.

Ударная волна, возникшая при входе в атмосферу крупного метеороида 15 февраля 2013 года в Челябинской области, привела к возникновению значительной области повреждений. По официальным данным, пострадали 7320 зданий и 1613 человек обратились за медицинской помощью. Это первое событие, демонстрирующее к каким последствиям может привести вход в атмосферу Земли даже не очень крупного (16–20 метров в диаметре) космического объекта. Другая особенность Челябинского события состоит в том, что имеется большое количество разнообразных данных, в том числе инструментальных, которые позволяют изучить это событие и его последствия более детально, чем это обычно удается сделать. С 9 по 24 марта сотрудники ИДГ и ИНАСАН посетили район падения и собрали информацию об области разрушений. Анализ инфразвуковых данных, данных по излученной энергии и по разрушению остекления зданий и сооружений, позволил оценить начальную кинетическую энергию Челябинского болида в 300–600 кт ТНТ. Предложенная модель энерговыделения позволила описать область разрушений, вытянутую до 90 км в направлении, перпендикулярном траектории. Эта модель согласуется и с зарегистрированными временами прихода ударной волны в различные точки. Принципиальным в этой модели является распределенный вдоль траектории падения характер энерговыделения, связанный как с пролетом через атмосферу так и с разрушением метеороида, в основном на высотах 40–23 км.

Приведены результаты регистрации инфразвука от Челябинского болида акустическими станциями, расположенными на территории России и Казахстана. Дана оценка энергии болида и определены координаты его разрушения в атмосфере по инфразвуковым данным. Энергия болида, оцененная по двум методикам, находится в диапазоне 415±97 кТ и 445±142 кТ, а местоположение его разрушения расположено между пунктами Коркино–Еманжелинск–Первомайский.

Приведены данные регистрации возмущений в ионосфере Земли, вызванных падением Челябинского метеорита 15 февраля 2013 года. Обсуждаютcя физические механизмы, объясняющие эти эффекты и причины отсутствия геомагнитного эффекта после падения метеорита.

Рассмотрены электромагнитные возмущения различной природы и масштаба, сопровождающие падения метеороидов. Предложен новый механизм генерации электромагнитного сигнала в диапазоне частот от Гц до кГц при таких падениях. Проанализированы особенности падения Челябинского метеороида. Проведены оценки возмущений параметров ионосферной плазмы и характеристики электромагнитных сигналов, которые могут быть зарегистрированы на Земле или спутниками.

Исследованы вариации невязок дифференциальных времен пробега (ДВП) волн PKP_DF и PKP_BC, зондирующих восточную часть земного ядра на полярных (угол между направлением сейсмического луча во внутреннем ядре и осью вращения Земли ξ < 35°) и экваториальных трассах (ξ > 35°), относительно ДВП в стандартной модели Земли ак135 на эпицентральных расстояниях 147–155°. Отклонение ДВП от стандартной модели ак 135 на экваториальных трассах в среднем составляет 0,4 с для глубины погружения сейсмического луча во внутреннее ядро от 140 до 235 км, затем следует переходная зона толщиной около 40 км, в которой невязки ДВП уменьшаются до 0,2 с, оставаясь на этом уровне до глубины 350 км.
Сравнение невязок на полярных и экваториальных трассах показывает, что на профиле к северу от Австралии по наблюдениям на временной сети наблюдений Lapnet невязки ДВП статистически неразличимы до глубины 190 км, то есть верхняя часть внутреннего ядра изотропна. В интервале от 190 до 300 км происходит относительно быстрый рост невязок, который можно рассматривать как переход от изотропии к анизотропии. На другом профиле по данным станции SYO верхняя часть внутреннего ядра в районе под Австралией до глубины порядка 220 – 240 км характеризуется изотропией. На большей глубине отмечаются признаки анизотропии. На южном профиле по данным станции SNAA каких-либо проявлений сейсмической анизотропии не установлено – невязки ДВП на экваториальных и полярных трассах неразличимы до глубины 350 км.

