 |
(с) 1993 А. Дмитриев, (с) 2001 (интернет-публикация) СНК "Пульс Будущего".
При иcпользовании данного материала ссылка обязательна. http://pulse.webservis.ru/ANDmitriev/Books/NskPSO/chapter3.html |
В соответствии с целеуказанием и постановкой решения задачи анализа аномальных явлений над территорией города были получены довольно интересные, неожиданные и разнообразные результаты. Сложность исследуемых объектов и их необычная пространственно-временная координация потребовала учета процессов и свойств среды далеко отстоящих друг от друга. Наукоемкость задачи и средств решения резко нарастали по мере получения первых результатов систематического анализа данных. Первоначально сформулированная задача и схема ее решений видоизменилась в сторону поиска возможных взаимодействий причин, порождающих аномальные явления. Пришлось расширить схему возможных интерпретаций вплоть до учета солнечно-земных взаимосвязей. В данном разделе мы изложили полученные результаты в соответствии с основным стволом решения задачи и плюс те методические и конкретные результаты, которые имеют значение в плане дальнейших ориентации исследований.
Согласно ранее разработанной принципиальной схеме работы с массивами данных по аномальным явлениям [5, 11]. Отметим, что дальнейшее изложение материала подчинено правилу от общих результатов к частным. Раздел открывает пункт, освещающий поведение событий во времени; второй раздел посвящен изложению материала по по результатам картопостроения размещение событий над территорией города. Последующая глава ориентирована на попытки выявить явные и скрытые закономерности в поведении исследуемых событий, с учетом обстановок и реакции геолого-геофизической среды, и с учетом возможной гелиостимуляции ряда свечений
над территорией города.
Изучение поведения светящихся образований во времени составляет одну из важных характеристик возникновения, существования и изчезновения объектов наблюдения. Естественно, что время и характеристики событий берутся из прошлого и каждое событие берется индивидуально. Но по мере выявления некоторых черт проявления отдельных событий во времени отслеживается и их групповое поведение во времени, как датчик основания для поиска общих закономерностей.
Как правило, уфологи, в случае поиска общих черт группового поведения событий, прибегают к характеристике погодовой встречаемости. Целью этого отслеживания является поиск долгопериодных колебаний частот встречаемости рядов природных событий. Примером таких поисков являются задачи климатологии, солнечно-земных связей и др. Несмотря на небольшую выборку событий (n = 61, n = 33, n = 94), сильные признаки периодизации процессов все же были выявлены. Как и предполагалось, и как это было выявлено для исследовательского полигона Горного Алтая [4, 9, 7], частота встречаемости (наблюдаемости) событий характеризуется большой неравномерностью. И все же основные "пульсации" встречаемости хорошо коррелируют с годами активности Солнца (рис.). Природа нарастании феноменологии в период высокой встречаемости геоэффективных вспышек имеет сложный механизм и этот механизм является частью процессов, составляющих основу долговременных солнечно-земных взаимосвязей [7]. В срезе решаемой задачи эта долгопериодная зависимость для города ничего специфического не несет. Более подробно эти вопросы будут рассмотрены в последующем разделе.
Поиск периодизации процессов генерации светящихся образований в пределах города проще всего осуществить отслеживанием встречаемости объектов по месяцам (рис.). В связи с предположением о возможной специфике встречаемости событий над территорией города, в зависимости от геологического качества среды и техногенного давления, была построена раздельная характеристика встречаемости событий для городских и сельских условий. Это сравнительное изучение поведения явлений по месяцам выявило специфику встречаемости событий над городом. Вскрылись нехарактерные для общих кривых встречаемости событий в горно-таежных сельских условиях. В частности отчетливо вырисовывались "городские максимумы": зимний, апрельский и июнь-июльский. Необычен также и осенний максимум. Изучение действительной природы этой городской картины встречаемости событий в течении года представляет собой весьма сложную задачу. Для решения этой задачи требуется: наращивать архив данных светящихся образований над территорией города; характеристика аэрозольной динамики над территорией города по месяцам; создание карт геолого-структурных особенностей и техногенных нагрузок.
