Zjawiska świetlne podczas trzęsienia ziemi

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Światła trzęsienia ziemi (ang. earthquake lights, w skrócie EQL) – nietypowe zjawiska świetlne obserwowane na niebie w rejonach występowania stresu tektonicznego, aktywności sejsmicznej lub wulkanicznej oraz w ich pobliżu[1].

Zjawisko to zostało sfotografowane w latach 1965-1967, w okresie trzęsień ziemi Matsushiro[2] i dopiero wtedy zyskało uznanie specjalistów. Do tej pory nie ma satysfakcjonującego wytłumaczenia "EQL". Rozważane jest kilka hipotez: zjawisko piezoelektryczności, ogrzewanie przez tarcie, emisja eksoelektronowa, tryboluminescencja. To ostatnie może zajść tylko w skałach o krystalicznej budowie.

Cechy fizyczne[edytuj]

Nietypowe zjawiska świetlne najczęściej były obserwowane podczas trzęsień ziemi, ale odnotowano przypadki obserwacji świateł występujących także przed i po trzęsieniu, jak np. obserwacje podczas trzęsienia w regionie Kalapana na Hawajach w 1975 r. Zaobserwowane dotychczas światła o możliwym pochodzeniu geologicznym różnią się od siebie kształtem, formą i kolorem[1][3]. Według niektórych obserwacji światła przypominają zorze polarną o niebieskawym odcieniu lub czasem szerszym spektrum kolorów i trwają od kilku sekund do nawet kilkudziesięciu minut. Ich widoczność również jest zmienna, w przypadku trzęsienia w Idu zjawiska świetlne zaobserwowano 110 km od epicentrum[4]. Obserwowano także światła występujące w formie wiązek i kolumn światła[2], żółtych kul świetlnych[3], czerwonawej poświaty na chmurach[2], migoczącego światła, także przypominającego światło ognia oraz nietypową poświatę nad oceanem[5]. Niezwykłe zjawiska świetlne zaobserwowano w Tianshui, Gansu, w około 400 km na północny-wschód od epicentrum trzęsienia ziemi w Syczuanie w 2008 r[6]. Także podczas trzęsienia ziemi w Peru w 2007 roku wiele osób zaobserwowało i sfilmowało zjawiska świetlne pojawiające się na niebie nad morzem[7]. Podobne zjawiska zostały zaobserwowane i nagrane podczas trzęsień w L'Aquili w 2009 r.[8][9] oraz w Chile w 2010 r[10]. Zjawisko było kilkukrotnie obserwowane w Nowej Zelandii: w dniu trzęsienia ziemi w Amuri w 1988 r. oraz tydzień później zaobserwowano światła w Reefton[11], a także w Wellington podczas trzęsienia w 2016 r., gdzie miały formę niebieskiego światła przypominającego wyładowania atmosferyczne[12]. Kolejny przypadek nagrania wideo zjawisk świetlnych podczas trzęsienia ziemi dotyczy roku 2014 w hrabstwie Sonoma w Kalifornii, USA[13].

Pojawianie się zjawisk świetlnych prawdopodobnie ma związek z trzęsieniami ziemi o dużej energii, zwykle o rozmiarze 5 lub większym w stopniach skali Richtera[13].

Hipotezy i modele[edytuj]

Badania mające na celu wyjaśnienie zjawisk świetlnych towarzyszących trzęsieniom ziemi są obecnie w toku i zaproponowano kilka potencjalnych mechanizmów ich powstawania.

Jeden z najnowszych modeli sugeruje, że powstawanie zjawisk świetlnych jest spowodowane jonizacją tlenu do anionów tlenu w wyniku zerwania wiązań nadtlenowych w niektórych rodzajach skał, następującym pod wpływem dużego ciśnienia przed oraz podczas trzęsienia ziemi. Następnie jony przedostają się przez szczeliny w skałach na powierzchnię ziemi, gdzie mogą jonizować powietrze, tworząc plazmę, która emituje światło[14]. Testy laboratoryjne wykazały, że niektóre skały pod wpływem wysokiego ciśnienia jonizują tlen.

