Difusión de HF y terremotos

A pesar de todos los éxitos de la predicción meteorológica moderna, donde huracanes, tormentas de nieve e incluso tornados notoriamente impredecibles se detectan de forma rutinaria antes de que azoten, predice de forma fiable un aspecto de la furia natural que se nos ha escapado: los terremotos. El desarrollo de la teoría de la tectónica de placas a mediados del siglo XX y la construcción de una red global de sensores sísmicos brindó a los geólogos las herramientas para comprender cómo ocurrieron los terremotos, e incluso brindó la atractiva posibilidad de una predicción precisa de un terremoto inminente. Sin embargo, tales esfuerzos solo han tenido un éxito limitado y suficientes falsas alarmas, por lo que la mayoría de los esfuerzos para predecir terremotos se han abandonado desde finales de la década de 1990 aproximadamente.

Puede resultar que los científicos hayan estado buscando en el lugar equivocado una predicción confiable de los próximos terremotos. Algunos geólogos y geofísicos están convencidos de que en lugar de mirar los temblores y espasmos de la tierra, el estado del cielo arriba podría ser más fructífero. Y utilizan la propagación de ondas de radio tanto desde el espacio como desde la Tierra para demostrar su causa de que la ionosfera está haciendo cosas interesantes antes y después de un terremoto.

Bajo presión

Si bien los registros de la ocurrencia de terremotos y sus consecuencias se extienden a la historia, solo recientemente hemos aprendido qué es lo que realmente causa que el terremoto se estremezca. La geofísica es complicada, pero los conceptos básicos son fáciles de entender: cuando vastas placas tectónicas que flotan sobre la roca fundida del manto terrestre se mueven entre sí en las líneas de falla, la fricción hace que se junten. La tensión se acumula entre ellos, y cuando la tensión finalmente supera las fuerzas de fricción que se oponen a ella, se libera la enorme energía potencial almacenada en la roca deformada y el suelo se mueve.

Los primeros intentos de predecir terremotos dependían de todo, desde el cambio de los niveles de agua en los pozos hasta el comportamiento extraño de los animales, en la teoría de que los movimientos anteriores con fallas podrían resultar en vibraciones infrasónicas que los animales de alguna manera captaban. Los geólogos también han tratado de provocar patrones a partir del flujo casi constante de temblores y pequeños terremotos detectados por sus redes de sismogramas, relacionándolos con terremotos más grandes después del hecho. A pesar de décadas de esfuerzo, todo esto ha funcionado.

Se necesitaría un gran terremoto y una observación seria por parte de un científico con una mente especialmente preparada para cambiar el paradigma de detección de terremotos. Después del catastrófico terremoto de Tohoku, el evento de magnitud 7,9 que paralizó la planta de energía nuclear de Fukushima-Daichi, provocó un tsunami devastador y se cobró casi 16.000 vidas en marzo de 2011, la mayoría de los científicos investigaron datos sismográficos para aprender más sobre el terremoto. Pero el profesor Kosuke Heki de la Universidad de Hokkaido en Japón tenía otro pensamiento: ¿qué pasaría si se produjeran cambios en la ionosfera como resultado del terremoto?

Heki es un experto en geodesia espacial, exploración de la forma de la tierra, posición en forma y campo gravitacional utilizando principalmente sistemas basados ​​en el espacio. Sabía que los cambios en la ionosfera podrían afectar a los receptores GPS y GNSS en la Tierra, y con la vasta red de receptores de Japón para rastrear el movimiento más pequeño de la corteza terrestre, pudo detectar una acumulación anormal de electrones directamente sobre el epicentro del terremoto. Además, la acumulación precedió al inicio del terremoto en 40 minutos.

El contenido electrónico total ionosférico (TEK) aumentó en los 40 minutos antes del terremoto de Tohoku, según lo estimado por los cambios de la señal GPS de superficie en el área cercana al epicentro. Fuente: Heki, K. (2011), Mejora de electrones ionosféricos antes del terremoto de Tohoku-Oki en 2011, Geophys. Res. Lett., 38, L17312, doi: 10.1029 / 2011GL047908.