Можно лишь указать на тот факт, что летний максимум приходится на грозобойный период, апрельский — на период таяния и резкого скачка во влагонасыщении атмосферы города. В отношении повышения зимней встречаемости объектов можно предположить о промышленной подкачке атмосферы города аэрозолями, которые при определенных техногенных воздействиях и геомагнитных обстановках могут приводить к образованию замагниченной холодной плазмы [8, 13]. Интересен также и факт рассогласования частот встречаемости событий в интервале осеннего равноденствия, когда число, интенсивность и длительность геомагнитных возмущений в целом максимизируется. Эти процессы хорошо коррелируют с осенним максимумом встречаемости геофизически интерпретируемых светящихся образований на неурбанизированных территориях.
Интересен также результат построения гистограмм по месяцам для Советского района города (рис.). Обращают внимание на себя пики трех резко выраженных максимумов для Советского района; апрель, июнь, декабрь. Интерпретация этих максимумов сходна с городом.
В связи с необходимостью отслеживания встречаемости светящих объектов (в более детальной характеристике) потребовалось выяснить их групповое поведение по датам месяца. Гистограмма встречаемости событий (рис.) иллюстрирует значительную неоднородность. Замыкает крайний перечень исследования группового поведения аномальных явлений встречаемость событий по времени суток (рис.). Как для низких светящихся образований (рис.), так и для высоких (рис.) выявлена стандартная картина почасовой активности фиксации наблюдений. Подавляющее большинство случаев приурочено к темному времени суток, с господствующей точкой в 21 час. Причем эта наблюдательная результативность выдерживается как для урбанических так и для не урбанических зон и отражает как специфику объекта исследования, так и характер регистрации (наблюдательная активность наибольшая в вечерние часы).
Метод максимальной энтропии [2] целесообразен при спектральном анализе временных рядов, содержащих информацию о частоте наблюдений светящихся образований по следующим соображениям. Эти ряды обладают свойствами стационарности и эргодичности. Они хорошо представляются в виде случайного процесса авторегресии сравнительно низкого порядка, а метод максимальной энтропии удобен при спектральном анализе процессов авторегресии. При этом предполагается, что ряды содержат в себе периодические составляющиеся и что спектр должен иметь три-четыре максимума, а мы хотим оценить их расположение. Таким образом, наши ряды отвечают всем требованиям к исходной информации, предъявляемым данным методам. В нашем случае привлекательна еще одна особенность метода максимальной энтропии: его можно использовать при сравнительно коротких записях данных. Следовательно, метод максимальной энтропии используется здесь для оценки спектральной плотности процесса, о котором известно, что в стационарный в случае, когда мы располагаем данными о нем только в малом отрезке времени.
Исследования периодичности проводились по трем временным рядам, имеющим короткую запись данных, ограниченных числом дней в месяце и земными сутками солнечного оборота:
1. Обнаружение периодичности во временном ряде, характеризующем частоту возникновения светящихся образований по дням месяца.
Исходный временной ряд получен в результате ежедневных наблюдений на территории г.Новосибирска и Новосибирской области в течении 1991 года:
день месяца: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 частота: 2 2 2 2 6 1 0 3 2 4 5 6 3 2 2 6 4 3 8 2 4 |
день месяца: 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 частота: 5 6 2 1 6 1 2 4 4 4 |
Длину данного исследуемого ряда наблюдений составляет N = 31 (по числу дней в месяце), равномерный шаг по времени t = 1 (один день).
Спектр, полученный методом максимальной энтропии (см. рис.), содержит три максимума, которые свидетельствуют, что в исследуемом ряду присутствуют три доминирующих гармонических составляющих с периодами 3, 7 и 24 дня. Наиболее четко выражен период T=24 дня. Второй по значимости период T=7 дней. Период продолжительностью T=3 дням выражен слабо (на графике он расположен ниже границы значимости).
Таким образом, исследуемый временной ряд является результатом суммарной деятельности трех процессов, повторяющихся с периодичностью в 24, 7 и 3 дня*).
Приуроченность к дням месяца каждой из доминирующих гармонических составляющих и суммарной показана на (рис.). Суммарная гармоническая составляющая ( = T + T + T ) представляет собой тренд, закономерную составляющую данного временного ряда, что подтверждено специально проведенной проверкой. Анализ динамики суммарной гармоники позволяет сделать следующий вывод: максимальная частота образования светящихся образовании проходится на 11 и 14, 17 -20, 23 и 62 числа каждого месяца (см. рис. ). При этом максимуме свечений, контролируемых гармоническим процессом с периодом T=24 дня, приходится на середину месяца — с 11 по 20 числа (рис. 24), а с периодом T=7 дней максимумы свечений приходятся на 4, 11, 18 и 25 числа месяца (рис. ).