Jedno z większych badań nad zjawiskiem świateł towarzyszących trzęsieniom ziemi objęło 65 trzęsień, które miały miejsce w różnych układach geologicznych podczas których opisano ich występowanie[1]. W celu wyeliminowania zjawisk niezwiązanych z aktywnością geologiczną wykluczono zjawiska, którym towarzyszył dym lub burzowa, niespokojna pogoda oraz które można było wytłumaczyć efektem halo, meteorami, zorza polarną, lśniącymi chmurami lub mgłą. Naukowcy zauważyli, że choć zjawiska świetlne były obserwowane w przypadkach trzęsień o sile od 3,6 do 9,5 stopni w skali Richtera, to 80% badanych zdarzeń miało miejsce podczas trzęsień o sile 5 stopni lub większej. Również odległość zjawiska od epicentrum trzęsienia może być większa w przypadku zdarzeń o większej sile. Fakt, że światła trzęsień ziemi są zwykle obserwowane przed lub podczas trzęsienia ziemi, a nie po, wskazuje na związek z ciśnieniem występującym przez pęknięciem uskoku oraz jego szybkimi zmianami podczas jego ruchu. W związku z analizą badanych trzęsień zaproponowano dwa modele wyjaśniające zjawisko: model wytwarzania prądów ziemskich - zakładający pojawienie się przewodnictwa dziurowego wywołanego zerwaniem podczas trzęsienia wiązań nadtlenowych, powodującego silne pola elektryczne na powierzchni ziemi, zdolne do jonizacji powietrza, a nawet wyładowania koronowe oraz model tektoniczny - zakładający, że za powstawanie zjawiska odpowiada napięcie powstałe pomiędzy masami skalnymi o różnej kompozycji znajdujące się w obrębie tych samych struktur tektonicznych, które cechują się różnym przewodnictwem[1]. Badania wykazały także, że kąt uskoku ma wpływ na prawdopodobieństwo powstania zjawisk świetlnych. Uskoki o niemal pionowej konfiguracji występujące w rozszczepiających się skałach cechują się najczęstszym występowaniem zjawisk świetlnych towarzyszących trzęsieniom[1].

Kolejne wyjaśnienie zaproponowano podczas spotkania American Physical Society w 2014 r., mówiące że światło jest powodowane przez napięcie elektryczne, które powstaje podczas pocierania o siebie dwóch kawałków tego samego materiału. Profesor Troy Shinbrot przeprowadził eksperymenty z udziałem różnych rodzajów ziaren skalnych, naśladujące skorupę ziemską i odtwarzające warunki występujące podczas trzęsień ziemi. W zależności od sposobu w jaki ziarna ulegały rozerwaniu zaobserwował skoki dodatniego lub ujemnego napięcia. Pęknięcie pozwala napięciu przeniknąć na powierzchnię, a następnie na elektryzację powietrza, powodując powstawanie światła. Naukowcy uzyskali skoki napięcia elektrycznego dla każdego badanego materiału. Pomimo braku opisu mechanizmu zjawiska badacze założyli, że występowanie światła jest wynikiem zjawiska tryboluminescencji. Naukowcy mają nadzieję, że wyjaśnienie mechanizmów powstawania tego zjawiska dostarczy informacji, które pozwolą lepiej przewidywać trzęsienia ziemi[15][16][17].

Inne wytłumaczenie zakłada, że są one powodowane przez intensywne pole elektryczne wywołane piezoelektrycznie przez ruchy tektoniczne skał zawierających kwarc[18].

Zaproponowano także hipotezę, że miejscowe zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego i/lub jonosfery w regionie o wzmożonej aktywności tektonicznej powodują obserwowane efekty świetlne będące efektem rekombinacji radiacyjnej jonosfery na niższych wysokościach oraz większego ciśnienia atmosferycznego lub zorzy polarnej[19].

Krytyka[edytuj]

Według Briana Dunninga nie istnieją "potwierdzone obserwacje" świateł towarzyszących trzęsieniom ziemi. Uważa także, że nie ma spójności w doniesieniach na temat tego czym one są, gdzie występują i kiedy występują[20]. Robert Sheaffer uważa natomiast, że naukowcy zbyt często akceptują istnienie świateł trzęsień ziemi bez sprawdzenia źródła, z którego pochodzi to twierdzenie oraz przeprowadzenia podstawowych badań na temat możliwej natury zjawiska. Według autora zjawisko może być częściowo tożsame z obłokami iryzującymi. Dowodem przeciwko istnieniu zjawiska ma być także zbyt duża zmienność form i kolorów w jakich występuje[21]. Część krytyków uważa, że nie zostało wykonane wystarczająco dużo badań naukowych w temacie świateł trzęsień ziemi, a ponieważ nie wszystkie trzęsienia ziemi są takie same i możliwe jest, że różne rodzaje uskoków powodują różne efekty[22]. Istnieje także możliwość, że za opisane zjawiska mogą odpowiadać uszkodzone sieci energetyczne, wyładowania atmosferyczne, meteory lub ogień. Zjawiska obserwowane na morzu zdaniem krytyków mogą być powodowane przez pobudzone drganiami bioluminescencyjne pierwotniaki[23].

Z drugiej strony światła trzęsień ziemi mogą być potencjalnym wytłumaczeniem niektórych obserwacji ufo, jak np. w przypadku fotografii wykonanej w 1973 r. przez Jima Conachera nad jeziorem Tagish w Kanadzie przedstawiającym kule żółtego światła na zboczu góry, która stała się popularna jako na dowód na istnienie ufo. Zdjęcie zostało wykonane na kilka godzin przed trzęsieniem ziemi w Cross Sound o sile 6,7 stopni w skali Richtera[5].