Por lo que parece, parece un poco imprudente que la ionosfera pueda reaccionar de alguna manera a lo que está sucediendo en las profundidades de la Tierra. Pero se muestran conexiones eléctricas profundas entre la Tierra y la atmósfera. La clave para comprender estas conexiones está en las microfracturas que ocurren en las rocas en las fallas que están a punto de romperse. La cepa que crece en una roca en una falla geológica no se libera en un solo evento. Piense en romper un lápiz doblándolo lentamente: el lápiz primero se dobla, la pintura comienza a agrietarse, escucha un leve crujido cuando las fibras de madera comienzan a agrietarse y, de repente, el lápiz se rompe en dos. La roca se comporta de manera muy similar, si bien a una escala muy diferente, y son las microfracturas que ocurren antes de la fractura principal las que pueden desencadenar la perturbación ionosférica.

La teoría dice que los enlaces químicos en los granos minerales de la roca, específicamente los enlaces de peróxido que se producen entre dos átomos de oxígeno, se rompen por microfracturas. Esto deja un desequilibrio de carga, con un lado del enlace de peróxido con un exceso de electrones y el otro lado con un agujero positivo. Estos agujeros tienden a migrar desde áreas de alta tensión a áreas sin estrés de la roca, lo que hace que finalmente lleguen a la superficie, dejándola con una carga neta positiva. A medida que aumenta la tensión en la roca del fondo, el número de agujeros positivos que llegan a la superficie se multiplica rápidamente, extrayendo electrones de la atmósfera para equilibrar la carga. Las cargas en movimiento generan un enorme campo electromagnético que puede llegar hasta la ionosfera, creando exactamente el tipo de anomalías que observó el profesor Heki.

El profesor Heki ha realizado un trabajo extenso desde el terremoto de Tohoku para mejorar sus datos y refinar su modelo. Extrajo registros históricos y procesó sus cálculos para satisfacer a sus numerosos críticos, pero la comunidad geofísica aún no ha aceptado completamente su trabajo. Esto es comprensible debido a la decepción de las pruebas de predicción de terremotos anteriores, pero Heki está derrotando lentamente a los escépticos, en parte debido a los esfuerzos de los científicos ciudadanos que tienen un gran interés en el estado de la ionosfera y los medios para estudiarlo: radioaficionados operadores. .

Perdiendo el salto

A pesar de todo el dinero que los radioaficionados gastan en equipos, la mayor parte es inútil sin la cooperación de la ionosfera. El contacto con alguien más allá de la línea de visión depende de que la señal rebote en algo, y la mayoría de las veces ese algo es la capa refractiva de partículas cargadas que pululan unos cientos de millas por encima. Las capas de la ionosfera se disipan y fluyen durante el día, principalmente bajo la influencia de la radiación ionizante del sol. Los radioaficionados están sintonizados con estos ciclos, y cualquier cosa que cambie el estado de la ionosfera es un tema muy importante en los círculos de radio.

Ingrese Alex Schwarz (VE7DXW), un operador de radio aficionado de Canadá. En preparación para medir los cambios de difusión debido al eclipse solar de 2017 que barrió América del Norte, Schwarz construyó lo que él llama un “sismógrafo de RF”. Usando un programa SDR personalizado y un convertidor descendente especial insertado en la etapa IF de un receptor de onda corta o un receptor de radioaficionado, el sismógrafo de RF monitorea los cambios en el ruido del ancho de banda en las bandas de alta frecuencia (HF) que las ovejas usan más comúnmente para contactos a distancia por salto de la ionosfera. Varias estaciones a lo largo de la trayectoria del eclipse controlaron la dispersión de HF, pero desafortunadamente no se observaron los cambios esperados en los niveles de ruido mientras la sombra de la Luna eliminó la radiación ionizante del Sol.