*) Обращает на себя внимание семидневная периодичность встречаемости событий. Семидневные циклы, как "эффект выходного дня", выявлены для поведения динамических составляющих геомагнитного поля, повышение геомагнитных возмущений по воскресеньям [ ] за счет снижения энергопотребления.
Локализация аномальных событий над территорией городов является основополагающей характеристикой и поэтому подлежит наиболее тщательному изучению [6, 10]. Поскольку данное исследование является первым опытом (включая и мировую практику), то необходимо учесть поисковый характер полученных результатов. По предлагаемой схеме пространственные параметры изучаются в двух руслах:
Еще раз уточним понятие "группового поведения". В подавляющем большинстве случаев имеются в виду характеристики пространственного размещения событий в совокупности, без учета их временной разобщенности, т.е. считается, что "все события происходили в одно время". Конечно, уверенностью в исчерпывающем праве такого предположения автор не располагает, но такое предположение имеет рабочее право.
В основу предположения о "групповом поведении" положено формулирование об аддитивности пространственных характеристик и индивидуального события. При этом производится определенное постулирование о независимости пространственно разнесенных событий, происходящих в одно время.
У нас пока нет твердо установленных фактов, что некоторые развивающиеся светящиеся образования над городом могут сразу проявиться "частями" в разных районах. Хотя такие события логически и фактически весьма вероятны*). Более того для некоторых случаев такой сценарий развития событий весьма правдоподобен. Но трудность отслеживания и отсутствие технической оснащенности для ночного фотографирования неба делает не надежным заключение о "частях" светящегося образования или о разных объектах. Если появляется возможность идентификации сложного события с проявлением по частям, то такое событие подвергается процедуре "склейки", т.е. рассматривается как одно комплексное явление. Поэтому некоторые сложные случаи проявления светящихся образований (ярким примером которого является событие в октябре 1989 г. над территорией Западной-Сибири) мы не включили в исследуемую совокупность явлений. Следовательно групповое поведение событий в пространстве над городом изучалось на специальной выборке, каждый член которой идентифицировался как "отдельное событие". Естественно, что такой подход к отбору материала для дальнейшего изучения привел к сокращению выборки.
*) Примерами этих событий могут служить флаппы общепланетарного характера в 1967 году, или региональные флаппы в периоды активного Солнца (Горный Алтай, Кунгуро-Соликамская зона и др.).
Выделение группы событий, имеющих надежную информацию о перемещении в пространстве, завершила этап работы по изучению особенностей проявления событий над территорией города. В частности, была введена условная классификация по направлению перемещения светящихся образований. Кроме порумбового подразделения (8 направлений) были введены подгруппы: дрейф (медленное перемещение по сложной ломаной), неподвижные объекты (с появление и изчезновением в одной точке), маневрирующие объекты (изменяющие направление движения до трех раз за время наблюдения), неопределенное направление (наиболее обширная группа). Как на гистограмме (рис.), так и на круговой диаграмме (рис.) обнаруживается господствующее перемещение объектов в восточном и северо-восточном направлениях.
Эти направления совпадают с направлениями пуска ракет по тангажным плоскостям с Казахстанских полигонов. поэтому мы допускаем вариант, что небольшая часть светящихся образований восточного и северо-восточного направления представляют собой техногенную плазмогенерацию в верхней атмосфере. Вероятность отклика возмущенной ионосферы плазмообразованием на факельную проработку и головной ударной волны весьма велики [5, 9]. Как правило, плазмогенерация в послепролетном канале не только "отстает" от времени пролета космоаппарата, но и "отскакивает" в пространстве. Поэтому не обязательно, чтобы светящийся плазмоид генерировался точно в плоскости пуска. На широте города могут генерироваться плазмоиды как отклик на процессы по тангажным плоскостям Горного Алтая. Этому же могут способствовать 16 радиотрансляционных агрегатов города и суммарная энерговыработка и электропотребление города. Техногенные процессы, накачивающие энергию в верхнее полупространство, могут служить фактором локализации возникновения плазмоидов.
