Гроза в земле
"Гроза в земле" (электромагнитная эмиссия при перераспределении напряженно-деформированного состояния неэлектроповодящего твердого тела) - научное направление, развиваемое томским ученым, доктором физико-математических наук, профессором А.А. Воробьевым в Томском политехническом институте. Исследования фиксации электрических разрядов в земных толщах с возможностью предсказания землетрясений не утратили актуальности и в настоящее время.
Согласно гипотезе А.А. Воробьева, в земных недрах под действием радиационных излучений, тепловых эффектов, в непроводящих электрический ток областях, могут накапливаться электрические заряды разных знаков. По его мнению, в земных недрах существуют условия накопления электрических зарядов, внешне схожие с процессами, происходящими в грозовых облаках. В результате накопления зарядов в недрах земли возникают высокие электрические поля, которые, по мнению Александра Акимовича, должны приводить при определенных условиях к пробою непроводящей области с выделением накопленной энергии. Так как накапливаемая в земных недрах энергия может быть весьма значительной, то ее выделение должно приводить к землетрясениям. Эти идеи Александр Акимович изложил весной 1970 года в своем докладе перед научными работниками ТПИ: геологами, физиками, электриками.
С целью практического подтверждения высказанной гипотезы Александр Акимович организовал рабочую группу из сотрудников своей лаборатории и кафедры электроизоляционной и кабельной техники, которую возглавлял в то время доцент В.С. Дмитриевский. Были организованы полевые исследования, контрольные пункты лабораторий во многих сейсмоактивных районах страны – на Кавказе, Алтае, в Хакасии, Горной Шории, на Байкале, Камчатке и др. В полевых экспедициях Воробьев принимал личное участие. Преодолевая материальные и прочие трудности, связанные с приобретением оборудования и обеспечением сотрудников всем необходимым, в том числе транспортом, участники экспедиций, даже при несовершенной аппаратуре, обнаружили электромагнитные излучения земных недр.
Результаты, полученные до 1970 г., А.А. Воробьев считал лишь доказательством существования проблемы и хотел перейти, как это он делал и раньше в рамках работ по другим проблемам, к определению методов и методик регистрации сигналов. Основа явления состояла в том, что при естественном или искусственном изменении напряженно-деформированного состояния объекта из неэлектропроводящего материала возникали электромагнитные излучения в радиодиапазоне. Это на первом этапе связывалось с процессом трещинообразования под действием механических, тепловых или иных воздействий. Измерение выхода электромагнитного излучения проводились, в основном, в массивах горных пород, бетонных конструкций, в изделиях из стекла и т.д.
Были получены результаты, позволяющие отслеживать и прогнозировать обрушения в штольнях, намечался путь к прогнозированию землетрясений и горных обвалов. Опробовались методики контроля изделий из стекла и керамики. В конце 60-х годов А.А. Воробьев планировал переход качественных интегральных методов измерений к научной разработке метода. Обсуждался комплекс первых экспериментальных исследований на базе лаборатории кафедры сопротивления материалов ТПИ. Предлагалось изготовить серии образцов в виде кубиков из нескольких типичных каменных горных пород, керамики и т.п. и испытывать их нагружением на прессах, а также на других машинах. Измерение электромагнитной эмиссии предполагалось выполнить не в широком диапазоне спектра радиочастот, как это делалось ранее, а спектрометрическими методами, т.е. при изучении трансформации спектра по частотным и амплитудным характеристикам в зависимости от характера, динамики и пространственной ориентации нагружения и деформаций, доводя до стадии разрушения.
Физически планировалась разработка метода фиксирования электромагнитной эмиссии с оптимизацией по пространственно-спектрометрическим характеристикам. А.А. Воробьев предлагал разработать эту новую для него проблему, считал ее перспективной и актуальной. Вероятно, он полагал, что появятся талантливые энтузиасты, как это было в случае с успешно решенной проблемой бетатронов, и продолжат начатое дело.
В дальнейшем, измерение электромагнитных излучений земли начали проводить в ряде сейсмических станций Узбекской Академии наук, в Киргизии, в Казахстане и на Камчатке. Аналогичные исследования стали проводиться и в Московском горном институте АН СССР. На основе этих работ был предложен метод прогнозирования землетрясений.
Литература
Николаев М.Г. "Ректор Томского политехнического института А.А. Воробьев. Воспоминания, размышления. Изд-во "Красное знамя", Томск - 2001.
Ссылки
https://portal.tpu.ru/person/vorobiev/science/thunder