О КОРРЕЛЯЦИИ НЕПРИЛИВНЫХ ВАРИАЦИЙ ВЕРТИКАЛЬНОГО ГРАДИЕНТА СИЛЫ ТЯЖЕСТИ, УРАВНЕНИЯ ВРЕМЕНИ И КОЛИЧЕСТВА ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Ю.В. Антонов, С.В. Слюсарев, В.Н. Чирков
Воронежский университет, Воронеж, Россия

С октября 1996 по ноябрь 1997 г. в течение 410 дней с помощью гравиметров двумя независимыми наблюдателями были проведены стационарные измерения вертикального градиента силы тяжести. Погрешность наблюдений не хуже 1 - 2 этвеш, что на два - три порядка меньше амплитуд регистрируемых вариаций вертикального градиента.

Ранее анализировались в основном короткопериодные неприливные вариации, которые, освещены авторами в опубликованных работах. С помощью спектрального анализа наблюденные значения Vzz за весь период измерений были выделены основные гармоники спектра вертикального градиента силы тяжести. Выделяется большое количество периодов, наиболее значимые из которых: 203; 58; 45,11; 40,6; 23,88; 18,45; 15,037; 10,15; 8,82; 7,12 дней. Такие же значимые периоды выделены и на периодограммах за тот же интервал времени при анализе числа землетрясений по земному шару и их магнитуд, кроме периода в 58 дней по числу землетрясений.

Начнем рассмотрение результатов спектрального анализа с самых длиннопериодных вариаций (203 дня). Ранее было высказано предположение, что длиннопериодные вариации связаны с перемещением системы Земля - Луна вокруг Солнца. Для начала кривая вариаций градиента была сравнена с кривой уравнения времени. Наблюдается удивительная корреляция этих кривых. При этом надо заметить, что кривая Vzz несколько сдвинута относительно кривой уравнения времени, что дает возможность высказать предположение о том, что причиной долгопериодных вариаций Vzz является движение Земли вокруг Солнца.

Суть уравнения времени состоит в следующем. За сутки Земля совершает один оборот вокруг своей оси, но и продвигается по своей орбите, и поэтому, чтобы стать к Солнцу точно прежней стороной, она должна еще дополнительно повернуться на тот угол, который она прошла по орбите. Движение Земли происходит не по круговой орбите и равномерно. Кроме того, земная ось вращения не перпендикулярна к плоскости ее орбиты. Вследствие эллиптичности земной орбиты, движение Земли неравномерно и, согласно второму закону Кеплера, происходит быстрее зимой и медленнее летом.

Существует еще другая причина неравномерности истинного солнечного времени. Это наклон земной оси к плоскости ее орбиты, равный 66,50. Вследствие этого равные части эклиптики, по которой совершается видимое годичное движение Солнца по небесной сфере, в проекции на экватор дают неравные отрезки. Это явление повторяется два раза в году при движений Солнца от весеннего равноденствия к осеннему и обратно.

Помимо корреляции градиента с уравнением времени, обращает на себя внимание корреляция и с количеством землетрясений и их магнитудой. Как само распределение количества событий, так и их магнитуды четко коррелируются с изменением вертикального градиента. Учитывая это обстоятельство, возможно в перспективе использовать вариации градиента как один из критериев для долгосрочного прогноза землетрясений.

Помимо этого период близкий к периоду в 203 дня наблюдается в лунно-солнечных вариациях силы тяжести. Обратим внимание на то, что привычные термины новолуние и полнолуние используются для указания аналогичных лунным положений Земли относительно линии Солнце - барицентр. Пусть в начале года полнолуние приходится на момент прохождения перигея орбиты. В последующие месяцы моменты прохождения линии Солнце - барицентр и прохождения перигея Землей не будут совпадать. Через 206 суток повторится конфигурация, неидентичная начальной. Эта цикличность называется эвекцией.

В весенние месяцы наблюдается уменьшение значений Vzz с периодом 58 дней, а увеличение осенью. В марте отмечается скачок значений с периодами 10,15; 15,037 и 18,45 дней, в остальные месяцы значения вариаций на уровне помех. Наибольшие и наименьшие изменения значений амплитуд для различных периодов вариаций вертикального градиента силы тяжести совпадают с весенним равноденствием.

Совместное рассмотрение спектров лунно-солнечных вариаций и Vzz показывает, что наилучшее совпадение отмечается в полумесячных изменениях Vzz и Dg. При этом в поле вертикального градиента уверенно выделяются только вариации с периодом 15,037 дней. Вариации Vzz с периодом 14 дней в спектре нет, в то время как в лунно-солнечных вариациях, они соизмеримы с выше отмеченными. Интересно отметить, что для данного времени в астрономических наблюдениях отмечается, так называемое, обратное движение планет.

Рассмотрение лунно-солнечных вариаций и Vzz с периодом 203 дня показывает, что наилучшее совпадение отмечается для солнечной составляющей.

Анализ спектров вариаций Dg и его вертикального градиента показал, что статическая теория приливов позволяет объяснить только два периода - 15,037 и 203 дня, хотя последний может быть обусловлен и другими причинами. Например, одной из возможных причин могут являться нутации по широте и долготе. При этом особенно хорошее совпадение наблюдается для периодов меньше полумесячных.

На основании выше сказанного, можно сделать следующие выводы:
1. Длиннопериодные вариации вертикального градиента силы тяжести (более двух месяцев) связаны с системой Солнце - Земля - Луна.
2. Вариации с периодом 60-10 дней определяются вращением Земли вокруг оси и с влиянием Луны.
3. Отмечается определенная связь изменения вертикального градиента и уравнения времени с активизацией процессов в земной коре, что при соответствующих исследованиях позволит использовать долгопериодные вариации вертикального градиента для прогноза землетрясений.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 95-05-65015.