Могут ли солнечные бури вызывать землетрясения? Неожиданная гипотеза учёных из Киото

Северное сияние, вспышки на Солнце, магнитные бури — всё это обычно связывают с красивыми небесными явлениями или перебоями в работе спутников и связи. Однако японские исследователи предложили более смелую идею: космическая погода, вызванная активностью Солнца, в определённых условиях может оказывать влияние на процессы в земной коре и, возможно, способствовать запуску землетрясений.

Речь не идёт о прямой зависимости вроде «вспышка — значит, будет толчок». Авторы подчёркивают: их работа не предназначена для прогнозирования землетрясений. Это теоретическая модель, которая описывает возможный физический механизм. Тем не менее сама постановка вопроса меняет привычный взгляд на природу сейсмических процессов, которые традиционно считают полностью «внутренним делом» планеты.

От Солнца к ионосфере

Солнечные вспышки и корональные выбросы массы сопровождаются мощными потоками заряженных частиц и электромагнитного излучения. Когда эти потоки достигают Земли, они воздействуют прежде всего на верхние слои атмосферы — в частности, на ионосферу.

Ионосфера — это область атмосферы на высоте примерно от 60 до 1000 километров, где под действием солнечного излучения газы частично ионизированы. Здесь много свободных электронов и ионов, поэтому среда ведёт себя как плазма и активно реагирует на изменения солнечной активности.

Во время сильных вспышек на Солнце плотность электронов в ионосфере может резко увеличиваться. Возникают возмущения, меняется распределение электрических зарядов, формируются дополнительные электрические поля. Эти процессы хорошо изучены в контексте радиосвязи, навигации и космической техники. Но могут ли они «дотянуться» до земной коры?

Именно этот вопрос поставили перед собой исследователи Киотского университета.

Трещины в коре как электрическая система

В основе новой гипотезы лежит представление о разломах и трещиноватых зонах земной коры как об элементах гигантской электрической системы.

Зоны разломов редко представляют собой сухие пустоты. Чаще всего они заполнены водой — причём в условиях высоких температур и давления. В некоторых случаях эта вода может находиться в сверхкритическом состоянии, сочетая свойства жидкости и газа.

С точки зрения физики такие области можно рассматривать как структуры, способные накапливать и перераспределять электрический заряд. Авторы модели предполагают, что трещиноватые зоны могут вести себя подобно конденсаторам — элементам, накапливающим электрическую энергию.

Эти зоны связаны как с поверхностью Земли, так и с нижними слоями ионосферы через систему электрических полей. Получается своеобразная вертикальная электростатическая «цепь», соединяющая недра планеты и верхние слои атмосферы.

Если в ионосфере возникает избыточный отрицательный заряд — например, вследствие мощной солнечной вспышки, — через ёмкостную связь он может индуцировать дополнительные электрические поля в глубинных разломах.

Давление, сравнимое с приливным

По расчётам исследователей, при сильных возмущениях ионосферы, сопровождающихся увеличением общего электронного содержания (TEC) на десятки единиц, внутри микропустот в разломах могут возникать электростатические давления в несколько мегапаскалей.

Для неспециалиста это число мало о чём говорит. Но важно другое: такие значения сопоставимы с дополнительными напряжениями, которые создают приливные силы Луны и Солнца — факторы, уже давно рассматриваемые как возможные «спусковые механизмы» для разломов, находящихся в критическом состоянии.

Землетрясение происходит не тогда, когда напряжение просто растёт, а когда разлом достигает предельного состояния — когда малейшее дополнительное воздействие может запустить срыв. В такой ситуации даже сравнительно небольшой «внешний толчок» может сыграть роль последней капли.

Авторы подчёркивают: солнечная активность не создаёт тектонические напряжения с нуля. Но если разлом уже «на грани», дополнительное электростатическое давление теоретически может ускорить момент разрыва.

Ионосферные аномалии перед землетрясениями

Интерес к связи атмосферы и землетрясений не нов. За последние десятилетия учёные неоднократно фиксировали необычное поведение ионосферы перед крупными сейсмическими событиями.

