Наука и техника: прошлое и настоящее

Предчувствие геофизических катастроф

Проф. И.А.СТЕПАНЮК,
РГГМУ, г. Санкт-Петербург

Предчувствие геофизических катастроф

«…сомика словно подменили, он буквально выпрыгивал из сачка. Отловив с большим трудом десять животных, члены экспедиции отправились обратно. На полпути решили сменить воду в бидоне с рыбой. Открыли крышку бидона, и сомики начали активно выпрыгивать на траву. Тихие, спокойные животные, которых мы знали по прошлому году, преобразились – малейшее прикосновение к телу рыбы сопровождалось резкими сокращениями туловища, они вновь и вновь выскальзывали из рук…» Так описано поведение туркестанских сомиков накануне землетрясения. Причём описание взято из серьёзной монографии на биологическую тему. У автора не нашлось сухих научных слов. Точно так же ведут себя накануне землетрясения или прихода цунами японские карликовые сомики. Они хаотично мечутся в аквариуме, и по такому их поведению люди определяют наступление опасности.

Когда журналисты рассказывали о южноазиатском цунами, то несколько раз повторили один любопытный сюжет. Накануне местные рыбаки заметили, что вся рыба ушла от берегов. Рыбаки знали, что это означает опасность. Они собрали свои пожитки и ушли на ближайшие холмы. Соответственно все спаслись.

Предчувствовала приход цунами не только рыба. Все обратили внимание на необычное поведение слонов. Эти животные перед приходом волны быстро уходили от берега на более высокие места. Да ещё пытались спасать людей.

Известны истории о том, как от цунами спасали людей собаки. Так, молодая семья, жившая в Северо-Курильске, спаслась лишь благодаря собаке из породы колли, которая ночью стащила с них одеяло и настойчиво заставляла уйти подальше от берега. Муж в этой семье был океанологом и быстро сообразил, что всё это означает [1].

Как же животные узнают, что будет катастрофа? У слонов при изучении их поведения в естественных условиях выявилось одно, прямо скажем, фантастическое чувство. Эти толстокожие животные, оказывается, могут прогнозировать... дождь. Выяснил это швейцарский зоолог Лейтхольд. Он более двух лет вёл наблюдения за стадом слонов в кенийском национальном парке Цаво. В стаде было двадцать два слона. Поскольку в парке Цаво с водой регулярно имеются проблемы, то слоны заранее идут туда, где будет хороший дождь. Как писал Лейтхольд, расстояние, преодолеваемое животными до ожидаемого района дождей, может составлять до 100 км. Но… дождь и цунами – что здесь общего?

Нас давно приучили, что чудес не бывает. Значит, у слонов существует некоторый механизм дистанционного получения информации о природных явлениях. В случае дождя – не об опасном, а о привлекательном явлении. Видимо, есть нечто общее у различных природных явлений, как опасных, так и привлекательных, что воспринимается животными на больших расстояниях или с большой заблаговременностью.

Для водных животных, особенно в прибрежной зоне, опасное явление – это шторм. Животные, которые не имеют возможности прикрепиться к чему-нибудь устойчивому, как это делают, например, морские ёжики, могут быть разбиты штормовыми волнами о прибрежные камни. В то же время у берега для них много пищи. В результате получается, что им необходимо заранее знать о приближении шторма, ведь и кушать хочется, и жить хочется.

Все эти животные (рыбы, слоны, собаки и т.д.) здесь указаны рядом, чтобы подчеркнуть следующее: существует некоторый механизм предчувствия опасных природных явлений, который является общим для всего животного мира. Видимо, таким предчувст-вием обладает и человек, но он давно привык не доверять своим внутренним ощущениям, а старается всё анализировать.

Попробуем рассмотреть возможные механизмы предчувствия.

Немножко физики

Какими же физическими явлениями сопровождаются столь разные природные процессы – землетрясения, цунами, морские штормы, циклоны, грозовые облака и тому подобные опасности? Землетрясения, как известно, проявляются в сейсмических колебаниях – именно по их интенсивности и направлению распространения специалисты судят об источнике подвижек в земной коре. О цунами судят, рассчитывая, как будет двигаться волна, возникшая от подводного источника подвижек. О морских штормах, циклонах и других атмосферных процессах судят по синоптическим картам. То есть человек для предвидения каждого опасного природного процесса ищет и находит какие-то свои приёмы, забыв свою возможность прямого восприятия опасности. Но это прямое восприятие осталось у животных, поскольку у них нет синоптических карт и сейсмических станций.

