Оригинал взят у
apxiv в Землетрясения и подземные ядерные взрывыОригинал взят у tamiranov в Забавное совпадение, или... Очень серьезное дело?
tamiranov в Забавное совпадение, или... Очень серьезное дело?В респектабельном физическом журнале "Успехи физических наук" (том. 180, номер 3, стр.303) в рубрике "Методические заметки" опубликована была недавно небольшая и скромная статья - "О некоторых корреляциях в сейсмодинамике и двух компонентах сейсмической активности Земли". Ее авторы - А.М.Фридман, Е.В.Поляченко и Н.Р.Насырканов - после элементарного объяснения основных типов сейсмических волн, пронизывающих Землю, провели анализ работ, посвященных исследованиям сейсмической активности Земли. Особое внимание было уделено обсуждению наблюдаемых корреляций в числе и характере землетрясений с различного рода геологическими и географическими факторами. Много достаточно интересных феноменологических связей было установлено. В заключительной части авторы, видимо, для полноты созданной ими картины сейсмических корреляций, приводят, особо не обсуждая, уникальный, на наш взгляд, и крайне актуальный в настоящее время рисунок. Приводим его с почти дословной авторской подписью.
[Spoiler (click to open)]
Рис. (а) Ежегодная совокупная энергия подземных ядерных взрывов СССР и США, выраженная по шкале Гутенберга-Рихтера в период 1957.1992 гг.
(б) Сильнейшие землетрясения с магнитудой m > 8.3 с 1900 по 2008 гг.
Во время проведения полномасштабных программ подземных испытаний в обеих странах (1966-1988 гг.) землетрясений с указанной магнитудой не наблюдалось, - скромно отмечают авторы статьи!
Надо подчеркнуть, что информация для приведенного выше рисунка взята из общедоступных официальных баз данных о подземных ядерных взрывах ( http://www.johnstonsarchive.net/nuclear/tests ) и крупнейших землетрясениях ( http://www.ngdc.noaa.gov/hazard/hazards.shtml ).
Не надо быть продвинутым специалистом, чтобы понять всю значимость этого факта - такое (казалось бы) абсолютное зло, как ядерный взрыв, или программа подземных испытаний ядерного оружия двумя супердержавами, в течение почти 25 лет сохраняло относительное "сейсмическое спокойствие" на всей планете Земля. Вряд ли это просто совпадение. Поскольку вполне понятно, что если потихоньку "потряхивать" Землю искусственными взрывами (по силе воздействия, видимо, пока подходят только ядерные), то можно малыми дозами (не сразу и не помногу) снимать накапливаемые естественным образом внутренние напряжения между тектоническими плитами. В результате сильно уменьшается вероятность крупномасштабного землетрясения - поскольку нет уже необходимого для этого колоссального запаса упругой энергии.
Если чуть-чуть пофантазировать, то вполне можно придти к парадоксальному выводу о том, что ужасных жертв и многочисленных разрушений, скажем, от японского землетрясения этого года или прошлогоднего землетрясения на Гаити можно было бы избежать, если бы... скажем, продолжались подземные ядерные испытания. Или как бы ответить на риторический вопрос - сколько жизней спасла холодная война, гонка ядерных вооружений, не допустив катастрофических, разрушительных землетрясений на протяжении почти 25 лет?
Приведенный рисунок - это уникальный пример того, как наука, даже используемая "не по назначению", во зло, может приносить огромную пользу и сохранять человеческие жизни, предотвращая глобальные природные катаклизмы.
В. БЕДНЯКОВ, А. ГУСЬКОВ, Г. ШЕЛКОВ.
UPD опровержение http://ammosov.livejournal.com/1131762.html:
По соцсетям ураганом несется ссылка: якобы-де подземные ядерные взрывы предотвращают катастрофические землетрясения магнитудой от 8.3. Кто понаивнее - распространяет не рефлексируя. Кто покритичнее - задает вопрос: пошто границу разрушительных землетрясений провели на 8,3 по шкале Рихтера? Я, будучи самым умным, сперва вспомню, что подземные ядерные взрывы проходили в основном на значительном отдалении от зон сейсмической активности - Невада, Семипалатинск, Новая Земля, и к тому же практически на поверхности земли, а не на глубинах от нескольких километров, как землетрясения. Ударная волна подземного взрыва (которая и так несет только 50% от энергии выхода) уходит в значительной мере в атмосферу. Как эти взрывы чисто теоретически могут снимать напряжение в плитах по всему земному шару? Но затем я подумал, что ответ на вопрос лишь тогда достоверен, когда научен. А значит, понадобятся статистические методы.