Parecía que el sismógrafo de RF estaba fallando, pero Alex continuó verificando las condiciones y, poco más de un año después, se produjo un pequeño terremoto frente a la costa de la isla de Vancouver. El terremoto de magnitud 4,9 respondió perfectamente a una fuerte caída en los niveles de ruido, lo que sugiere que la ionosfera por encima del terremoto se comportó como predijo el Dr. Heki. Además, las condiciones solares mínimas actuales que están molestando a los ajedrecistas de todo el mundo casi han excluido de la propagación las causas solares normales. Ciertamente, parecía que los cambios ionosféricos provenían del terremoto.

Captura de un sismógrafo de RF desde el 7 de noviembre de 2019. De los nueve terremotos detectados por la sismografía física en todo el mundo ese día, todos tuvieron cambios correspondientes a la propagación de RF, según lo medido por la red del sismógrafo de RF. Fuente: VE7DXW

Desde entonces, Schwarz y su banda de científicos ciudadanos han realizado un estudio retrospectivo de cuatro años de datos sismográficos de RF, comparándolos con una lista de terremotos conocidos durante el mismo período. De 171 terremotos por encima de la magnitud 6.1, sus datos mostraron un ruido agudo en la cinta de 80 m correspondiente al momento del terremoto. En muchas de estas observaciones, la picadura ruidosa fue visible significativamente antes del inicio del terremoto. Schwarz preparó una práctica guía en PDF para interpretar los sismogramas ricos en información, junto con un análisis de todos los terremotos importantes observados en 2016.

Claramente, el sismógrafo de RF aún no está listo para afirmar que tiene una sólida capacidad de predicción de terremotos. También en este sentido, las observaciones espaciales del Dr. Heki no están preparadas para interesar esta afirmación. Pero ciertamente parece que los cambios ionosféricos pueden estar relacionados con los terremotos tanto en el tiempo como en el espacio, y el hecho de que el fenómeno pueda observarse con un equipo relativamente simple en un área amplia significa que probablemente sabremos qué historia es suficiente pronto.

  • José dice:

    ¡Este nuevo aprendizaje me sorprende! Explícame nuevamente cómo se pueden usar las ampollas de oveja para prevenir terremotos.

  • Ren dice:

    Espero que realmente sirva para predecir terremotos.
    Una advertencia de media hora podría hacer que la población se traslade a terrenos más altos en las regiones de tsunami, o que los ciudadanos abran áreas como parques o campos para evitar que los edificios caigan sobre ellos.
    También podría usarse para cambiar las señales de tráfico para ayudar a las personas a moverse en la dirección correcta.

    El artículo me recordó algo que leí hace más de 20 años sobre un hombre que tomó un contador Geiger durante un vuelo de larga distancia y notó un aumento en los cálculos cuando el avión encontró turbulencias.
    Su teoría que quería explorar más a fondo era si la baja presión (atmosférica) permitía que la radiación cósmica se acercara a la superficie de la Tierra y si los aviones podían llevar contadores Geiger e informar al Control de Tráfico Aéreo para predecir turbulencias.

    Entonces, ¿es este un efecto piezoeléctrico del lecho de roca?

    • Teukka dice:

      Lo más probable es que tenga la culpa, sí, porque los terremotos son básicamente una presión en el lecho rocoso que crece hasta que algo cede, entonces, ¿por qué no existir? El truco es cómo obtener una buena medida, directa o indirectamente (por ejemplo, efectos de difusión).

    • salec dice:

      Si entendí bien, no, se trata de diferentes fenómenos.

      La piezoelectricidad es causada por una deformación elástica de un dieléctrico, mecánicamente causada por la rotación de los diminutos dipolos que lo componen, mientras que este efecto es causado por la rotura de enlaces químicos entre los lados de las grietas que se forman bajo tensión mecánica.