Приближение цунами к берегу. Настоящий удар будет от того подъёма воды, который виден на горизонте

Какие же сигналы воспринимаются животными? Первое, о чём приходится задуматься, это звуки. Действительно, каждый из названых процессов «звучит», причём преимущественно в инфразвуковом диапазоне. Некоторое время считалось как бы выясненным, что, например, медузы воспринимают так называемый «голос моря» – инфразвуковые колебания, распространяющиеся от приближающегося шторма. У медуз даже были найдены специальные органы, которые предполагались приёмниками инфразвука. Они располагаются на щупальцах, т.е. всегда находятся под водой. Это очень важно. Дело в том, что «голос моря» возникает над водой, и проникнуть под воду практически не может. Аналогично это относится к любым видам звуковых колебаний, возникающих в атмосфере. Проблема «проникновения» связана с различием плотностей воздуха и воды. Всё сказанное в той же мере можно отнести и к подводным звукам. Например, у цунами выявлена так называемая «фаза Т» – сопровождающие звуковые колебания, распространяющиеся, естественно, с большей скоростью, чем сама волна. Эти колебания могли бы почувствовать рыбы, но не почувствуют слоны. Кроме того, японский карликовый сомик, считающийся надёжным индикатором цунами, как известно, содержится в аквариумах. Уж туда никакая «фаза Т» не доберётся.

Приходится искать нечто иное – универсальные сигналы, способные воздействовать как на наземных, так и на подводных животных. Попробуем рассмотреть электромагнитные поля крайне низких частот, особенно в области так называемых шумановских резонансов. Они проявляются при всех опасных природных процессах. Формируются эти резонансы обычно в атмосфере, но легко проникают в морскую воду до глубин порядка 100 м. А более глубоководных животных рождающиеся наверху опасности вряд ли интересуют. Во всяком случае, нам об этом ничего не известно.

За счёт каких электрофизических процессов формируются в природе электромагнитные поля крайне низких частот? Прежде всего необходимо рассказать о следующем.

Есть понятия: электромагнитные волны и электромагнитные поля. Это разные понятия. Поле – это то, что возникает возле источника, в данном случае электрофизического процесса. Поле содержит как индукционные составляющие, так и составляющие излучения. Энергия вторых на несколько порядков меньше, чем полная энергия электромагнитного поля источника. Вот эта вторая часть и формирует электромагнитную
волну.

Зачем об этом здесь пишется? Да чтобы не было путаницы. Шумановские резонансы – это резонансы электромагнитных волн. Скорость распространения этих волн, как известно, равна 300 · 10³ км/с. Вычислим длину окружности земного шара, например, на экваторе. Получим приблизительно 40 · 10³ км. Попробуем подсчитать ту частоту, на которой волна будет иметь длину этой окружности (чтобы успеть обежать весь земной шар и синфазно встретиться с излучаемой волной). Получается 7,5 Гц. Считается, что энергию этой волне в основном дают сверхнизкочастотные «хвосты» молниевых разрядов. Вот поэтому эти волны существовали всегда и будут существовать, даже когда нас всех не станет.

А как же с полем? Так вот, электромагнитные поля на этих частотах возбуждаются очень многими геофизическими источниками. Та часть, которая излучается, обеспечивает «добавку» энергии к резонансу волн. Но индукционные составляющие распределены в близости от источника. «Близость» здесь понятие весьма условное. Для тайфуна или циклона это несколько сотен, иногда до тысячи километров.

Немножко биологии

Животные не могут разделять волны и поля. Они воспринимают (если умеют, конечно) электромагнитные колебания определённых частот. К некоторым частотам они более восприимчивы, к некоторым – менее. Для примера на рис. 1 приведена характеристика электрочувствительности сомиков, о которых шла речь в самом начале этой статьи.

Рис. 1. Характеристики электрочувствительности сомиков. H – реакция на горизонтальное электрическое поле от рецепторов левой половины тела; Z – на вертикальное электрическое поле от рецепторов правой половины тела

Если внимательно посмотреть на рис. 1, то поневоле возникает вопрос: а зачем природа предопределила этим сомикам максимум электрочувствительности в диапазоне частот 7–8 Гц? Но сомики не настолько уникальны, как может показаться. Такие максимумы чувствительности к электромагнитным полям нам удалось выявить у карповых рыб, у баренцевоморских скатов, у форели, у длиннопалых раков и т.д. Это совершенно разные животные, но получается, что они обладают некоторым универсальным свойством.

