ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И БИОСФЕРА. 2018. T. 17, № 4. С. 92–126. DOI 10.21455/GPB2018.4-6

УДК 551.463.7

БАЙКАЛЬСКИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

© 2018 г.    С.М. Коротаев1, 2, Н.М. Буднев3, В.О. Сердюк1, Д.А. Орехова1,
М.С. Кругляков1, Е.О. Киктенко1, 2, Р.Р. Миргазов3, В.Л. Зурбанов3,
Ю.В. Горохов4, Е.В. Рябов3

1 Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН,
г. Москва; г. Троицк, Россия

2 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Россия

3 Научно-исследовательский институт прикладной физики Иркутского государственного
университета, г. Иркутск, Россия

4 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН,
г. Москва; г. Троицк, Россия

Вертикальная компонента электрического поля Ez в гидросфере свободна от теллурической составляющей и поэтому может эффективно использоваться для мониторинга различных процессов в самой гидросфере, в литосфере и атмосфере. С этой целью с 2003 г. на оз. Байкал ведется эксперимент по мониторингу Ez на базе поверхность–дно. Отсутствие теллурической составляющей подтверждено экспериментально и модельно обосновано. Исследованы эффект и предвестники близкого землетрясения, вариации полных потоков течений, вариации тока замыкания глобальной электрической цепи в проводящей Земле. С 2012 г. поставлены также измерения макроскопических квантовых нелокальных корреляций. На их основе продемонстрирована возможность прогноза процессов с большой случайной составляющей, в частности удаленного землетрясения. С 2017 г. на прилегающей к месту глубоководного мониторинга территории начаты измерения градиентов вариаций магнитного поля, которые предполагается расширить на все побережье оз. Байкал. Для интерпретации измерений построены геоэлектрические модели Байкальского рифта, отражающие известные конкурирующие гипотезы.

Ключевые слова: морская геоэлектрика, мониторинг, течения, землетрясения, взаимодействие геосфер, нелокальность, прогноз, Байкал.

PACS 91.25.Qi, 91.30.Px, 92.10.−c, 93.30.Db, 94.20.wq

Литература

Бердичевский М.Н., Ваньян Л.Л., Кошурников А.В. Магнитотеллурические зондирования в Байкальской рифтовой зоне // Физика Земли. 1999. № 10. С. 3–25.

Виноградов П.А. Измерение вертикальной составляющей электротеллурического поля в оз. Байкал // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1959. № 1. С. 83–86.

Виноградов П.А. Новые экспериментальные данные относительно вертикальной составляющей короткопериодических колебаний поля земных токов // Геология и геофизика. 1960. № 8. С. 100–105.

Грачёв А.Ф. Основные проблемы новейшей тектоники и геодинамики Северной Евразии // Физика Земли. 1996. № 12. С. 5–36.

Зорин Ю.А. Новейшая структура и изостазия Байкальской рифтовой зоны и сопредельных территорий. М.: Наука, 1971. 167 с.

Коротаев С.М. О возможности причинного анализа геофизических процессов // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32, № 1. С. 27–33.

Коротаев С.М. Роль различных определений энтропии в причинном анализе геофизических процессов и их приложение к электромагнитной индукции в морских течениях // Геомагнетизм и аэрономия. 1995. Т. 35, № 3. С. 116–125.

Коротаев С.М., Сердюк В.О., Сорокин М.О. Проявление макроскопической нелокальности в геомагнитных и солнечно-ионосферных процессах // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40, № 3. С. 56–64.

Коротаев С.М., Сердюк В.О., Горохов Ю.В. Прогноз геомагнитной и солнечной активности на основе нелокальных корреляций // Докл. Акад. наук. 2007. Т. 415, № 6. С. 814–817.

Коротаев С.М., Сердюк В.О., Буднев Н.М. Связь вертикальной компоненты длиннопериодных вариаций вертикальной компоненты электрического поля в Байкале с солнечной активностью // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58, № 1. С. 149–152.

Коротаев С.М., Буднев Н.М., Сердюк В.О., Киктенко Е.О., Горохов Ю.В. Глубоководный электромагнитный мониторинг в Байкале – классический и неклассический аспекты // Вопросы естествознания. 2016. № 2. С. 41–53.

