Este artículo describe la posibilidad de monitorizar técnicamente la actividad interna de la tierra y presenta métodos instrumentales para el seguimiento de precursores de desastres naturales. Demuestra el potencial de crear un sistema de medición para el estudio de la radiación proveniente del interior terrestre, permitiendo la percepción selectiva de señales que emanan del núcleo de la Tierra y, por consiguiente, una monitorización más fiable de los precursores de eventos geodinámicos extremos.
ART5623
La superficie terrestre, donde habita la humanidad, tiene su propia dinámica impredecible. Periódicamente, se observan eventos geodinámicos catastróficos, como terremotos, en diversas regiones. Según varias teorías sobre la estructura de la Tierra, nuestro planeta es una esfera incandescente en su interior: un océano de metal fundido que, según leyes aún desconocidas, gira lentamente en su interior y provoca eventos geodinámicos en su superficie. A medida que nos alejamos del centro de la Tierra, la temperatura disminuye. Las capas superiores son de magma fundido y luego de rocas compuestas de silicatos y óxidos, cubiertas por una capa de depósitos sedimentarios.
En sentido figurado, la superficie terrestre se asemeja a una tortilla que se fríe en una sartén caliente y agitada. Claro que esta es una comparación sencilla. En realidad, los procesos que ocurren en las capas de la Tierra se describen mediante leyes mucho más complejas. A menudo, la superficie terrestre se representa en forma de placas tectónicas, que se mueven periódicamente en una u otra dirección, chocando y deslizándose unas sobre otras. En las zonas de interacción activa entre dichas placas, se observan con mayor frecuencia terremotos catastróficos.
Cabe destacar que las rocas, en su movimiento, están constantemente sometidas a intensas influencias térmicas y mecánicas. Todos recordamos, desde la infancia, la experiencia de que, al chocar una piedra con otra, se producen chispas. Estos impactos van acompañados de un sonido agudo. Cuando las placas tectónicas se deslizan unas sobre otras, se produce un fenómeno similar, pero a macroescala.
En consecuencia, se genera una potente radiación electromagnética y acústica. Las personas que viven cerca de zonas de intensa actividad geotérmica suelen notar temblores, interferencias en las radiocomunicaciones y un brillo nocturno en el aire. Los animales, que perciben de forma más sutil los precursores de eventos geodinámicos turbulentos, menos perceptibles para los humanos, tienden a abandonar con antelación la región peligrosa e incómoda.
En 1900, George Dary (1857–?) publicó una monografía [1] en la que, refiriéndose a una suposición realizada en 1885, sugirió que procesos similares a los que ocurren durante las tormentas atmosféricas tienen lugar en el interior de la Tierra. Quizás fue el primero en denominar tormentas terrestres a los procesos que ocurren en la corteza terrestre durante los terremotos.
Algunas décadas más tarde, entre 1967 y 1970, el profesor Alexander Vorobyov(1909–1981), especialista en tecnología de alta y ultra alta tensión, intentó justificar teóricamente, desde un punto de vista científico, el origen de las tormentas terrestres. Asimismo, propuso métodos instrumentales para su observación dinámica y creó los primeros laboratorios para el estudio de los precursores sísmicos.
En la segunda mitad del siglo XX, surgieron en muchos países laboratorios e incluso institutos que estudiaban los precursores de los desastres naturales [8-12]. Las hipótesis del Profesor Alexander Vorobyov aunque no todas se han confirmado en la práctica, muchas de estas teorías siguen desarrollándose. La respuesta eléctrica y acústica combinada de las rocas sedimentarias superficiales a la deformación durante el paso de ondas sísmicas procedentes de terremotos ha sido demostrada tanto teórica como experimentalmente.
Por ejemplo, científicos de Kamchatka instalaron hidrófonos en varios lagos de la península y descubrieron que en el 70% de los casos, estos dispositivos escuchan un ruido característico de un terremoto inminente dentro de un radio de 100-200 km unas horas antes del evento [11].
Los primeros dispositivos para registrar la radiación de las rocas terrestres, figura 1, fueron un receptor de radio de oscilación modulada por amplitud común. La señal se enviaba desde la salida del receptor a un potenciómetro electrónico de registro. Los primeros dispositivos para registrar los componentes magnéticos de la radiación de las rocas terrestres tenían una disposición similar, figura 1. Se utilizaban sensores sísmicos con polarización horizontal o vertical, así como micrófonos de banda ancha de alta sensibilidad, para registrar las microvibraciones del suelo. Las señales de las salidas de estos dispositivos también se enviaban a dispositivos de registro.
Naturalmente, las señales más significativas y extremas se observaron en el caso de actividad sísmica subterránea. Sin embargo, como demostraron experimentos posteriores, lamentablemente, este equipo no podía predecir terremotos con fiabilidad, sino sólo detectar manifestaciones de actividad sísmica subterránea.
La figura 2 muestra sensores tradicionales para medir los Componentes eléctricos, magnéticos y acústicos de la radiación procedente del interior de la Tierra.
En los dispositivos de proyecto más avanzado, la señal de salida de los amplificadores de terminal de la ruta de recepción se enviaba al analizador de amplitud-frecuencia. Estos dispositivos se utilizaban comúnmente en laboratorios de investigación para determinar las características de la radiación generada por la Tierra, así como para intentar encontrar patrones de procesos geofísicos en determinadas zonas sospechosas de localización de terremotos.