Здесь не описывается чувствительность человека. Но ведь многие читатели знают, что такое альфа-ритм человеческого мозга. В самом начале было сказано, что человек, видимо, умел предчувствовать геофизические катастрофы, но со временем, видимо… разучился.

Ещё раз о физике

Возбуждение крайне низкочастотных электромагнитных полей при многих геофизических процессах происходит за счёт неразрядных механизмов. Молния, которая сразу вспоминается при рассмотрении электрических процессов в атмосфере, это электрический разряд. Неразрядные же электрофизические механизмы обусловлены изменениями объёмных зарядов, например, внутри облачных систем тайфунов.

Но всё-таки, что же происходит при цунами и землетрясениях? Что могут воспринимать эти маленькие юркие рыбки – сомики?

Цунами (в пер. с японского – большая волна в гавани) без землетрясений не бывает. Причём создают цунами подводные землетрясения. Сейсмоактивных зон на акватории Мирового океана очень много. В этих зонах регулярно нарастают локальные напряжения пород. Напряжения могут высвобождаться самостоятельно, но часто это обусловлено некоторым внешним толчком. Подобный толчок создаётся, например, за счёт влияния Луны и Солнца. Ведь дело в том, что приливные явления происходят не только в океане, но и в земной коре. Обо всех сложных явлениях в земной коре можно более подробно прочитать в замечательной монографии А.А.Воробьёва [2], а также в книге А.В.Тертышникова [3].

Предполагается, что наиболее сильны влияния Солнца и Луны при определённых вариантах их взаимного расположения. Эта связь выявляется при статистическом анализе событий. В результате такого анализа было установлено, что возрастание сейсмоактивности происходит, когда Солнце и Луна располагаются на одной линии с Землёй (сизигии, новолуние, полнолуние), а Луна находится на кратчайшем расстоянии от Земли. В книге [4] приведены интереснейшие результаты анализа связи землетрясений в Крыму и солнцедеятельности.

В результате подобных размышлений возникает задача: а почему бы не поинтересоваться реакцией сомовых рыб на лунные и солнечные затмения? Но при этом сразу исключаются идеи прямого влияния на рыб гравитационных возмущений от Солнца и Луны – любые рыбы как бы «взвешены» в воде. Значит, рыбы чувствуют какие-то иные возмущения, происходящие в природе. При наличии повышенной чувствительности к электрическому полю в воде на частотах 7–8 Гц (см. рис. 1) можно ожидать их реакцию на возмущения электромагнитного резонансного поля.

Но возникают ли такие возмущения? Известно, что при землетрясениях (неважно где!) появляется реакция ионосферы. Ионосфера – это та часть земной атмосферы, которая расположена выше стратосферы, как правило, на высоте 100 км и выше. Реакция ионосферы весьма непростая. Кроме влияния на её различные характеристики, например, на так называемые критические частоты, землетрясения вызывают перемещения нижней границы. Причём их вызывают не только сами землетрясения, но и подготовка к ним, т.е. появление механических и электрических напряжений в земной коре.

В результате возникают специфические изменения характеристик резонансного поля в области между поверхностью Земли и нижней границей ионосферы. Они появляются именно над зоной локальных сейсмических напряжений в земной коре, которые вот-вот готовы высвободиться. Эти специфические изменения характеристик, по-видимому, хорошо известны мор-ским животным, но, к сожалению, пока не известны нам с вами.

Снова немножко биологии

В нашей экспериментальной лаборатории мы заинтересовались реакцией сомовых рыб на подобные электромагнитные поля. Добыть японских карликовых или туркестанских сомиков, конечно, не получилось (дорого!), так что пришлось использовать «родственников» – сомиков золотистых. Изучалась поведенческая активность небольших стай рыб в специальном аквариуме и по специальной методике. По этой методике определяются числовые показатели активности [5].

Было доказано, что сомики при возрастании электромагнитных возмущений крайне низких частот сильно повышают свою активность. Ситуация «почти выпрыгивают из аквариума» (это подтверждается соответствующими числовыми показателями) возникла в двух экспериментах – во время лунного и солнечного затмений. Причём, реакция оказалась опережающей.

