Сдвиг по оси
После землетрясения в Японии ось нашей планеты стала героиней новостных лент.
В сообщениях информагентств говорилось, что произошедшие подвижки тектонических плит привели к ее смещению. По теоретическим расчетам итальянских ученых, — на 10 сантиметров, американских – на 15—17 сантиметров.
Отследить поведение земной оси не в теории, а на практике удалось радиоастрономам.
Сейсмическая активность и ранее запланированные международные исследования для определения параметров вращения Земли совпали случайно, предоставив специалистам возможность получить ценную информацию о влиянии землетрясений на происходящие на планете процессы. Активное участие в наблюдениях принимали ученые Крымской астрофизической обсерватории (КрАО), которая располагает уникальным комплексом инструментов, позволяющих проводить измерения с точностью 0,2 мм.
— Сообщения о том, что землетрясение в Японии сместило ось Земли на 15 сантиметров, необоснованны, – считает заместитель директора по научной работе КрАО доктор физико-математических наук Александр Вольвач. — Это расчетные, теоретические прогнозы. Точные данные мы получим примерно через два месяца – после обработки и анализа всех результатов наблюдений, в которых одновременно участвовали радиотелескопы, расположенные на разных континентах. Однако предварительно уже сейчас можно сказать, что никаких скачков положения земной оси 11 марта не было.
Смещения на суше определяем по звездам
Поверхность нашей планеты представляет собой более десятка крупных тектонических плит, двигающихся незаметно для нас медленно в разных направлениях. Например, Крым, расположенный на Евразийской тектонической плите, дрейфует вместе со всей Украиной на северо-восток со скоростью около 32 мм в год. Иногда эти плиты сталкиваются, вызывая землетрясения, цунами, извержения вулканов. Для отслеживания геодинамических явлений и процессов, которые могут привести к подвижке отдельных участков суши, движению полюсов Земли и неравномерности ее вращения, и создана международная сеть наблюдательных станций, а также центры сбора и анализа результатов наблюдений.
Вспомним: секстант и логарифмическая линейка позволяют штурману корабля определять его координаты, привязываясь к постоянной точке, хорошо видной невооруженным глазом, например к яркой звезде. Аналогичным образом радиоастрономы определяют координаты наших природных кораблей — движущихся материковых плит. Правда, их скорости гораздо меньше, чем у лайнера, потому точность измерений должна быть несравненно выше.
Инструментом для точного определения, куда и на какое расстояние перемещается зафиксированная точка на земной поверхности, может служить радиотелескоп. А если точнее, работающая сообща сеть РТ в разных точках планеты, оснащенных сложнейшей электроникой и специальными компьютерными программами. Роль Полярной звезды могут в этом случае играть далекие внегалактические радиоисточники — квазары и активные ядра радиогалактик. Относительно этих космических радиомаяков движение точки поверхности, на которой стоит радиотелескоп, можно отследить с большой точностью.
— Александр Евгеньевич, как именно проходили наблюдения на РТ-22?
— Это достаточно сложный и точно выверенный процесс. Каждые три минуты 22-метровое зеркало нашего радиотелескопа поворачивалось для наведения на определенный радиоисточник на небе, и получаемый от него сигнал в течение 1—2 минут записывался на цифровые носители. Затем телескоп переводился на следующую «реперную точку», потом – на очередную, и так далее. За два сеанса наблюдений – двое суток подряд с получасовым перерывом начиная с половины восьмого вечера 22 марта – мы отследили 320 компактных радиоисточников. Система спроектирована для работы в автоматическом режиме, но под наблюдением оператора.
Таким же образом проводил наблюдения каждый из входящих в сеть радиотелескопов — AIRA, CHICHI10, TSUKUB32 и VERAISGK (Японские острова), SIMEIZ (Украина), FORTLEZA (Бразилия), HOBART12 (Австралия), METSAHOV (Финляндия), NYALES20 (остров Шпицберген), TIGOCONC (Чили), URUMQI (Китай), WETTZELL (Германия). Объединить в одно целое все эти инструменты для работы в режиме интерферометра, то есть в качестве единого радиотелескопа размером с земной шар, удалось с помощью особой технологии наблюдения. Она заключается в том, что сначала результаты записываются каждым РТ по отдельности, а затем суммируются с помощью специального устройства-коррелятора.
Чтобы «сшивать», складывать все записи (а объем данных только на РТ-22 составил 7994,2 гигабайта), необходимо иметь единую временную дорожку. Ход времени обеспечивался имеющимися у нас специальными часами, которые за миллион лет могут дать погрешность всего в одну секунду. Эти часы необходимы также для запуска космических обсерваторий. Они понадобятся и для работы с международным космическим радиотелескопом «РадиоАстрон» – его планируют запустить в этом году. По окончании наблюдений магнитные носители всех участвовавших в сессии телескопов отсылаются в один из мировых корреляционных центров, где проводится их техническая обработка, затем – в центры анализа, например, в Главной астрономической обсерватории (ГАО) НАН Украины в Киеве, и в конце концов – в центр данных. После этого они становятся доступными всем пользователям Интернета.