  • NO dice:

    ¿Qué pasa con la capacitancia entre la tierra y la atmósfera? ¿O inductancia debida a la carga de la dinámica de la ionosfera y la interacción de la tierra debajo? Y dado que configuré estas ideas semiformales en un lugar público como HaD, ¿me incluirían en algún futuro Premio Nobel, ¿estaría en lo cierto?

    • aki009 dice:

      Por supuesto no. Eres el pionero que recoge todas las flechas en su espalda. El que se lleva el Nobel es el que pasa por encima de tu frío cadáver para reunir a todas las chicas en sus brazos.

  • Jacob dice:

    Es difícil saber si los rastros de ruido del PDF (IntroductionRF-SeismographandEarthqakes.pdf) muestran realmente una señal significativa antes de los terremotos o no. Si observa algunas pistas el tiempo suficiente y desea encontrar algo (porque sabe que hay un terremoto en un momento determinado y espera que vea algo), probablemente comenzará a ver anomalías tarde o temprano. Además, * todos * los trazos en el PDF muestran el tiempo antes de un terremoto, por lo que es difícil juzgar si hay una diferencia real con un día normal o no. Una nota más: el PDF muestra solo 16 pistas, mientras que generalmente hay ~ 150 terremotos M6 + por año y no está claro cómo se seleccionaron las 16 pistas (si solo desea mostrar el 10% de las pistas, puede dar fácilmente – seleccione aquellas con algunas anomalías para ver). La sección “Descargas” del sitio también contiene solo algunos programas y archivos PDF, pero no datos sin procesar. El acceso a los “datos abiertos” sería útil para que otros pudieran ver los datos y experimentar con métodos de detección.

    La forma científicamente correcta de lidiar con esto sería hacer un algoritmo de detección automática (diseñado y configurado en base a eventos pasados) y luego lanzarlo contra nuevas grabaciones (sin tocar más el algoritmo) y comparar los resultados con terremotos reales (y mostrar estadísticas con tasa de detección E impuesto falso positivo). Dado que hay alrededor de 150 terremotos con una magnitud de 6 o más por año, generalmente habrá una oportunidad de verificar el algoritmo con bastante rapidez (dos días) esperando hasta el próximo terremoto.

    • reg dice:

      Estoy de acuerdo con usted. Está bien mirar ese fragmento, pero sin ver cómo se ven los millones de horas de datos de memoria, es difícil decir cuánto se destaca el fragmento.

    • mia2c dice:

      – Exactamente lo que me estaba preguntando: ¿cuántos falsos positivos se detectarían durante el período de tiempo?

  • Karl dice:

    El terremoto de Tohoku fue de magnitud 9.0-9.1 (dependiendo de la agencia de conteo), no 7.9.

  • RunnerPack dice:

    He aquí un pensamiento …
    Aunque puede que no sea posible al 100%, quizás podríamos centrarnos en la construcción de infraestructura y otras construcciones (más) resistentes a los terremotos / resilientes, lo que eliminaría por completo la necesidad de predicción. Parece mucho más fácil (aunque quizás más barato pronto) predecir terremotos observando el ruido de alta frecuencia (que también está influenciado por nuestras propias actividades de RF, el sol y probablemente docenas de otros factores), especialmente en las áreas menos desarrolladas que son más sensibles a los efectos destructivos de los terremotos, donde son menos renovables / re-realizados.

    • Kevin dice:

      Las cosas seguirán cayendo de las paredes y golpearán a la gente en la cabeza, sin importar el edificio. Cualquier advertencia ayudaría.

      • RunnerPack dice:

        No es necesariamente cierto. Primero, las cosas se pueden unir mejor a la pared (si es absolutamente necesario colocar cosas en la pared …), y segundo, un edificio realmente “a prueba de terremotos” mantendría el contenido quieto mientras la tierra tiembla a su alrededor, ¿verdad?