Среди наблюдаемых явлений — локальные скачки плотности электронов, изменение высоты ионосферных слоёв, замедление распространения средне-масштабных ионосферных возмущений. Обычно такие аномалии трактовали как следствие процессов в коре: предполагалось, что нарастающие напряжения в разломах вызывают выделение газов или электрические эффекты, которые «поднимаются» вверх и изменяют состояние ионосферы.

Новая модель предлагает более сложную картину — двустороннее взаимодействие.

Да, процессы в коре могут влиять на атмосферу. Но и атмосфера, в свою очередь, способна оказывать обратное воздействие на кору.

Такой подход не отрицает прежние объяснения, а дополняет их, создавая более целостное представление о системе «Солнце — атмосфера — литосфера».

Пример: землетрясение на полуострове Ното

Исследователи обратили внимание на то, что некоторые крупные землетрясения в Японии, включая событие 2024 года на полуострове Ното, произошли вскоре после периодов интенсивной солнечной активности.

Это совпадение само по себе не доказывает причинно-следственной связи. Солнечные вспышки происходят регулярно, как и землетрясения в сейсмически активной Японии. Однако временная близость событий вписывается в предложенную концепцию: если разлом уже находился в критическом состоянии, дополнительное электростатическое воздействие могло сыграть роль триггера.

Учёные подчёркивают: речь идёт не о прямом «управлении» землетрясениями со стороны Солнца, а о потенциальном дополнительном факторе в сложной системе напряжений.

Выход за пределы «чисто земной» модели

Традиционная геофизическая модель рассматривает землетрясения как результат движения тектонических плит, накопления и высвобождения механических напряжений. Все основные силы — внутри планеты.

Предложение учёных из Киото не отменяет этой схемы, но расширяет её. Оно предполагает, что земная кора не полностью изолирована от внешней среды, а включена в более широкий электромагнитный контур, связанный с космической погодой.

Такой междисциплинарный подход объединяет плазменную физику, атмосферную науку и геофизику. Это особенно важно в эпоху, когда данные о состоянии ионосферы можно получать в реальном времени с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS).

Что дальше?

Следующий этап исследований предполагает использование высокоточной ионосферной томографии на основе GNSS в сочетании с данными о солнечной активности. Учёные хотят выяснить, в каких условиях ионосферные возмущения действительно могут создавать значимые электростатические эффекты в коре.

Ключевой вопрос — величина и длительность воздействия. Одно дело — кратковременный скачок заряда, другое — устойчивое изменение поля, совпадающее по времени с критическим состоянием разлома.

Также предстоит оценить, насколько часто совпадения солнечной активности и землетрясений выходят за пределы статистической случайности.

Осторожность прежде сенсаций

Идея о влиянии Солнца на землетрясения звучит эффектно, но сами авторы стараются избегать громких заявлений. Они подчёркивают, что их модель — это гипотеза о возможном механизме, а не инструмент прогноза.

На практике землетрясения остаются чрезвычайно сложными и трудно предсказуемыми явлениями. Даже если влияние ионосферы подтвердится, оно, вероятно, будет играть роль лишь в особых условиях — когда разлом уже готов к срыву.

Тем не менее сама мысль о том, что процессы на расстоянии 150 миллионов километров могут косвенно участвовать в запуске событий в глубинах земной коры, меняет масштаб нашего восприятия.

Земля не изолированная система. Она постоянно взаимодействует с космосом — через гравитацию, магнитное поле, потоки частиц и излучение. И если предложенная модель окажется хотя бы частично верной, это станет ещё одним напоминанием о том, насколько тесно связаны явления, которые мы привыкли рассматривать по отдельности.

Солнечные бури по-прежнему будут радовать нас полярными сияниями. Но, возможно, в будущем они станут ещё и важным элементом в понимании того, как и почему в определённый момент начинает дрожать земля под нашими ногами.