Вулканизм как планетарное явление

А.Ю. РЕТЕЮМ доктор географических наук, профессор кафедры физической географии и ландшафтоведения Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Громадный ущерб, наносимый вулканами, остро ставит проблему выяснения причин извержений. Нужно признать, что прогрессу в этой области не способствовало широкое распространение тектонических воззрений, согласно которым подъем магмы есть следствие взаимодействия литосферных плит, приводимых в движение плотностной конвекцией в мантии Земли. Возникшие трудности побуждают искать дополнительные или альтернативные объяснения. Наиболее перспективным из них представляется понимание вулканизма как явления, свойственного планете, вращающейся в потоках космической энергии.

Первые шаги в данном направлении делались еще во второй половине XIX века, когда E. Клюге и другие геологи подметили ритмичность извержений. Около века назад М.А. Боголепов обратил внимание на то, что волны вулканической активности особенно хорошо выражены в экваториальной зоне, и начал рассматривать всю совокупность аномальных геофизических событий как периодические возмущения тела Земли. На протяжении 70-х и 80-х годов прошлого века неоднократно фиксировалось существование корреляции между вулканической активностью и возбужденным состоянием Солнца [1, 2, 3, 10 и др.].

В настоящее время наблюдается рост интереса к пространственной и временной упорядоченности магматических проявлений. В.М. Федоров [4, 5] обнаружил, что распределение вулканов подчинено широтной зональности, а их поведение определяется гравитационными полями Солнца и Луны. Многолетние исследования, выполненные В.А. Широковым [7, 8], позволили установить зависимость сильных вулканических извержений от солнечной активности, чандлеровских колебаний земной оси и лунных приливов, что обеспечило создание эффективного метода прогнозирования. В.Е. Хаин и Э.Н. Халилов [6] пришли к выводу о противоположной реакции вулканов в зонах рифтов и материковых окраин на влияние Солнца.

Свидетельства связи вулканизма с периодическими изменениями на Солнце, вращением Земли и обращением Земли с Луной служат предпосылкой развертывания систематического рассмотрения роли в активизации и замедлении вулканических процессов всех космических факторов, включая тела Солнечной системы и Галактики. Вместе с тем необходимо детальное изучение пространственной упорядоченности вулканизма, в которой должны отражаться воздействия ротации, сжатия и растяжения земной коры.

Как показывает обработка каталога «Global Volcani Program» [9], содержащего сведения примерно о 1500 вулканах, выделяются три глобальных широтных пояса магматических проявлений (табл. 1). Первый из них — экваториальный, где в пределах от 6° с. ш. до 6° ю. ш. сосредоточено 189 вулканов. К северу и югу от него вдоль тридцать шестых параллелей протягиваются два других пояса. Во всех поясах высота вулканов закономерно увеличивается от периферии к середине. Факты строгой приуроченности магматических проявлений к определенным широтам подтверждают теоретическое заключение А. Веронне, сделанное им в 1912 г. на основе расчета деформирующих напряжений эллипсоида вращения.

Кроме широтных поясов, существует глобальный меридиональный пояс, образованный вулканами, которые тяготеют к эллипсу 102° в. д. / 78° з. д. (рис. 1). Концентрация вулканов в меридиональном поясе обусловлена его пограничным положением между материковым полушарием и полушарием океаническим, претерпевающим расширение в последние 200 млн лет.

Существование строгой симметрии в группах вулканов, порожденной силами космической природы, предопределяет высокую их чувствительность к любым внешним возмущениям. Эти импульсы идут от планет, Солнца и других звезд. Судя по информации о сроках начала извержений в 1960—2009 гг., вращение Солнца (с периодом около 27 суток) генерирует короткопериодические колебания вулканической активности, причем максимум наступает за один-два дня до момента прохождения центрального меридиана звезды. Быстрый отклик литосферы и мантии Земли на переменное облучение означает, что гипотеза прогрева пород при повышенной солнечной активности ошибочна.

Статистика дат начала извержений за период 1800— 2009 гг. (всего учтено 4758 событий) подтверждает мнение о синхронности колебаний активности Солнца и земных вулканов. В годы максимумов число действующих вулканов примерно на 10% выше, чем в годы минимумов.

Планеты-гиганты во время прохождения ими перигелия, пролетая мимо Земли, замедляют движение в ее недрах магмы. Этот эффект четко выражен при взаимодействии с Землей Юпитера и Сатурна, которые резко, в 3—5 раз, увеличивают массу выброшенного вещества при извержениях, начавшихся за один-два года до сближения с Землей (средние показатели за 190 лет). Сатурн, однако, уменьшает их число с 25—26 до 22 в год.