Коротаев С.М., Буднев Н.М., Горохов Ю.В., Сердюк В.О., Киктенко Е.О., Панфилов А.И. 
Байкальский эксперимент по наблюдению опережающих нелокальных корреляций
крупномасштабных процессов // Вестн. МГТУ. Естественные науки. 2014. № 1.
С. 35–53.

Коротаев С.М., Шнеер В.С., Гайдаш С.П., Буднев Н.М., Миргазов Р.Р., Халезов А.А., Панфилов А.И. Эффект и предвестники землетрясения 27.08.2008 г. в вертикальной компоненте электрического поля в озере Байкал // Докл. Акад. наук. 2011б. Т. 438, № 5.
С. 683–686.

Коротаев С.М., Буднев Н.М., Сердюк В.О., Зурбанов В.Л., Миргазов Р.Р., Мачинин В.А., Киктенко Е.О., Бузин В.Б., Новыш А.В., Портянская И.А. Результаты мониторинга вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал // Физика Земли. 2015а. № 4. С. 148–157.

Коротаев С.М., Буднев Н.М., Сердюк В.О., Зурбанов В.Л., Миргазов Р.Р., Мачинин В.А., Киктенко Е.О., Бузин В.Б., Панфилов А.И. Новые результаты мониторинга вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал на базе поверхность–дно // Геомагнетизм и аэрономия. 2015б. Т. 55, № 3. С. 406–418.

Коротаев С.М., Гайдаш С.П., Шнеер В.С., Сердюк В.О., Буднев Н.М., Миргазов Р.Р., Бузин В.Б., Халезов А.А., Панфилов А.И. Межгодовая изменчивость вариаций вертикальной компоненты электрического поля в оз. Байкал // Физика Земли. 2011а. № 2. С. 74–80.

Коротаев С.М., Киктенко Е.О., Гайдаш С.П., Буднев Н.М., Миргазов Р.Р., Панфилов А.И., Халезов А.А., Сердюк В.О., Шнеер В.С. Связь вариаций вертикальной компоненты электрического поля в водной толще озера Байкал с солнечной активностью // Геомагнетизм и аэрономия. 2013. Т. 53, № 6. С. 817–820.

Крылов С.В., Мандельбаум М.М., Мишенькин Б.П., Мишенькина З.Р., Петрик Г.В., Селезнев B.C. Недра  Байкала (по  сейсмическим  данным). Новосибирск: Наука, 1981. 105 с.

Кузнецова Т.В., Цирульник Л.Б., Петров В.Г. Изменение межпланетного магнитного поля в различной области периодов по данным измерений во время космической эры // Изв. Акад. наук. Сер. физ. 2000. Т. 64, № 9. С. 1880–1886.

Логачев Н.А. Главные структурные черты и геодинамика Байкальской рифтовой зоны // Физическая мезомеханика. 1999. Т. 2, № 1–2. С. 163–170.

Лунина О.В., Гладков А.С., Шерстянкин П.П. Новая электронная карта активных разломов юга Восточной Сибири // Докл. Акад. наук. 2010. Т. 433, № 5. С. 622–627.

Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: Строение и геологическая история. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 250 с.

Моргунов В.А. Пространственные неоднородности электрического поля атмосферы как фактор лито-ионосферных связей // Электрическое взаимодействие геосферных оболочек. М.: ОИФЗ РАН, 2000. С. 106–113.

Мороз Ю.Ф., Мороз Т.А. Глубинный геоэлектрический разрез Байкальского рифта // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2012. № 2, вып. 20. С. 114–126.

Морозов В.Н., Шварц Я.М., Щукин Г.Г. Глобальная электрическая цепь: Физико-математическое моделирование и регулярные измерения в нижней атмосфере // Электрическое взаимодействие геосферных оболочек. М.: ОИФЗ РАН, 2000. С. 55–67.

Орехова Д.А., Кругляков М.С., Коротаев С.М., Буднев Н.М. Возможности выбора адекватной геоэлектрической модели Байкальского рифта по наблюдениям в районе эксперимента по глубоководному электромагнитному мониторингу // Актуальные проблемы науки Прибайкалья. Иркутск: ИГ СО РАН, 2017. Вып. 2. С. 3–15.