Размещение событий, вынесенных на конкретные участки территории города, является элементом картирования территории Новосибирска. Это картирование представляет собой работу по выяснению пространственной картины коллективного поведения светящихся образований и не является кондиционной съемкой территории города. Поскольку как сами наблюдатели, так и регистрируемые ими события функционируют по скрытым закономерностям, то совокупно этот процесс "выбора" наблюдателя и события можно считать случайным. Именно поэтому данное картирование города является специфическим, отражающим лишь уровень информационной обеспеченности на время исследования (эпохи 1990 г.). Полученную картину размещения аномальных явлений следует считать дежурной и по мере дальнейшего накопления материала карта свечений города будет модифицироваться. Изучения размещения светящихся образований проводилось на данном этапе решения задачи в три шага: общая картина размещения по всей выборке, картина высоколокализованных объектов свечения и размещений низколокализованных объектов над территорией города.
1. Общая картина размещения светящихся образований над территорией города была выявлена на базе таблицы исходных данных по всем событиям, включенным в исследование (таблица N ). Эта таблица была получена после вынесения точек наблюдения и мест локализации светящихся объектов на план города. В матрице T (16x18) наиболее нагруженными оказались тринадцатая строка (n =10) и восьмой столбец (n =16). Этим элементам матрицы соответствуют определенные участки территории города. После построения на ЭВМ карты свечений города, как для двухмерного случая (рис.), так и для трехмерного (рис.) выявилась специфика размещения.
Вопреки ожиданиям анализ исходных данных показал неравномерность встречаемости событий. Причем можно предполагать, что эта неравномерность подчинена как техногенному контролю генерации светящихся образований, так и природному. Характерно, что локализация максимумов встречаемости событий совпадает с участками размещения основных техногенных излучений в верхнее полупространство и основной системой разломов в нижнем полупространстве.
2. Картина размещения высоколокализованных объектов построена на основе компьютерной обработки таблицы исходных данных T (16x18). Согласно полученной картине размещения высоколокализованных свечений с еще большей плотностью выделились места техногенных источников электромагнитного возмущения атмосферы (рис.). Как в общем случае, основной пик встречаемости приходится на центральный район города. Вторым по интенсивности является район Толмачево и прилегающих к нему площадей (рис.).
3. Карта размещения низколокализованных светящихся образований построена на основании таблицы T (16x81) (табл. ), в которую были внесены низкие (ниже облачного покрова) светящиеся объекты. Очень неожиданной оказалась конфигурация размещения событий. Обращает на себя внимание двухвершинность в пятнах сгущений событий (рис.). Эта двухвершинность указывает на на нетривиальность генерации и поведения объектов низкой локализации и напоминает "бабочки" отдельных высоких объектов, свечение которых сопровождалось локальных возмущением геомагнитного поля, а с другой стороны такая конфигурация соответствует роям эпицентров землетрясений в горных системах.
Значительный интерес представляет собой отдельное рассмотрение вопроса аномальных явлений над Академгородком. Его техногенная специфика и геолого-геофизическая особенность (примыкание к близ поверхностным сгущениям эпицентров землетрясений на Бердск-Искитимском направлении), сказываются на частоте и локализации появления светящихся образований.
Техногенная специфика городка складывается из двух основных факторов:
- расположение на берегу и вблизи плотины крупного искусственного водохранилища (Обского моря) и
- в городке и его окрестностях имеются постоянно действующие мощные электромагнитные источники (особенно в поселке Ключи, где с конца 60-х работает ионосферная станция, и вблизи Нового поселка — пункт дальней связи).
Наличие Обского моря сказывается на состоянии нижнего полупространства. Знакопеременные нагрузки на дно водохранилища в течении года (весенне-летний подъем уровня воды и зимнее снижение, срабатывание) приводит к постоянному нарушению равновесия природного поля напряжений в массивах горных пород. Дело в том, что в ненарушенных природных состояниях участков земли реальные напряжения в горизонтальном направлении статически значимо превышают вертикальные (гравитационные) слагаемые напряжений локальной тектонической обстановки. В случае водохранилища — колебания зеркала воды вызывают огромные изменения природного поля напряжений. Таким путем генерируются новые очаги концентрации напряжений и разгрузок, резко меняются параметры горного давления, возникают дополнительные механизмы горнопородной электрогенерации. Кроме того, на характер динамической изменчивости геомеханических показателей влияют мощные вибронагрузки от работ турбин и градиентного водопотока.
Имеющиеся знание геомеханических процессов позволяет формулировать геоэкологический вопрос о мощной закачке энергии в горные массивы Академгородка. Это приводит к непрерывному повышению внутренней энергии нижнего полупространства, что поддерживается и весовой нагрузкой имеющихся и строящихся сооружений, а также транспортной и строительной вибронакачкой. Избыток этой энергии может приводить к дополнительной горнопородной электрогенерации (механоэлектричество) либо к локальным сейсмическим толчкам (особенно в районах взрывных работ). Техногенные вклады в вертикальную составляющую локальных геомеханических напряжений растут, поэтому по направлениям максимальных напряжений могут возникать процессы лавинного трещинообразования, что сопровождается высоковольтной электрогенерацией. К сожалению, несмотря на научную специфику Академгородка, количественных оценок и объясняющих моделей наращивания внутренней энергии в нижнем полупространстве до сих пор не имеется. Ни геомеханики, ни "прочнисты", ни тектоно-физики интереса к этой практически полезной задаче не проявляют.
Воздействие на верхнее полупространство складывается из воздействия на атмосферу вещественными и электромагнитными инжекциями. В воздушное пространство городка, не говоря о транзитных загрязнителях, из институтских и подсобных помещений попадает масса (к сожалению тоже без количественных надежных данных) разнообразных газов, аэрозолей и тонкодисперсных материалов. Комплексное воздействие (на подземное и воздушное пространство) производят серии экспериментальных взрывов в Конструкторском Бюро по проблемам технического применения взрывов. Многолетняя и непрерывная работа по зондированию атмосферы в поселке Ключи представляет собой строго локализованный очаг возбуждения в верхних слоях атмосферы. Значительные количества электромагнитной энергии закачивается в верхнее полупространство пунктом дальней связи у Нового поселка [1, 14].
Таким образом, территория Советского района в отношении техногенного давления на природную среду представляет собой участок особого значения по мощности и разнообразию воздействия.
В имеющемся архиве данных (на эпоху 1990 г.) выявлена совокупность событий, зарегистрированных случайными наблюдателями. Из этой совокупности для нужд картирования была выделена группа наблюдений в количестве 60, по преимуществу высоколокализованных. Изучение этой совокупности производилось отдельно от общегородской выборки, в связи со спецификой техногенных нагрузок и общей удаленностью Академгородка.
Согласно данным были построены две гистограммы, отражающие встречаемость событий по месяцам года (рис.) и по дням месяца (рис.). Характерно, что месяцы, нагруженные событиями для городка приходятся на весенне-летний период (апрель-июнь). Такая картина встречаемости событий не характерна ни для основной части города Новосибирска (рис.), ни для области (рис.). Эта выделенность. по-видимому, имеет локальные причины, достаточно напомнить о том, что именно на этот период приходится этап заполнения водохранилища.
Гистограмма встречаемости событий по дням месяца (рис.) вскрывает семидневную периодичность событий (5-е, 12-е, 19-е, 26-е), которая характерна в целом для исследуемой территории. Причины этой периодичности пока не ясны, возможно, что этот цикл косвенно увязывается с другими периодическими процессами техногенного и природного характера.
В соответствии с задачей изучения пространственного размещения событий была составлена таблица исходных данных встречаемости событий по территории (табл.). На базе этих данных была построена карта-схема встречаемости светящихся образований по территории района. Согласно построенной картине размещения событий по площади (карта-схема, рис.) обнаруживается два участка повышенной встречаемости: район ОбьГЭС и пос.Ключи. В данном случае возникают логические условия к выводу о том, что сгущения светящихся образований тяготеют к местам максимального воздействия на природную среду. С другой стороны, высокая "чувствительность" геолого-геофизической среды к техногенным воздействиям обусловлена фоновыми характеристиками геолого-геофизических процессов. Принимая во внимание факт того, что аномальные явления это прямые признаки неравновесия энергоемких геолого-геофизических процессов, следует два основных вывода для городка:
Исследуемая совокупность событий обладает сложной и не совсем ясной системой коллективного поведения. Полипричинность этого поведения в общем-то очевидна, но отсутствие серьезного исследовательского багажа по затрагиваемым вопросам, снижает серию полученных результатов до уровня правдоподобных предположений. Этот характер полученных результатов является оригинальным и мировые данные (по крайней мере опубликованных работ по этому направлению комплексации исследований просто нет) мало что проясняют в проблеме выяснения природы светящихся образований над крупными городами. В качестве итогов данной главы можно говорить, что:
Обнаружение временной периодизации и пространственных особенностей размещений светящихся образований свидетельствует о сложном и значительном механизме возникновения и функционирования электромагнитной системы прямыми признаками которой являются исследуемые события.