Но, как отмечалось выше, повышенная сейсмическая активность тоже наблюдается при затмениях, т.е. когда Солнце–Земля–Луна как бы выстраиваются в одну линию. Именно такое «выстраивание» может спровоцировать землетрясения.

Пример анализа поведенческой активности сомиков показан на рис. 2. Здесь следует коротко сказать, что такое Н-показатель, указанный на рисунке. Это так называемый показатель Херста. Он фигурирует в математической теории фракталов, которую иногда называют также теорией детерминированного хаоса. Разность (2–Н) называют фрактальной размерностью изучаемого процесса. Значение показателя Н меняется от 0 до 1. При Н > 0,5 процесс происходит закономерным образом. (Применительно к поведению рыб процесс обусловлен физиологическими особенностями стаи.) При Н < 0,5 процесс хаотичен – рыбы как бы бессмысленно и быстро мечутся в экспериментальном бассейне.

Рис. 2. Реакция сомиков золотистых на лунное затмение. Эксперимент проходил 14–15 марта 2006 г. в течение 25 ч. Начало затмения в 03 ч 21 мин (15 марта), пик реакции (хаос) в 21 ч 30 мин (14 марта)

При определении реакции сомиков на солнечное затмение такой заблаговременности (почти 7 ч) не получилось. Рыбы почувствовали затмение за 30–40 мин до начала. Реакция была аналогичной – метания. Коэффициент Херста понизился до 0,35–0,4. Естественно, при «метаниях» возрастает такая статистическая характеристика, как дисперсия процесса. Чтобы не повторяться, на рис. 3 приведена изменчивость дисперсии активности рыб. Эксперимент проводился 12 ч – как до, так и после затмения. Отсчёты активности велись через 15 с и через 1 мин. На рисунке приведены значения дисперсии для этих двух рядов данных.

Рис. 3. Изменчивость дисперсии поведения сомиков в период солнечного затмения. Заблаговременность реакции: 30–40 минут до затмения

И снова немножко физики

Скептические читатели могут заметить: а может, эти рыбки перед затмениями почувствовали что-нибудь другое? Например, есть захотели...

Для того чтобы разобраться с этим, в лаборатории была сделана специальная физическая установка. Она аналогична известной установке профессора Н.П.Мышкина (исследования 1900–1902 гг.): тонкий слюдяной диск на шёлковой подвеске (торсионный маятник). Вся система размещалась в герметичном контейнере, из которого откачивался воздух. Повороты диска регистрировались автоматическим специальным устройством, подключённым к компьютеру.

Получилось удивительное. Накануне лунного затмения диск стал разворачиваться. Поворот достиг 35° (рис. 4). И, главное, всё это начало происходить в 21 ч 30 мин, т.е. одновременно со спадом в хаос поведения рыб (см. рис. 2). Воспринимать же изменения электромагнитного поля в области частот 7–8 Гц слюдяной диск не может.

Рис. 4. Реакция торсионного маятника на лунное затмение

И снова возникает вопрос: так что же чувствовали наши рыбки? Конечно, изначальные идеи о восприятии электромагнитных возмущений могут быть вполне справедливыми. Возможно, что при затмении запускается одновременно несколько процессов в окружающей среде. Первый – электромагнитные возмущения, его воспринимают рыбы. Второй (какой?) воспринимает диск. Сейчас ответов нет. Нужны дальнейшие кропотливые исследования.

Литература

1. Степанюк И.А. (Иван Малышев.) В ожидании катастроф. – НЛО, 2006, № 41.

2. Воробьёв А.А. Равновесие и преобразование видов энергии в недрах. – Томск: ТГУ, 1980.

3. Тертышников А.В. Предвестники землетрясений и особенности их регистрации. – СПб.: Изд-во ВИККА им. А.Ф.Можайского, 1997.

4. Владимирский Б.М., Нарманский В.Я., Темурьянц Н.А. Космические ритмы: в магнитосфере-ионосфере, в атмосфере, в среде обитания, в биосфере-ноосфере, в земной коре. – Симферополь, 1994.

5. Степанюк И.А., Гаврилова О.Ю., Прель С.А. Особенности п оведения гидробионтов (сомовых рыб) в экстремальных геофизических ситуациях: В сб. «Погода и биосистемы. Материалы международной конференции 11–14.10.2006».– СПб.: Астерион, 2006.