Розен О.М., Манаков А.В., Зинчук Н.Н. Сибирский кратон: Формирование, алмазоносность. М.: Науч. мир, 2006. 212 с.

Трофимов И.Л., Шнеер В.С., Гайдаш С.П. Возможность мониторинга порового давления флюидов в земной коре по наблюдениям вариаций электрического поля // Вестн. ОГГГГН РАН. 2001. № 4 (19). С. 3–7.

Шнеер В.С., Гайдаш С.П., Трофимов И.Л., Коротаев С.М., Кузнецова Т.В., Цирульник Л.Б., Панфилов А.И., Буднев Н.М., Миргазов Р.Р. Долговременные наблюдения вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал // Физика Земли. 2007. № 4.
С. 71–75.

Эпов М.И., Поспеева Е.В., Витте Л.В. Особенности состава и строения земной коры краевой части сибирского кратона (в зоне влияния рифтогенных процессов) по данным магнитотеллурических зондирований // Геология и геофизика. 2012. Т. 53, № 3. С. 380–398.

Calsamiglia J., Hartmann L., Dür W., Briegel H.-J. Spin gases: Quantum entanglement driven by classical kinematics // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 95. P. 180502.

Cramer J.G. Generalized absorber theory and Einstein–Podolsky–Rosen paradox // Phys. Rev. D. 1980. V. 22. P. 362–376.

De Batist M., Canals M., Sherstyankin P. Alekseev S. & the INTAS Project 99–1669 Team. A new bathymetric map of Lake Baikal. 2002. URL: http://www.lin.irk.ru/intas/index.htm

Dür W., Briegel H.-J. Stability of macroscopic entanglement under decoherence // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. P. 180403.

Gao S.P., Davis M., Liu H., Slack P., Zorin Y.A., Logatchev N.A., Kogan M., Burkholder P., Meyer R.P. Asymmetric upwarp of the asthenosphere beneath the Baikal rift zone, Siberia // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 15319–15330.

Ghosh S., Rosenbaum T.F., Aepll G.A., Coppersmith S.N. Entanglement quantum state of magnetic dipoles // Nature. 2003. V. 425. P. 48.

Hoyle F., Narlikar J.V. Cosmology and action-at-a-distance electrodynamics // Rev. Mod. Phys. 1995. V. 67, N 1. P. 113–156.

Korotaev S.M. Experimental study of advanced correlation of some geophysical and astrophysical processes // Int. J. of Comp. Anticip. Systems. 2006. V. 17. P. 61–76.

Korotaev S.M. Causality and reversibility in irreversible time. USA: Sci. Res. Publ., Inc., 2011. 130 p.

Korotaev S.M., Serdyuk V.O. The forecast of fluctuating large-scale natural processes and macroscopic correlations effect // Intern. J. of Com. Anticip. Systems. 2008. V. 20. P. 31–46.

Korotaev S.M., Budnev N.M., Serdyuk V.O. Advanced response of the Baikal macroscopic nonlocal correlation detector to solar activity // J. of Physics: Conference ser. 2017. V. 918. P. 012003.

Korotaev S.M., Serdyuk V.O., Budnev N.M. Advanced response of the Baikal macroscopic nonlocal correlation detector to the heliogeophysical processes // Unified field mechanics. II. Formulations and empirical tests. London: World Scientific, 2018. P. 375–380.

Korotaev S.M., Budnev N.M., Serdyuk V.O., Gorohov J.V., Kiktenko E.O., Zurbanov V.L., Mirgazov R.R., Buzin V.B., Novysh A.V. Preliminary results of the Baikal experiment on observations of macroscopic nonlocal correlations in reverse time // Physical interpretations of relativity theory. Moscow; Liverpool; Sunderland: BMSTU, 2013. P. 141–151.

Korotaev S.M., Serdyuk V.O., Kiktenko E.O., Budnev N.M., Gorohov J.V. Results of the Baikal experiment of observations of macroscopic nonlocal correlations in reverse time // Unified field mechanics. London: World Scientific, 2015. P. 366–373.

Kruglyakov M., Kuvshinov A. Using high-order polyinomal basis in 3-D EM forward modeling based on volume integral equation method // Geoph. J. Intern. 2018. V. 213, N 2. P. 1387–1401.