Земля отвечает активизацией вулканов на орбитальные резонансы между парами планет, возникающие при достижении целочисленных отношений (1:2, 2:3, 3:4 и т. д.) между размерами полуосей орбит. Например, один-два раза в год при вхождении в резонанс 2:3 Земли и Марса (расчет по программе Alcyone Ephemeris за 1723—2009 гг.) число извержений увеличивается в среднем вдвое по сравнению с фоновыми значениями.

Особое значение для вулканических, как и других природных процессов, имеет динамика барицентра (центра масс) Солнечной системы, который благодаря обращению планет-гигантов постоянно передвигается от центра звезды к фотосфере и хромосфере и обратно. Применение метода скользящей средней к анализу ряда координат барицентра за период 700—2019 гг. (рассчитанных с помощью программы EPOS7), позволило выявить в этих колебаниях циклы продолжительностью 20,6 лет. Таков в точности, как известно, основной период солнечной активности. Ритмы барицентра, как известно, повторяются через 179 лет. Кроме того, есть 676-летняя цикличность.

Очевидно, воздействие барицентра Солнечной системы на вулканы Земли должно быть лучше всего заметно во время прохождения им перигелия и афелия, когда направление движения меняется на противоположное. И действительно, как показывает обработка данных по начавшимся извержениям за 1800—2009 гг., в переломные годы вулканическая активность резко усиливается. Даты всех без исключения крупнейших извержений приходятся на те участки траектории барицентра, где он начинает удаляться от центра Солнца или пускается в обратный путь. В среднем объемы изверженного вещества при прохождении барицентром перигелия и афелия возрастают в 6—7 раз (рис. 2).

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что самые мощные извержения вулканов происходят в определенный момент движения барицентра, а именно после его наибольшего сближения с центром звезды. В 1990 г. расстояние между центрами было кратчайшим за 100 лет — 0,1 солнечных радиусов, а на следующий год случилось самое крупное в XX веке извержение вулкана Пинатубо. В 1811 г. центры стали отстоять друг от друга всего на 0,07 солнечных радиусов (минимум за 1633—2010 гг.), поэтому в 1812 г. началось извержение множества вулканов, в том числе Тамборы, которое завершилось в 1815 г. грандиозным взрывом — наиболее сильным в Новое и Новейшее время. Два события разделяют около 179 лет — главный период барицентра. За 179 лет до пробуждения Тамборы, 16 декабря 1631 г., когда барицентр находился в 0,12 солнечного радиуса от его центра, произошло уникальное извержение Везувия. Точная датировка более отдаленных событий затруднена, однако с достаточной долей уверенности можно говорить о том, что с прохождением перигелия через указанную критическую точку связан ряд извержений, объем выбросов (VEI) которых оценивается в 5—7 баллов, среди них вулканы Кувае (около 1453 г.) в Вануату, Килотоа в Эквадоре (около 1275 г.), Чанбайшань в Китае (около 1090 г.), Себоруко в Мексике (около 915 г.) и др.

Одна из возможных причин периодичности крупнейших извержений — большое ускорение в движении барицентра, сопровождающееся уменьшением напряженности гравитационного поля, которое, вероятно, создает разуплотнение вещества в недрах Земли. Другая причина заключается в замедлении вращения Земли, которое фиксируется при сопоставлении его скорости (по данным International Earth Rotation and Reference Systems Service) и масштабов эруптивной (Eruptus (лат.) — выброшенный, изверженный. В геологии: связанный с извержением вулкана) активности вулканов за период 1800—2009 гг., например, средние величины угловой скорости за 18 лет при суммарных годовых значениях VEI более 1 км³ и менее 0,01 км³ составляют 150,59 и 151,52 пикорадиан/cек. соответственно.

Что касается галактических воздействий на вулканизм Земли, доказательством их реальности служат события, произошедшие в 2004—2005 гг.

27 декабря 2004 г. в 21 ч. 30 мин. 26 сек. UTC в созвездии Стрельца была зафиксирована исключительно яркая вспышка, самая масштабная за все время инструментальных наблюдений Млечного Пути. Взорвалась оболочка магнетара SGR 1806-20, и в доли секунды выделилась энергия, намного превзошедшая суммарную солнечную радиацию за 100 000 лет. Логично предположить, что приходу на Землю импульсного излучения, проделавшего путь длиной около 30 000 световых лет через поглощающую среду, предшествовала взрывная волна какой-то иной природы. Именно она вызвала катастрофическое землетрясение у Суматры 26 декабря в 0 ч. 58 мин. 50 сек. UTC. На принципиальную возможность подобного дальнодействия, которое связано с еще неизвестными силами, указывает обнаружение сейсмического и вулканического эффектов вращения Солнца, хотя различие стационарных и нестационарных космических процессов очевидно. Если мы действительно столкнулись с феноменом земных последствий взрыва далекой звезды, то передача энергии, опережающая движение продуктов ее разрушения, должна была вызвать синхронные изменения солнечной активности и интенсивности галактических космических лучей точно в момент первого подземного толчка у Суматры 26 декабря 2004 г. Проверка этого предположения по материалам глобальной сети астрофизических обсерваторий дала бесспорные аргументы в пользу реальности экстремального галактического контакта.