В статье дана краткая характеристика обобщенной коаккреционной модели формирования системы Земля - Луна в аспекте приобретения момента количества движения. Приведены аналитические оценки осевого вращения планет, приобретаемого в ходе их роста, в рамках стандартного сценария происхождения Солнечной системы и оценки, полученные при моделировании роста Земли в стохастической модели. Эти оценки не противоречат (и даже скорее подтверждают) возможность образования долунного роя с соответствующим орбитальным моментом.

Рассматриваются удары крупных космических тел по ранней растущей Земле. Моделирование, основанное на численном решении уравнений гидродинамики, позволяет определить процессы, происходящие при ударах, и их последствия для обоснования статистической модели образования Луны. Работа является продолжением начатого в прошлом году исследования. Здесь подробно представлена картина ударов дифференцированных планетезималей, диаметр которых составляет 0,1 и 0,3 от диаметра Земли. Делается оценка полной массы частиц, выбрасываемых на гелиоцентрические орбиты, в процессе роста Земли.

Представлен анализ динамической модели Галимова–Кривцова совместного образования Земли и Луны из протопланетного облака. Показано, что предлагаемый авторами модели механизм частичной компенсации гравитационных сил в протопланетном облаке за счет сил отталкивания, вызванных испарением частиц, введен в модель некорректно и не дает необходимого эффекта фрагментации исходного облака на два объекта, становящихся, впоследствии, Землей и Луной.

В статье рассмотрены возможные причины возникновения значительных отклонений от закона подобия при анализе данных сейсмических наблюдений. Показано, что эффекты, связанные с физическими различиями в динамике разрывов разного размера, обусловленные масштабной зависимостью физико-механических свойств горного массива и слагающих его геоматериалов, имеют ограниченный диапазон действия и в реальном диапазоне параметров не приводят к радикальному изменению эффективности сейсмического источника. Иные источники, связанные либо с недостатками измерительной аппаратуры, либо с некорректной интерпретацией результатов измерений, приводят подчас к наблюдаемому сильному росту приведенной сейсмической энергии с увеличением магнитуды слабых сейсмических событий. 

Проведен анализ распределения сейсмичности вдоль крупной разломной зоны Северной Калифорнии. Установлено, что линейная плотность распределения очагов сейсмических событий уменьшается с ростом сейсмогенной ширины разлома, и скорость уменьшения сейсмической активности определяется углом наклона графика повторяемости Гуттенберга-Рихтера. Показано, что наиболее активный современный деформационный процесс наблюдается в областях разлома с минимальной сейсмогенной шириной.

В работе приведены результаты численного эксперимента, направленного на анализ закономерностей формирования и эволюции поверхности скольжения в ходе косейсмической подвижки. Показано, что макроскопические межблоковые перемещения оказываются не распределенными по толщине материала, разрушенного в процессе сдвига, а локализуются вдоль тонких поверхностей скольжения, поперечный размер которых на порядки меньше, чем мощность участков дробления. Результаты расчетов качественно соответствуют данным геологических наблюдений последних лет.

Рассмотрено влияние параметров закона прерывистого скольжения («Rate and State») на характер изменения трения при изменении скорости движения и обусловленный этим процесс возникновения неустойчивости в «слайдер»–модели. При незначительном изменении фрикционного параметра (b-a) происходит резкий переход от прерывистого скольжения к стабильному. Показано, что наибольшее влияние на амплитуду скорости и периодичность динамических срывов играет именно фрикционный параметр, а влияние коэффициента трения μ₀ не существенно.

В лабораторных экспериментах с помощью зондирующих импульсов проведены прямые измерения сдвиговой жесткости межблокового контакта на разных этапах его сдвигового деформирования. Проведено сопоставление результатов, полученных на разных стадиях прерывистого скольжения с ранее полученными экспериментальными данными.

Приведены и обсуждаются результаты регистрации сейсмического эффекта карьерных массовых взрывов на предприятиях Курской магнитной аномалии. Получено существенное отличие в законах затухания сейсмического сигнала с расстоянием вдоль разных азимутов. В качестве основных факторов, определяющих амплитуду волны на удаленных расстояниях от источника, рассматриваются характеристики среды и глубина залегания границы Мохоровичича.

