земли.