Kumar C.P.A., Panneerselvavam C., Nair K.U., Jeeva K., Selvaraj C.,  Jeyakumar H.J., Gurubaran S. Measurement of atmospheric air-earth current density from a tropical station using improvised Wilson’s plate antenna // Earth Planets Space. 2009 V. 61. P. 919–926.

Kuznetsova T.V., Tsirulnic L.V. Oscillations in the Sun–Earth system // Proc. the 4th Intern. conf. «Problems of geocosmos», Petersburg, 3–8 June 2002. Vienna, Austria: Austrian Acad. of Sci., 2002. P. 8–11.

Lean J.L., Brueckner G.E. Intermediate-term solar periodicities: 100–500 days // Astrophys. J. 1989. V. 337. P. 568–578.

Moldavanov A.V. Stratospheric discharges during solar gamma flares // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. V. 36. P. L1–L4.

Pankratov O.V., Kuvshinov A.V., Avdeev A.B., Shneyer V.S., Trofimov I.L.  Ez-response, as a monitor of Baikal rift fault electrical resistivity: 3-D-modeling studies // Ann. Geophys. 2004. V. 47, N 1. P. 151–156.

Panneerselvavam C., Kumar C.P.A., Nair K.U., Selvaraj C., Gurubaran S., Pathan B.M. Instrumentation for the surface measurements of atmospheric electrical parameters at Maitri, Antarctica: First results // Earth Planets Space. 2010. V. 62. P. 545–549.

Pospeev A.V. The velocity structure of the upper mantle and regional deep thermodynamics of the Baikal rift zone // Geodynamics & Tectonophysics. 2012. V. 3, N 4. P. 377–383.

Rieger E., Share G.H., Forrest D.G. A 154 day periodicity in the occurrence of hard flares // Nature. 1984. V. 312. P. 625–627.

Сведения об авторах

КОРОТАЕВ Сергей Маратович – доктор физико-математических наук, заместитель директора, Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 108840, г. Москва; г. Троицк, а/я 30; профессор, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. 105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5. Тел.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: korotaev@igemi.troitsk.ru

БУДНЕВ Николай Михайлович – доктор физико-математических наук, директор, Научно-исследовательский институт прикладной физики Иркутского государственного университета. 664003, г. Иркутск, бул. Гагарина, д. 20. Тел.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail:
nbudnev@api.isu.ru

СЕРДЮК Вячеслав Олегович – старший научный сотрудник, Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 108840, г. Москва;
г. Троицк, а/я 30. Тел. +7 (495) 851-09-06. E-mail: serdyuk@izmiran.ru

ОРЕХОВА Дарья Александровна – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли
им. О.Ю. Шмидта РАН. 108840, г. Москва; г. Троицк, а/я 30. Тел.: +7 (495) 851-09-06.
E-mail: ordaal@gmail.com

КРУГЛЯКОВ Михаил Сергеевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли
им. О.Ю. Шмидта РАН. 108840, г. Москва; г. Троицк, а/я 30. Тел.: +7 (495) 851-09-06.
E-mail: M.Kruglyakov@gmail.com

КИКТЕНКО Евгений Олегович – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Центр геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли
им. О.Ю. Шмидта РАН. 108840, г. Москва; г. Троицк, а/я 30; ассистент, Московский
государственный технический университет им. Н.Э. Баумана. 105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5. Тел.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: evgeniy.kiktenko@gmail.com

МИРГАЗОВ Рашид Рамзельевич – старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт прикладной физики Иркутского государственного университета. 664003,
г. Иркутск, бул. Гагарина, д. 20. Тел.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: mirgazov@api.isu.ru

ЗУРБАНОВ Валерий Львович – старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт прикладной физики Иркутского государственного университета. 664003,
г. Иркутск, бул. Гагарина, д. 20. Тел.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: zurval@mail.ru

ГОРОХОВ Юрий Васильевич – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН. 108840, г. Москва; г. Троицк, Калужское шоссе, д. 4. Тел.: +7 (495) 851-97-34. E-mail: jogoroh@mail.ru