Представлены результаты регистрации сейсмовзрывных волн Камбаратинского взрыва на эпицентральных расстояниях от 400 м до 50 км. По этим данным определено затухание сейсмовзрывных волн и построены изосейсты интенсивности сейсмического действия взрыва на промышленные сооружения и застройку региона. Инженерное обследование этих объектов после взрыва показало, что при взрыве была обеспечена сейсмическая безопасность охраняемых сооружений.

Определены новые параметры гипоцентров землетрясений, произошедших в Северной Фенноскандии. Обрабатывались события, зарегистрированные сейсмическими станциями проекта POLENET/LAPNET в период с 2007 по 2009 года. Расчеты проводились параллельно по программе Hypoellipse и методом сеточного поиска. В результате землетрясения были разбиты на 4 группы: события с неустойчивой локацией, поверхностные землетрясения, глубинные землетрясения и возможные взрывы. Для землетрясений ошибка определения глубины менее 6,5 км, среднеквадратичная невязка менее 0,5 с. Глубокие события расположены в вытянутой с севера на юг области, которая относится к древней Ботниа-балтийской мегазоне.

Большой опыт проведения геофизического мониторинга различных территорий показывает, что сейсмологические наблюдения необходимо дополнять наблюдениями за акустическими возмущениями. Использование микробарометров в составе сейсмической группы при геофизическом мониторинге в Нижегородской области в 2012 году показало, что возможно не только выделить низкоскоростные сейсмические сигналы (сигналы со скоростью распространения близкой к скорости звука), которые вызваны акустическими возмущениями, но и провести локацию этих сигналов в пространстве.

В работе исследуется зависимость модифицированных с помощью метода коррекции частотных характеристик геофона GS20DX от параметров датчика и схемы коррекции. Результаты лабораторных экспериментов и численного моделирования позволяют говорить о том, что на АЧХ и ФЧХ значительное влияние оказывает величина затухания геофона. Результаты можно считать достоверными в том случае, когда коррекция выполняется при той величине затухания, которое имеется в геофоне.

Получены экспериментальные данные об изменении распределения насыщенности вытесняющей жидкости в поровом пространстве плоскопараллельного прямоугольного пористого массива. Исследована математическая модель развития неустойчивости двухфазного потока в виде языков вытесняющей жидкости. Результаты математического моделирования сопоставлены с экспериментальными результатами.

В статье представлены результаты высокоточного мониторинга режима подземных вод, проводимого на территории геофизической обсерватории «Михнево» на протяжении последних 6 лет. Прослежены основные закономерности формирования полусуточных и суточных приливных компонент в уровне подземных вод и смещении грунта, определены амплитудный фактор и фазовый сдвиг для водовмещающего коллектора трещинно-порового типа. Результаты поэтапной обработки прецизионных гидрогеологических рядов свидетельствуют о зависимости фазового сдвига между приливами, выделенными в уровне подземных вод, и теоретически рассчитанным смещением грунта от значения гидростатического напора.

Приведены результаты анализа данных синхронных инструментальных наблюдений за фоновыми геомагнитными вариациями и сейсмическим фоном на среднеширотной геофизической обсерватории ИДГ РАН "Михнево", выполненными в период 2006-2011 гг. Определены основные периодичности и цикличности геомагнитных вариаций, показан их спорадический и самосогласованный характер. Установлена значимая корреляция между годовыми вариациями магнитного типпера и уровнем подземных вод.

Методы диагностики локальных участков земной коры, использующие наблюдения за микросейсмическими фоновыми колебаниями, могут быть усовершенствованы на основе комплексного анализа геофизических полей в приповерхностной зоне. На примере анализа данных, полученных на территории Нижегородской области, показано, что учет вклада атмосферных возмущений в вариации сейсмического фона, в частности, использование одновременной регистрации напряженности электрического поля и сейсмоакустических колебаний при прохождении атмосферных грозовых фронтов позволяет выделить сейсмические сигналы, имеющие акустическую природу.