[Spoiler (click to open)][Spoiler (click to open)]
Рис. (а) Ежегодная совокупная энергия подземных ядерных взрывов СССР и США, выраженная по шкале Гутенберга-Рихтера в период 1957.1992 гг.
(б) Сильнейшие землетрясения с магнитудой m > 8.3 с 1900 по 2008 гг.
Во время проведения полномасштабных программ подземных испытаний в обеих странах (1966-1988 гг.) землетрясений с указанной магнитудой не наблюдалось, - скромно отмечают авторы статьи!
Надо подчеркнуть, что информация для приведенного выше рисунка взята из общедоступных официальных баз данных о подземных ядерных взрывах ( http://www.johnstonsarchive.net/nuclear/tests ) и крупнейших землетрясениях ( http://www.ngdc.noaa.gov/hazard/hazards.shtml ).
Не надо быть продвинутым специалистом, чтобы понять всю значимость этого факта - такое (казалось бы) абсолютное зло, как ядерный взрыв, или программа подземных испытаний ядерного оружия двумя супердержавами, в течение почти 25 лет сохраняло относительное "сейсмическое спокойствие" на всей планете Земля. Вряд ли это просто совпадение. Поскольку вполне понятно, что если потихоньку "потряхивать" Землю искусственными взрывами (по силе воздействия, видимо, пока подходят только ядерные), то можно малыми дозами (не сразу и не помногу) снимать накапливаемые естественным образом внутренние напряжения между тектоническими плитами. В результате сильно уменьшается вероятность крупномасштабного землетрясения - поскольку нет уже необходимого для этого колоссального запаса упругой энергии.
Если чуть-чуть пофантазировать, то вполне можно придти к парадоксальному выводу о том, что ужасных жертв и многочисленных разрушений, скажем, от японского землетрясения этого года или прошлогоднего землетрясения на Гаити можно было бы избежать, если бы... скажем, продолжались подземные ядерные испытания. Или как бы ответить на риторический вопрос - сколько жизней спасла холодная война, гонка ядерных вооружений, не допустив катастрофических, разрушительных землетрясений на протяжении почти 25 лет?
Приведенный рисунок - это уникальный пример того, как наука, даже используемая "не по назначению", во зло, может приносить огромную пользу и сохранять человеческие жизни, предотвращая глобальные природные катаклизмы.
В. БЕДНЯКОВ, А. ГУСЬКОВ, Г. ШЕЛКОВ.
UPD опровержение http://ammosov.livejournal.com/1131762.html:
По соцсетям ураганом несется ссылка: якобы-де подземные ядерные взрывы предотвращают катастрофические землетрясения магнитудой от 8.3. Кто понаивнее - распространяет не рефлексируя. Кто покритичнее - задает вопрос: пошто границу разрушительных землетрясений провели на 8,3 по шкале Рихтера? Я, будучи самым умным, сперва вспомню, что подземные ядерные взрывы проходили в основном на значительном отдалении от зон сейсмической активности - Невада, Семипалатинск, Новая Земля, и к тому же практически на поверхности земли, а не на глубинах от нескольких километров, как землетрясения. Ударная волна подземного взрыва (которая и так несет только 50% от энергии выхода) уходит в значительной мере в атмосферу. Как эти взрывы чисто теоретически могут снимать напряжение в плитах по всему земному шару? Но затем я подумал, что ответ на вопрос лишь тогда достоверен, когда научен. А значит, понадобятся статистические методы.
Что я сделал дальше? Взял датасет землетрясений NOAA за 1900-2015 год (ссылки на датасет по ядерным взрывам в статье на самом деле нет, ее ссылка ведет на какую-то любительскую страничку, где таблицы "дата-место-выход" не обнаружено). Но кидать его на график я сразу не стал, поскольку на глазок такие вещи оценивать нельзя. Вместо этого, я его нормализовал - пересчитал, сколько в среднем землетрясений приходилось на год в каждом из 5-летних интервалов и какова была магнитуда среднего землетрясения. И по этим данным я выстроил гистограмму (темно-зеленые метки).