РЯБОВ Евгений Валерьевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Научно-исследовательский институт прикладной физики Иркутского государственного университета. 664003, г. Иркутск, бул. Гагарина, д. 20. Тел.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: e_v_ryabov@mail.ru

BAIKAL ELECTROMAGNETIC EXPERIMENT

S.M. Korotaev1, 2, N.M. Budnev3, V.O. Serdyuk1, D.A. Orekhova1, M.S. Kruglyakov1, E.O. Kiktenko1, 2, R.R. Mirgazov3, V.L. Zurbanov3, Ju.V. Gorokhov4, E.V. Ryabov3

1 Geoelectromagnetic Research Centre of Schmidt Institute of Physics of the Earth,
Russian Academy of Sciences, Moscow; Troitsk, Russia

2 Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia

3 Applied Physics Institute of Irkutsk State University, Irkutsk, Russia

4 Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation,
Russian Academy of Sciences, Moscow; Troitsk, Russia

Abstract. The vertical electric field Ez in the hydrosphere is not contaminated by the telluric component and therefore can efficiently be used for monitoring of various processes in the hydrosphere itself, lithosphere and atmosphere. With this aim the experiment on monitoring of Ez on the basis surface-to-floor in the Lake Baikal has been conducted since 2003. Absence of the telluric component was confirmed experimentally and justified by simulation. The effect and precursors of the close earthquake, variations of the water transport, and variations of the Global Electric Circuit current in the conducting Earth have been studied. The measurements of macroscopic quantum nonlocal correlations have also been performed since 2012. On their base the possibility of forecasting of the processes with big random component, in particular, the distant earthquake was demonstrated. On the territory adjacent to the deep-water monitoring site the measurements variable magnetic field gradients have been begun since 2017, and which are expected to expand to the entire coast of Baikal. The geoelectric models of the Baikal Rift, reflecting the known competing hypotheses, were constructed.

Keywords: marine geoelectrics, monitoring, sea currents, earthquakes, geosphere interaction, nonlocality, forecast, Baikal.

About the authors

KOROTAEV Sergey M.  – Dr. Sci. (Phys. and Math.), deputy director, Geoelectromagnetic Research Centre of Schmidt Institute of Physics of the Earth,  Russian Academy of Sciences. Moscow; Troitsk, Russia; professor, Bauman Moscow State Technical University. Moscow, Russia. Tel.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: korotaev@igemi.troitsk.ru

BUDNEV Nikolay M. – Dr. Sci. (Phys. and Math.), director, Applied Physics Institute of Irkutsk State University. Irkutsk, Russia. Tel.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: nbudnev@api.isu.ru

SERDYUK Vyacheslav O. – senior researcher, Geoelectromagnetic Research Centre of Schmidt
Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow; Troitsk, Russia. Tel.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: serdyuk@izmiran.ru

OREKHOVA Darya A. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), researcher, Geoelectromagnetic Research Centre of Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow; Troitsk, Russia. Tel.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: ordaal@gmail.com

KRUGLYAKOV Mikhail S. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), senior researcher, Geoelectromagnetic Research Centre of Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow; Troitsk, Russia. Tel.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: ordaal@gmail.com

KIKTENKO Evgeny O. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), researcher, Geoelectromagnetic Research Centre of Shcmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Moscow; Troitsk, Russia; assistant, Bauman Moscow State Technical University. Moscow, Russia.
Tel.: +7 (495) 851-09-06. E-mail: evgeniy.kiktenko@gmail.com

MIRGAZOV Rashid R. – senior researcher, Applied Physics Institute of Irkutsk State University. Irkutsk, Russia. Tel.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: mirgazov@api.isu.ru

ZURBANOV Valery L. – senior researcher, Applied Physics Institute of Irkutsk State University. Irkutsk, Russia. Tel.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: zurval@mail.ru

GOROKHOV Jury V. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), researcher, Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radio Wave Propagation, Russian Academy of Sciences. Moscow; Troitsk, Russia. Tel.: +7 (495) 851-07-34. E-mail: jogoroh@mail.ru

RYABOV Evgeny V. – Cand. Sci. (Phys. and Math.), senior researcher, Applied Physics Institute of Irkutsk State University. Irkutsk, Russia. Tel.: +7 (3952) 33-21-40. E-mail: e_v_ryabov@mail.ru