Приводятся результаты синхронных инструментальных наблюдений за геомагнитными вариациями, вызванными распространением сейсмических волн через тектонический разлом. Получены зависимости сейсмомагнитного эффекта от амплитуды сейсмического сигнала. Впервые показано, что амплитуда сейсмомагнитного эффекта максимальна в зоне влияния разлома и уменьшается экспоненциально с расстоянием до его серединной линии.

Проведены предварительные оценки характеристик электрической поляризации, возникающей при ударном воздействии на образцы горных пород, проявляющие аномальный пьезоэлектрический эффект. Физическая модель поляризации построена на основе механизма движущихся заряженных дислокаций. Конкретные расчёты проведены для образца из мрамора.

Разработаны самосогласованная теоретическая модель и схема численного моделирования, а также создан численный код, реализующие описание кавитационных процессов в геосистемах. В отличие от ранее проведенных исследований объемных кавитационных процессов предложено рассмотрение этих процессов на поверхности соприкосновения жидкости с мелкодисперсными частицами. Модель описывает динамику сжатия и расширения кавитационного пузырька под действием внешнего давления, газодинамические процессы в парах внутри пузырька, теплообмен между паром и жидкостью, сопровождаемый фазовым превращением, кинетику фазового превращения, нагрев и плавление твердой микрочастицы в результате контакта с высокотемпературным паром. Обсуждаются применения модели для описания формирования нано- и микросферул в земной коре, процессов при формировании рудных месторождений, технологических процессов извлечения из минерального сырья в кавитационной камере. Показано, что кавитационные процессы, происходящие на поверхности соприкосновения жидкости с мелкодисперсными частицами, в ряде ситуаций оказываются более эффективными, чем ранее рассмотренные объемные кавитационные процессы.

Проведён детальный анализ происхождения различных компонент магнитометрического сигнала, регистрируемого во время модулированного нагрева ионосферы стендом EISCAT. Спектральные характеристики амплитуд принимаемого в ГФО ИДГ РАН «Михнево» низкочастотного сигнала сопоставлены с этими данными. Сделан вывод о том, что модуляционный процесс связан не с током электроджета, а с ионосферными АГВ-магнитогидродинамическими возмущениями.

В работе рассматриваются фотодиссоционные процессы, входящие в системы уравнений химической кинетики заряженных и нейтральных компонент на высотах E и D-слоев ионосферы. В комплекс фотодиссоционных процессов включены реакции диссоциации молекул кислородной, водородной, азотной и углеродной групп с использованием уточненных значений сечений диссоциации и абсорбции, а также интервалов длин волн определения этих реакций. Разработан комплекс подпрограмм расчета скоростей ионообразования и коэффициентов скоростей реакций фотодиссоциации, предназначенный для использования в программах решения систем уравнений химической кинетики.

Рассмотрено синхротронное излучение релятивистских электронов в магнитном поле Земли. Показано, что спектр этого излучения для электронов с энергией до 8 МэВ, характерных для спектра электронов в эксперименте «Морская звезда», практически перекрывает весь радиочастотный диапазон от 1 кГц до 5 ГГц. В случае интенсивного источника такого типа в ионосфере, синхротронное излучение может представлять серьезную помеху современным средствам связи и навигации.

Описывается физико-математическая и численная модели формирования эруптивной колонны фреатомагматического извержения, учитывающие сложный состав выбрасываемой газо-пепловой смеси и влияние горизонтального ветра. Приводятся результаты численного моделирования извержения вулкана Эйяфъятлайокудль 2010 года с использованием разработанной модели.

Предложен механизм формирования неоднородностей концентрации электронов и ионов в запыленной ионосфере, связанный с пылевой звуковой модой. Проведена оценка неоднородностей концентрации электронов в случае квазимонохроматических спектров электромагнитного излучения для нагревного стенда на высотах 80 и 100 км. Определены диапазоны применимости предложенного метода.