La estructura del moderno complejo de medición automatizado MGR-01 para el monitoreo de procesos geodinámicos en la corteza terrestre se muestra en forma de diagrama de flujo en la figura 3 [12]. El dispositivo contiene varias entradas para el registro de componentes de radiación eléctrica y magnética horizontales y verticales, amplificadores de señal, filtros, comparadores con umbrales discretamente conmutables que convierten una señal analógica en una señal digital, así como dispositivos para el registro y almacenamiento de información mediante microcontroladores.
Según los autores de este complejo [12], incluso con una estación de observación, es posible detectar la preparación de un evento sísmico peligroso dentro de un radio de hasta 1000 km con una probabilidad de 0,8.
A pesar de las numerosas ventajas de los instrumentos y sistemas mencionados, la mayoría no podía distinguir entre las señales eléctricas y acústicas generadas en el aire (hemisferio superior) y en la corteza terrestre (hemisferio inferior). Según el autor, la figura 4 muestra una solución más eficaz a este problema, presentando un prometedor sistema de medición (vea también [13–15]). Este sistema incluye componentes ya conocidos y utilizados: amplificadores, filtros y comparadores; pero, principalmente, se diferencia por utilizar dos canales de registro idénticos con los mismos sensores.
En segundo lugar, las señales de los canales de grabación se envían a un dispositivo llamado elemento lógico "Prohibido". En electrónica, el elemento lógico "Prohibido", figura 5 tiene dos entradas, una de las cuales (X1) tiene prioridad sobre el otro (X2). El nivel "log" se define en la salida Y del elemento. 1 " solo si el nivel lógico en la entrada de prioridad (X1) exceder el nivel lógico en la segunda entrada (X2).
En tecnología nuclear, este dispositivo se denomina esquema de anticoincidencia y está proyectado para registrar selectivamente señales de uno de varios sensores, siempre que las señales de ese sensor no coincidan con las señales activadas por otros sensores.
Un circuito convencional de acumulación y procesamiento de información está conectado a la salida del elemento lógico de "Prohibición", registrando la actividad actual y/o a largo plazo de las fuentes de radiación.
La tercera característica distintiva del sistema en cuestión es el uso de una pantalla eléctrica, magnética y acústica que separa los dos canales de grabación. Esto permitirá la percepción selectiva de las señales que llegan a los sensores en los hemisferios superior e inferior. De este modo, será posible distinguir con fiabilidad señales, por ejemplo, de descargas atmosféricas en la atmósfera, de señales generadas en el interior de la Tierra.
Para ampliar las capacidades del complejo de medición y garantizar el registro separado y/o conjunto de señales de ambos canales, en lugar del elemento lógico "Prohibido", se puede utilizar un nudo de clasificación de señales, figura 6. El nudo tiene tres salidas (X1>X2, X1=X2≠0, X1
Mediante el uso de dos o más sistemas de medición similares y espaciados, es posible localizar la fuente de radiación en los hemisferios superior e inferior. Cabe destacar que las señales analógicas obtenidas de las salidas de los amplificadores de señal pueden enviarse a analizadores de amplitud-frecuencia para un análisis exhaustivo de las características de la radiación.
Informaciones sobre el autor - https://www.newtoncbraga.com.br/?view=article&id=22255:michael-a-shustov-per008&catid=2
BIBLIOGRAFÍA:
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[3] Vorobyov A.A. Sobre la cuestión del inicio de terremotos por tormentas subterráneas. Equipos electrofísicos y aislamiento eléctrico. Recopilación de informes de la Conferencia Científica y Técnica Internacional sobre la creación y los métodos de ensayo de equipos electrofísicos de alta tensión. Tomsk, 1967. Moscú. Energía, 1970. 668 págs.
[4] Vorobyov A.A. Descargas eléctricas y tormentas en las entrañas de la Tierra. Anales del Instituto Politécnico de Tomsk. 1974. Volumen 195. Págs. 30–34.
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[9] Sobolev G.A. Fundamentos de la predicción de terremotos. Moscú. Ciencia. 1993. 313 p.
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[11] Komarov S.M. El temblor Tierra químico y la vida. 2011. N° 7. Págs. 2–7.
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[13] Shustov M.A. Métodos de hardware para la identificación de anomalías subterráneas. Fenómenos de flujo rápido no periódicos en el medio ambiente. Resúmen de la Escuela Científica y Técnica Interdisciplinaria de toda la Unión-semanario. 18-24.04.1988. Tomsk, TUP, 1988. Parte III. Págs. 175-177.
[14] Lunev V.I., Sivtsov V.P., Tzarapkin G.S., Shashkin A.B., Shustov M.A. Monitoreo remoto de eventos geodinámicos basado en variaciones de campos físicos de fondo. Correlación de procesos biológicos y fisicoquímicos con la actividad solar y otros factores: Resúmen del Simposio Internacional. 27.9-01.10.1993. Pushchino: ITEB, 1993. P. 111.
[15] Shustov M.A., Lunev V.I. Instalación para el registro complejo de parámetros físicos del ambiente. Folleto Informativo del centro Territorial Interdisciplinar de Información y Propaganda Científica y Técnica de Tomsk. Tomsk, 2002. N° 72-045-02. 4 p.
