标题着实吸引人,地震还能影响电离层呢?到底是怎么影响的?要知道究竟是怎么一回事的话,让我们接着往下看。
凯伊库拉大地震
KaikouraEarthquake
图1凯伊库拉大地震造成的房屋破坏
复杂的断层活动引起了科研工作者的兴趣。越是复杂,科学家们就越是摩拳擦掌,未知的才是有趣的!简单看看,究竟断层带破裂复杂到了什么程度。20多个断层与断层带中,较大的有theHumps,Leaders,Hundalee,andoffshorePointKeanfaults,andtheJordan,Kekerengu,Papatea,andNeedlesfaults(英文名翻译实在太难了,就不翻译了)。依照现有的研究,本次地震事件是从Humps断层开始的,穿过南部,Leaders,Hundalee和offshorePointKeanfaults断层,然后到达北部Jordan,Kekerengu,Papatea和Needles断层。你晕了吗?我也晕了?晕就对了!
那么,科研人员是怎么确定这一传播路径的呢?地震学上是通过有限断层模型模拟破裂过程的。问题又来了,如何确定模拟出来就是正确的?震后地表的变形就提供了信息,要想知道地表变形的程度,得靠卫星!利用InterferometricSynthetic-ApertureRadar(InSAR),也就是干涉式合成孔径雷达技术,科研人员得到了有限断层的模拟结果。具体怎么做我们就不探讨了,这是个十分重要的技术,被应用在许多领域。
图3InSAR观测地表变形(左图)以及有限断层模型模拟结果(右图)
(P.A.Inchin等,2021)
次声波和等离子体
Infrasoundandplasma
次声波是频率小于20Hz的声波,不容易衰减,不易被水和空气吸收。在自然界中,许多自然灾害都可能产生次声波,比如海上风暴、火山爆发、大陨石落地、海啸、龙卷风、磁暴、极光、地震等。
等离子体是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态,广泛存在于宇宙中。等离子体具有很高的电导率,与电磁场存在极强的耦合作用。这是百度百科给出的等离子的定义,让我们抓住其中的关键点--带自由电子。等离子体广泛分布于地球的电离层当中,而电离层又是什么呢?简而言之就是从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域,其中存在相当多的自由电子和离子,是产生部分电离的大气区域。知识点就像套娃一样,咱们就先套到这儿了,对于后面的分析够用了。
地震和电离层还能相亲相爱?
Earthquakeandionosphere
那么到底是通过哪种手段观测到总电子含量的变化呢?悬在高空的只有卫星了!通过GPS以及中国的北斗卫星,结合地面的接收基站,就能获得观测数据。到底是咋做的呢?打破砂锅问到底,我现在就去学习空间物理!
好了,且不问具体的技术手段,现在我们得到了观测数据,要拟合上断层破裂,好像还差了十万八千里。我们再来看看具体的技术流程:首先采用本次地震事件中较好的两个有限断层模型。然后通过空间物理的模型,模拟在这样的断层模型下次声波的传播,最后通过次声波的传播去模拟电离层总电子含量的变化。具体的物理量转化,这里就不细究了
图6地震产生次声波及其传播和影响示意图
图7有限断层模型模拟总电子含量扰动和观测结果对比
这就证明了Papatea断层就是此次事件中破裂的,就是同震破裂!整体思路就是这样了!我们且不说结果的可靠度有多高,光是这样的想法就已经够fashion了。这个事情终于把固体地球物理和空间物理链接在了一起,学科交叉,可喜可贺!说不定未来,这项技术就能解决某些地震上的大难题!