    • Jonathan Bennett dice:

      Ya lo hemos hecho en bastantes ciudades. El peligro que no podemos controlar son los tsunamis.

      • RunnerPack dice:

        Solo porque * no *, no significa que * no podemos *.

  • David dice:

    Me sorprende que nadie mencione la piezoelectricidad como motivo de las explosiones.

  • Saabman dice:

    Son los cambios en la ionosfera que concentran la energía en la tierra lo que provoca el terremoto. Es por eso que de repente aparece solo 50 minutos antes del terremoto en lugar de crecer lentamente durante muchas semanas a medida que aumenta la presión.

    • Ren dice:

      Es el Arma de Rayo de Energía de Zol-Tar mientras lucha contra el planeta de origen humano.

    • Bartmercier dice:

      Hola Saabman, creo que tienes razón. Ver https://twitter.com/raspishake y los tweets de @bartmercier

  • Sasquatch Taylor dice:

    Recuerdo haber leído una historia similar a esta en eHam hace años.

    Aqui esta el link;
    https://www.eham.net/article/887

    • Saabman dice:

      Interesante lectura. Me pregunto si alguna de sus propuestas consiguió algo de tracción

  • Jim dice:

    Las cabras y los cerdos se comportan de manera extraña, al igual que las serpientes que salen de sus agujeros.

  • Olden Elmer dice:

    Aquí hay otra buena razón por la que los jóvenes recién llegados que no saben nada sobre radio y transmisión deberían configurar una estación FT8, que es una especie de transmisión de telemetría fantástica, y generalmente sin acompañamiento. Y reporta automáticamente los datos para que después de tal evento se lleve a cabo un análisis de los cambios de difusión.

  • PJE dice:

    El artículo menciona los efectos de la eclíptica en la parte ionizada de la atmósfera superior. Se sabe por muchos estudios que son muy grandes debido a las reducciones en la luz ultravioleta extrema solar ionizante de la sombra lunar, y los efectos se han estudiado y observado durante casi un siglo de observaciones de radio, tanto pasivas como activas. Hay muchos, muchos artículos publicados que muestran sus efectos, algunos muestran que la ionosfera se reduce en más de 2 factores de las condiciones normales. Algunos artículos están vinculados a continuación como solo un pequeño ejemplo representativo. Los lectores _no_ deberían sacar la conclusión del artículo aquí de que los eclipses “no” tienen efectos en la atmósfera superior, como afirma un sismógrafo de RF. Por el contrario, los eclipses representan un experimento natural enorme y dramático sobre la perturbación ionosférica y contienen pistas valiosas sobre nuestro sistema conectado Solar-Tierra y su funcionamiento.

    Ejemplos de varias décadas (todos disponibles a través de los siguientes enlaces al final de cada línea):

    Rishbeth, H. Eclipses solares y teoría de la ionosfera. Space Sci Rev (1968) 8:53. Https://doi.org/10.1007/BF00175006
    Salah, JE, Oliver, WL, Foster, JC, Holt, JM, Emery, BA y Roble, RG (1986), Observaciones del 30 de mayo de 1984, eclipse solar en anillo en Millstone Hill, J. Geophys. Res., 91 (A2), 1651–1660, doi: 10.1029 / JA091iA02p01651.
    Zhang, S.‐R., Erickson, PJ, Goncharenko, LP, Coster, AJ, Rideout, W. y Vierinen, J. (2017). Olas y perturbaciones del río ionosférico inducidas por el eclipse solar del 21 de agosto de 2017. Cartas de investigación geofísica, 44, 12,067-12,073. https://doi.org/10.1002/2017GL076054

  • smerrett79 dice:

    “El estrés se acumula entre ellos”
    ¿Es esa la mejor descripción de lo que está sucediendo para un gran público de ingenieros? Me pregunto cómo la tensión “supera las fuerzas de fricción que se le oponen”. ¿El “estrés” estaría más cerca de describir la parte más importante?

Maya Lorenzo
Maya Lorenzo

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