Загляни в словарь

Афелий — точка орбиты планеты, кометы или какого-либо другого тела, обращающегося вокруг Солнца, наиболее удаленная от Солнца.

Афтершоки — подземные толчки, следующие за главным толчком из одной с ним очаговой области.

Магнетар — нейтронная звезда с особо сильным магнитным полем напряженностью до 1015 Гс.

Перигелий — ближайшая к Солнцу точка орбиты небесного тела, движущегося вокруг Солнца по одному из конических сечений (эллипсу, параболе или гиперболе).

Фотосфера — видимая поверхность Солнца; полностью поглощает излучение, идущее из солнечного ядра.

Хромосфера — неоднородный по структуре слой солнечной атмосферы, расположенный непосредственно над фотосферой; видна во время полных солнечных затмений как клочковатое яркое кольцо вокруг черного диска Луны, только что затмившего Солнце.

Чандлеровские колебания — небольшие изменения осей вращения Земли, открытые американским астрономом Чандлером (Seth Carlo Chandler) в 1891 г. Они составляют 0,7 арксекунды в течение 433 дней. Другими словами, полюсы планеты движутся по неправильной окружности диаметром от 3 до 15 м.

UTC (Universal Time Coordinated) — всемирное координированное время, основа гражданского времени, отличающегося на целое количество секунд от атомного времени. Введено вместо устаревшего среднего времени по Гринвичу, являвшегося неравномерной шкалой, связанной с суточным вращением Земли.

Глобальное сейсмическое «эхо» суматринского землетрясения, выраженное в виде участившихся подземных толчков, было несравнимо более мощным, чем афтершоки всех известных с 1897 г. землетрясений с магнитудой более 8,5 балла по шкале Рихтера. Через несколько дней после катастрофы, в январе 2005 г., начался месячный период максимальной за последние 20 лет вулканической активности.

Обнаруженные закономерности создают почву не только для исторических реконструкций, но и для прогнозирования. Согласно расчетам, в ближайшее время наиболее крупное вулканическое извержение можно ожидать в 2014 г., после того как барицентр Солнечной системы пройдет перигелий на расстоянии 0,54 солнечного радиуса от центра звезды. Значительно более серьезные последствия будет иметь сближение центров на расстояние 0,14 солнечного радиуса в 2030 г.

Литература

1. Абдурахманов А.И., Фирсов Л.П., Широков В.А. Возможная связь вулканических извержений с одиннадцатилетней цикличностью солнечной активности// Бюллетень вулканических станций. — М., 1976.

2. Гущенко Н.И. Цикличность извержений// Вулканология и сейсмология. 1985, № 2.

3. Мехтиев Ш.Ф., Хаин В.Е., Исмаил-Заде Т.А., Халилов Э.Н. Пространственно-временные закономерности вулканических извержений// ДАН СССР. 1986. Т. 289. № 4.

4. Федоров В.М. Особенности широтного распределения вулканических извержений// Вулканология и сейсмология. 2002. № 4.

5. Федоров, В.М. Гравитационный и ротационный факторы вулканической активности// Современные глобальные изменения природной среды. Т. 2. — М.: Научный мир, 2006.

6. Хаин В.Е., Халилов Э.Н. Цикличность геодинамических процессов: ее возможная природа. — М., Научный мир, 2009.

7. Широков В.А. Влияние космических факторов на возникновение сильных извержений вулканов Земли и проблема их долгосрочного прогноза// Материалы ежегодной конференции, посвященной Дню вулканолога, 27–29 марта 2008 г. — Петропавловск-Камчатский: ИВиС ДВО РАН, 2008.

8. Широков В.А. Разработка моделей подготовки сильных землетрясений и вулканических извержений на основе изучения их связи с космическими ритмами// Материалы Всероссийской научной конференции «100-летие Камчатской экспедиции Русского географического общества 1908–1910 гг.». — Петропавловск-Камчатский, 2009.

9. Global Volcanism Program. Smithsonian National Museum of Natural History.

10. Stothers R.B. Volcanic Eruptions and Solar Activity// Journal of Geophysical Research, vol. 94, № B12, 1989.

Рейтинг публикации:

5

Комментарии (0) | Распечатать

Добавить новость в: