Свечения перед землетрясениями: что снято и что не доказано

Сообщения о свете при землетрясениях известны очень давно. Небо над горизонтом озаряется бледным заревом, вдоль гребней хребтов пробегают всполохи, над землёй появляются светящиеся шары, а после толчков всё гаснет.

До середины XX века такие рассказы относили к области легенд: свидетели напуганы, ночь, разрушения, пожары, оборванные провода. Объяснений хватало и без новой физики.

Отношение изменилось, когда появились снимки. Сегодня явление под названием земные свечения принимается как реальное, а спорят о трёх других вещах: какая доля сообщений относится к нему, каков механизм и годится ли оно для прогноза.

От легенды к каталогу

Первым систематическим сбором свидетельств занялся японский физик Торахико Тэрада в 1930-е годы, после сильного землетрясения на полуострове Идзу.

Первые общепризнанные фотографии получены во время роя землетрясений Мацусиро в Японии, продолжавшегося с 1965 по 1967 год. Толчки шли месяцами, у наблюдателей было время подготовиться, и несколько снимков светящегося неба вошли во все последующие обзоры.

Дальше появились видеозаписи: землетрясение в Перу в августе 2007 года, в Италии в 2009-м, в Мексике в 2017-м. Массовое распространение камер сделало сообщения регулярными.

В 2014 году Роберт Терио с коллегами опубликовал каталог из шестидесяти пяти достаточно надёжно задокументированных случаев в Америках и Европе. Главный результат оказался географическим: свечения заметно чаще привязаны к континентальным рифтовым зонам и крутопадающим разломам, чем к зонам субдукции, где происходит большинство сильнейших землетрясений. Подавляющее большинство случаев зафиксировано в пределах нескольких километров от рифтовой структуры.

Такая закономерность — сильный довод в пользу того, что за сообщениями стоит физический процесс, а не только испуг очевидцев.

Гипотезы

Наиболее разработанная принадлежит Фридеману Фройнду. По его модели в кристаллах магматических пород существуют дефекты, способные при механическом напряжении высвобождать носители заряда — так называемые положительные дырки. Они перемещаются по породе на значительные расстояния, выходят на поверхность, создают там электрическое поле и ионизируют приземный воздух.

Лабораторная часть выглядит убедительно: при сжатии образцов гранита и габбро действительно регистрируются токи и слабое свечение у поверхности. Спорным остаётся масштабирование — работает ли механизм на объёмах в кубические километры и даёт ли он наблюдаемую яркость.

Более старая версия связывала свечения с пьезоэлектричеством кварца. У неё серьёзные трудности: для макроскопического поля нужна согласованная ориентация кристаллов, а в породе она случайна, к тому же поровая вода эффективно экранирует заряд.

Обсуждаются также трибоэлектрические эффекты при трении блоков и ионизация воздуха выходящим радоном.

Что нужно исключить в первую очередь

Значительная доля впечатляющих видео объясняется совсем иначе.

При землетрясении 19 сентября 2017 года в Мехико множество камер зафиксировало голубые вспышки над городом. Разбор показал, что это дуговые замыкания в электросетях: сильная тряска раскачивает провода воздушных линий, они схлёстываются, происходит короткое замыкание с ярким разрядом. Локализация вспышек совпала с подстанциями и линиями электропередачи.

Прежде чем говорить о земных свечениях, полагается исключить:

• дуговые замыкания на линиях и трансформаторных подстанциях
• пожары и вспышки при разрывах газопроводов
• аварийное освещение, автомобильные фары и сигнализации
• обычные грозы, которые вполне могут совпасть по времени
• артефакты сжатия видео и блики в объективе

Городское видео с вспышками само по себе не аргумент — почти всегда рядом есть провода.

Годится ли это для предупреждения

Практический ответ отрицательный.

Большинство задокументированных свечений возникает одновременно с толчком или в первые секунды после начала подвижки. Сообщения о свечениях за часы и дни до события существуют, но их мало и они плохо документированы.

Даже при подтверждении механизма прогностической ценности это не даст. Полезный предвестник должен появляться заранее, наблюдаться систематически и давать приемлемо мало ложных тревог. Ни свечения, ни выход радона, ни ионосферные возмущения, ни поведение животных этим требованиям пока не отвечают.

Реальная система раннего предупреждения устроена иначе: она регистрирует быструю продольную волну и рассылает сигнал до прихода медленной разрушительной поперечной. Это выигрыш в секунды или десятки секунд, и он достигается сейсмометрами, а не наблюдением за небом.

Земные свечения — удобный тест на аккуратность рассуждения, потому что требуют удерживать три утверждения сразу. Часть случаев реальна и подтверждена снимками и географической статистикой. Механизм остаётся спорным, а лабораторные модели не перенесены на природный масштаб. Заметная доля популярных видео объясняется электросетями и к геофизике отношения не имеет. Выбрать одно из трёх и построить на нём весь рассказ проще, но именно это и превращает нормальную научную тему то в разоблачение, то в сенсацию.