— Судя по вашему рассказу, это сложная, трудоемкая и кропотливая работа…
— …для выполнения которой необходимы радиотелескоп с высоким качеством зеркала, современное оснащение и высококвалифицированный персонал. Чтобы начать наблюдения по международным геодинамическим программам, десять лет назад РТ-22 был модернизирован в рамках сотрудничества между Украиной (КрАО и ГАО) и США (NASA). Отмечу, что наш телескоп наводился на исследуемые радиомаяки с точностью менее 5 угловых секунд. Для сравнения: одна звезда, видимая на небе невооруженным глазом, имеет в десятки раз больший размер – около 1 угловой минуты.
Радиоастрономия обладает огромными возможностями. Например, при проведении этого сеанса использовались устройства, способные чувствовать радиосигнал мощностью в 10-26 раз меньшей, чем у обычной комнатной лампочки.
— А нельзя ли использовать вместо дорогого и сложного метода радиоинтерферометрии другие способы измерений движения земной коры?
— Можно, но они применяются сейчас не вместо, а в дополнение — для мониторинга локальных эффектов движения земной коры и регистрации скачкообразных отклонений. Привязка к РТ-22 позволяет использовать другие, менее точные, но более дешевые и простые инструменты. Так, сейчас у нас в радиусе 3 километров расположены два пункта лазерной дальнометрии и две станции мировой сети GPS. Мы определяем параметры вращения Земли по всем трем видам измерений, а потом строим сводные значения, поскольку каждый метод обладает собственными погрешностями.
Только с развитием сети РСДБ-станций (радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами. – Ред.) появилась возможность уверенно регистрировать смещения пунктов наблюдений всего на несколько миллиметров. Это позволяет детально исследовать характер упруго напряженных районов до и после землетрясения в зависимости от его магнитуды, глубины гипоцентра и расстояния до него. Такие измерения очень важны для прогностических целей. Исследования движения тектонических плит должны нас приблизить к возможности делать научно обоснованные предсказания землетрясений с точностью 50%.
— Вы сказали, что точные данные о влиянии землетрясения в Японии на движение земной оси будут известны позже, хотя уже сейчас можно сказать, что резких скачков 11 марта не было. А какие причины вызывают движение земной оси?
— Здесь нужно иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, ось, о которой мы говорим, существует только условно. Это один из диаметров нашей планеты, который пересекается с ее поверхностью в двух диаметрально противоположных точках — северном и южном географических полюсах. Во-вторых, наша Земля — не идеальный шар. Горы, впадины, материки и океаны нарушают ее геометрию. Из-за этого при вращении возникает определенное «биение» оси Земли, как у неточно сбалансированного колеса. Существуют также сезонные и суточные вариации вращения планеты, связанные с передвижением воздушных масс и морских течений, влиянием Луны и процессами в недрах самой Земли. В результате эта условная земная ось «плавает» то туда, то сюда на 2—7 сантиметров в сутки, а в общем – до 10 метров в год.
— Во время землетрясения в Японии был зафиксирован значительный сдвиг суши…
— Это явление не надо путать с движением земной оси. В этом случае происходит сдвиг только отдельных литосферных плит. Как мы уже упоминали, обычно они движутся со скоростью несколько сантиметров в год. Но землетрясение – процесс не постепенный, а скачкообразный, революционный, и продвижение было значительным. Как сообщило японское агентство Kyodo со ссылкой на Институт географии Японии, полуостров Осика на северо-востоке острова Хонсю в результате землетрясения 11 марта сдвинулся на 5,3 метра в юго-восточном направлении и опустился на 1,2 метра.
Сейчас для построения планетарной геодинамической модели движения литосферных плит данных не хватает. Однако ученые не сомневаются, что такая модель будет создана. Тогда человечество узнает, как будет меняться во времени облик материков, и мы сумеем более точно прогнозировать проявления тектонической деятельности.
Справка «УТГ»
РТ-22 входит в пятерку лучших антенн мира по своему качеству, оснащению оборудованием и географическому расположению. Его команда работает на различные международные проекты, в том числе по наблюдению активных ядер галактик и подвижки материковых плит, исследованию околоземного пространства, Марса, Венеры, астероидов, комет, космического мусора и поверхности Луны, а также по наблюдениям за выводом на космические орбиты радиообсерваторий.
Во многом благодаря эффективной работе радиоастрономической лаборатории Крымской астрофизической обсерватории Украина занимает высокие позиции в международном астрономическом рейтинге за успехи в получении новых знаний о Вселенной.