Przypisy

  1. a b c d e RobertR. Thériault RobertR., FranceF. St‐Laurent FranceF., Friedemann T.F.T. Freund Friedemann T.F.T., John S.J.S. Derr John S.J.S. i inni, Prevalence of Earthquake Lights Associated with Rift Environments, „Seismological Research Letters”, 85 (1), , s. 159–178, DOI10.1785/0220130059, ISSN 0895-0695 [dostęp 2017-01-14] (ang.).
  2. a b c KendrickK. Frazier KendrickK., The Violent Face of Nature: Severe Phenomena and Natural Disasters, Morrow, , s. 246, ISBN 9780688035280 [dostęp 2017-01-14] (ang.).
  3. a b Bizarre Earthquake Lights Finally Explained, 7 stycznia 2017 [dostęp 2017-01-14].
  4. Lane, F. W. The Elements Rage (David & Charles 1966), s. 175–6
  5. a b BarbaraB. Tufty BarbaraB., 1001 Questions Answered About: Earthquakes, Avalanches, Floods and Other Natural Disasters, Courier Corporation, 20 lutego 2013, s. 20, ISBN 9780486150239 [dostęp 2017-01-14] (ang.).
  6. Glowing lights around an earthquake's epicentre - Times Online, 8 października 2008 [dostęp 2017-01-14] [zarchiwizowane z adresu 2008-10-08].
  7. Study homes in on the cause of earthquake lights - physicsworld.com, physicsworld.com [dostęp 2017-01-14].
  8. C.C. Fidani C.C., The earthquake lights (EQL) of the 6 April 2009 Aquila earthquake, in Central Italy, „Nat. Hazards Earth Syst. Sci.”, 10 (5), 2010, s. 967–978, DOI10.5194/nhess-10-967-2010, ISSN 1684-9981 [dostęp 2017-01-14].
  9. OGS / Bollettino di Geofisica Teorica e Applicata, 19 maja 2015 [dostęp 2017-01-14] [zarchiwizowane z adresu 2015-05-19].
  10. "Registran enormes luces en el cielo durante terremoto de 88 grados de magnitud que destruyo Chile" [Recorded huge lights in the sky during the earthquake of 8.8 magnitude that destroyed Chile] (w j. hiszpańskim). Peru Online. 28.02.2010.
  11. Hutton (1888). "The Earthquake in the Aimuri".Transactions and Proceedings of the Royal Society of New Zealand 1868-196121: 269–353.
  12. Watch: Wellington's sky turns blue at midnight as quakes collide, produce rare tectonic plate phenomenon, 1 NEWS NOW [dostęp 2017-01-14].
  13. a b Did you see flashes? Yep, an earthquake can create ’em (w/video), „Santa Rosa Press Democrat”, 25 sierpnia 2014 [dostęp 2017-01-14].
  14. JosephJ. Stromberg JosephJ., Why Do Lights Sometimes Appear in the Sky During An Earthquake?, „Smithsonian” [dostęp 2017-01-14].
  15. Mysterious Flashing 'Earthquake Lights' Maybe Explained, „Live Science” [dostęp 2017-01-14].
  16. Experiments at Rutgers lend credence to existence of ‘earthquake lights’, Washington Post [dostęp 2017-01-14].
  17. Clue To Mysterious Lights That Appear Before Earthquakes, „IFLScience” [dostęp 2017-01-14].
  18. ShunjiS. Takaki ShunjiS., MotojiM. Ikeya MotojiM., A Dark Discharge Model of Earthquake Lightning, „Japanese Journal of Applied Physics”, 37 (Part 1, No. 9A), 1998, s. 5016–5020, DOI10.1143/jjap.37.5016, ISSN 1347-4065 [dostęp 2017-01-14] (ang.).
  19. "'Restless Earth' May Give Advance Notice of Large Earthquakes" (Press release). NASA. 7.12.2001. 
  20. Earthquake Lights: Do They Exist? [dostęp 2017-01-14].
  21. RobertR. Sheaffer RobertR., Skeptics and Claims of "Earthquake Lights", Bad UFOs, 7 stycznia 2014 [dostęp 2017-01-14].
  22. Earthquake lights reported associated with New Zealand event, doubtfulnews.com [dostęp 2017-01-14].
  23. BarbaraB. Tufty BarbaraB., 1001 Questions Answered About: Earthquakes, Avalanches, Floods and Other Natural Disasters, Courier Corporation, 20 lutego 2013, s. 20, ISBN 9780486150239 [dostęp 2017-01-14] (ang.).

Bibliografia[edytuj]

  • Stothers RB, Ancient and modern earthquake lights in Northwestern Turkey, SEISMOLOGICAL RESEARCH LETTERS 75 (2): 199-204 MAR-APR 2004.
  • Freund, Friedemann T., Rocks that Crackle and Sparkle and Glow:Strange Pre-Earthquake Phenomena. Journal of Scientific Exploration, 17, no. 1, p. 37-71,2003.
  • Kamogawa M, Ofuruton H, Ohtsuki YH, Earthquake light: 1995 Kobe earthquake in Japan ATMOSPHERIC RESEARCH 76 (1-4), 438-444, 2005 (na podstawie opisów naocznych świadków).