Что сразу бросилось в глаза? Что количество регистрируемых в год землетрясений от пятилетки к пятилетке растет, особенно после 1945 года - а вот средняя магнитуда падает! Коэффициент корреляции весьма хорош; -0,835 - значит, датасеты могут быть связаны. Связаны - но как? Значит ли это, что Землю стало трясти чаще, но слабее? Возможно. Но возможно и другое - что сейсмографы стали чувствительнее, пунктов наблюдения больше, и больше землетрясений стало фиксироваться. Стационарный сейсмопункт не чувствует целое кольцо коры на противоположной от себя стороне Земли. У землетрясений есть значительная "мертвая зона" за счет того, что Земля внутри неоднородна. Чтобы фиксировать землетрясения глобально - нужна глобальная сеть сейсмостанций.
До 2 мировой сейсмология была просто "наукой" и финансировалась как наука, а после 1945 г. сверхдержавы стали ее использовать для слежения за ядерными взрывами друг друга. Сеть наблюдения стала из ученой военной. Можно уверенно счесть, что технологии слушания Земли стали улучшать: в том была военная надобность. И еще одно важное замечание: шкала Рихтера разработана только в 1935 г. Все параметры землетрясений до 1935 г. рассчитаны в лучшем случае по архивным сейсмограммам, если вообще не оценочные.
Для начала, как выглядит на данных гипотеза о том, что магнитуда 8,3 и выше волшебным образом исчезла от подземных взрывов?
А никак. Это настолько редкие землетрясения, что иногда по 2-3 десятилетия без них проходят. Для них многостолетние серии нужны. В первой четверти XX века их было 21, при том что за последующие сто лет - 47, зато на промежутке 115 лет насчитывается 6 десятилетий, когда таких катастроф вообще не было. Для такой короткой и дырявой серии данных даже коэффициент корреляции корректно не посчитаешь. Словом, отсечку авторы статьи выбрали совершенно произвольно.
Итак, как бы убрать этот эффект? Давайте сперва отбросим все данные до 1935 г. Затем сравним - как период 1935-1965 + 1990-2015 (примерно соответствующий времени, когда не было подземных взрывов) соотносится с периодом 1965-1990. И учтем не только разрушительные (8,3 по шкале Рихтера - это разрушительное), а вообще любые сильные. Сильным считается землетрясение от 6 баллов и выше. Их и будем обсчитывать.
Для начала, проверим гипотезу, что от подземных взрывов падает частота крупных землетрясений. Просто посчитаем все частоты и их разности --
-- и сразу видим интересный паттерн. Независимо от наличия подземных взрывов, землетрясения по мере приближения к нашему времени фиксируются все чаще, и чем меньше магнитуда, тем больше таких землетрясений фиксируется. Это отвечает нашей гипотезе о том, что по мере холодной войны технология сейсмонаблюдений и сеть сейсмостанций растет, и все меньше землетрясений проходят незамеченными. Это также отвечает и гипотезе, что сейсмическая активность Земли растет, а магнитуда землетрясений падает. Не отвечает это только гипотезе, что подземные взрывы как-то влияют на землетрясения от 6 и более баллов.
Короче, выяснить, кажется ли нам, что трясет чаще и меньше, или взаправду так и есть, мы не можем. Но можем ли мы хотя б убрать эффект переоценки частоты землетрясений от все более чувствительных и всемирных сейсмометров? Можем попробовать. Есть ли в датасете некий порог, после которого зависимость частоты от времени исчезает? Давайте посмотрим на корреляции двух рядов данных за 1935-2015 г. целиком: средняя магнитуда землетрясения за 5-летний период и среднегодовая частота землетрясений за 5-летний период. Вот что вышло: для магнитуд 6.0-6.4 есть слабая обратная зависимость, для магнитуд от 8 она вообще не определена - слишком много дыр во временных рядах, для магнитуд 6.5-8 зависимости нет.
И чтоб уж совсем от сомнений избавиться: чем ближе к нашему времени, тем больше в базе NOAA слабых землетрясений. Вот корреляция магнитуд с частотой по времени для магнитуд "от 4" до "от 8", 1935-2015. Весьма сильная зависимость. Вот они, чувствительные сети сейсмостанций:
Итак, если порог для периода подземных взрывов выставлять грамотно, а не методом подгонки под результат - он должен быть на уровне 6.5. И как будет выглядеть эта временная серия? А вот как. Коричневым - магнитуда и частота землетрясений 6,5 и более. Зеленым - уже показанная серия всех землетрясений в базе. Как видим, все временные зависимости исчезают.
Вывод? Их два.
1. Подземные взрывы никак сейсмическую картину мира не меняют.
2. Если Землю и впрямь трясет чаще, но мельче, мы это выяснить не можем, потому что наши исторические данные системно грубее современных.
Не выступить ли с этим на TEDx?
Dixi QED.
UPD. Мне посоветовали пересчитать магнитуду в энергию. Пересчитал. Результаты все те же, исключая корреляцию серий, которая еще больше сократилась. Выделяется только 1960-1965 гг. за счет двух катастрофических землетрясений (Чили и Аляска), но и удаление наивысших магнитуд картину принципиально не меняет.
Что сразу бросилось в глаза? Что количество регистрируемых в год землетрясений от пятилетки к пятилетке растет, особенно после 1945 года - а вот средняя магнитуда падает! Коэффициент корреляции весьма хорош; -0,835 - значит, датасеты могут быть связаны. Связаны - но как? Значит ли это, что Землю стало трясти чаще, но слабее? Возможно. Но возможно и другое - что сейсмографы стали чувствительнее, пунктов наблюдения больше, и больше землетрясений стало фиксироваться. Стационарный сейсмопункт не чувствует целое кольцо коры на противоположной от себя стороне Земли. У землетрясений есть значительная "мертвая зона" за счет того, что Земля внутри неоднородна. Чтобы фиксировать землетрясения глобально - нужна глобальная сеть сейсмостанций.
До 2 мировой сейсмология была просто "наукой" и финансировалась как наука, а после 1945 г. сверхдержавы стали ее использовать для слежения за ядерными взрывами друг друга. Сеть наблюдения стала из ученой военной. Можно уверенно счесть, что технологии слушания Земли стали улучшать: в том была военная надобность. И еще одно важное замечание: шкала Рихтера разработана только в 1935 г. Все параметры землетрясений до 1935 г. рассчитаны в лучшем случае по архивным сейсмограммам, если вообще не оценочные.
Для начала, как выглядит на данных гипотеза о том, что магнитуда 8,3 и выше волшебным образом исчезла от подземных взрывов?
А никак. Это настолько редкие землетрясения, что иногда по 2-3 десятилетия без них проходят. Для них многостолетние серии нужны. В первой четверти XX века их было 21, при том что за последующие сто лет - 47, зато на промежутке 115 лет насчитывается 6 десятилетий, когда таких катастроф вообще не было. Для такой короткой и дырявой серии данных даже коэффициент корреляции корректно не посчитаешь. Словом, отсечку авторы статьи выбрали совершенно произвольно.
Итак, как бы убрать этот эффект? Давайте сперва отбросим все данные до 1935 г. Затем сравним - как период 1935-1965 + 1990-2015 (примерно соответствующий времени, когда не было подземных взрывов) соотносится с периодом 1965-1990. И учтем не только разрушительные (8,3 по шкале Рихтера - это разрушительное), а вообще любые сильные. Сильным считается землетрясение от 6 баллов и выше. Их и будем обсчитывать.
Для начала, проверим гипотезу, что от подземных взрывов падает частота крупных землетрясений. Просто посчитаем все частоты и их разности --
! 1935-1965 1965-1990 1990-2015 A-B B-C A-C
6 14.8 18.6 24.6 -3.8 -6.0 -9.8
6.1 13.6 17.5 23.0 -4.0 -5.5 -9.5
6.2 13.2 16.2 21.1 -3.0 -4.9 -7.9
6.3 12.8 14.9 19.9 -2.1 -5.0 -7.2
6.4 12.4 14.0 18.2 -1.7 -4.2 -5.8
6.5 12.0 13.2 16.7 -1.1 -3.5 -4.6
6.6 11.3 12.1 15.2 -0.8 -3.1 -3.9
6.7 11.0 11.1 13.8 -0.2 -2.7 -2.8
6.8 10.5 10.3 12.4 0.2 -2.1 -1.9
6.9 9.4 9.6 11.1 -0.2 -1.5 -1.7
7 9.0 8.7 10.2 0.3 -1.4 -1.2
7.1 7.8 7.8 8.6 0.0 -0.8 -0.8
7.2 7.3 6.9 7.6 0.4 -0.7 -0.3
7.3 6.8 6.2 6.5 0.6 -0.3 0.4
7.4 5.8 5.2 5.8 0.6 -0.6 0.0
7.5 5.3 4.7 5.3 0.6 -0.6 0.0
7.6 3.6 3.3 4.2 0.3 -0.9 -0.6
7.7 2.8 2.2 3.1 0.6 -0.9 -0.3
7.8 2.2 1.5 2.2 0.7 -0.7 0.0
7.9 1.6 0.9 1.4 0.7 -0.5 0.2
8 1.0 0.6 1.0 0.4 -0.3 0.1
8.1 0.9 0.4 0.8 0.5 -0.4 0.2
8.2 0.6 0.2 0.6 0.5 -0.4 0.0
8.3 0.4 0.0 0.4 0.4 -0.4 0.0
-- и сразу видим интересный паттерн. Независимо от наличия подземных взрывов, землетрясения по мере приближения к нашему времени фиксируются все чаще, и чем меньше магнитуда, тем больше таких землетрясений фиксируется. Это отвечает нашей гипотезе о том, что по мере холодной войны технология сейсмонаблюдений и сеть сейсмостанций растет, и все меньше землетрясений проходят незамеченными. Это также отвечает и гипотезе, что сейсмическая активность Земли растет, а магнитуда землетрясений падает. Не отвечает это только гипотезе, что подземные взрывы как-то влияют на землетрясения от 6 и более баллов.
Короче, выяснить, кажется ли нам, что трясет чаще и меньше, или взаправду так и есть, мы не можем. Но можем ли мы хотя б убрать эффект переоценки частоты землетрясений от все более чувствительных и всемирных сейсмометров? Можем попробовать. Есть ли в датасете некий порог, после которого зависимость частоты от времени исчезает? Давайте посмотрим на корреляции двух рядов данных за 1935-2015 г. целиком: средняя магнитуда землетрясения за 5-летний период и среднегодовая частота землетрясений за 5-летний период. Вот что вышло: для магнитуд 6.0-6.4 есть слабая обратная зависимость, для магнитуд от 8 она вообще не определена - слишком много дыр во временных рядах, для магнитуд 6.5-8 зависимости нет.
6 -61%
6.1 -65%
6.2 -56%
6.3 -55%
6.4 -48%
6.5 -36%
6.6 -20%
6.7 -8%
6.8 8%
6.9 5%
7 6%
7.1 5%
7.2 29%
7.3 11%
7.4 12%
7.5 23%
7.6 3%
7.7 17%
7.8 8%
7.9 3%
8 #DIV/0!
8.1 #DIV/0!
8.2 #DIV/0!
8.3 #DIV/0!
И чтоб уж совсем от сомнений избавиться: чем ближе к нашему времени, тем больше в базе NOAA слабых землетрясений. Вот корреляция магнитуд с частотой по времени для магнитуд "от 4" до "от 8", 1935-2015. Весьма сильная зависимость. Вот они, чувствительные сети сейсмостанций:
4 -88.3%
4.5 -86.9%
5 -84.8%
5.5 -79.2%
6 -60.8%
6.5 -35.8%
7 6.2%
7.5 22.7%
Итак, если порог для периода подземных взрывов выставлять грамотно, а не методом подгонки под результат - он должен быть на уровне 6.5. И как будет выглядеть эта временная серия? А вот как. Коричневым - магнитуда и частота землетрясений 6,5 и более. Зеленым - уже показанная серия всех землетрясений в базе. Как видим, все временные зависимости исчезают.
Вывод? Их два.
1. Подземные взрывы никак сейсмическую картину мира не меняют.
2. Если Землю и впрямь трясет чаще, но мельче, мы это выяснить не можем, потому что наши исторические данные системно грубее современных.
Не выступить ли с этим на TEDx?
Dixi QED.
UPD. Мне посоветовали пересчитать магнитуду в энергию. Пересчитал. Результаты все те же, исключая корреляцию серий, которая еще больше сократилась. Выделяется только 1960-1965 гг. за счет двух катастрофических землетрясений (Чили и Аляска), но и удаление наивысших магнитуд картину принципиально не меняет.