地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)　　

榮大龍　　

（2008-10-18，首發(fā)于《科學(xué)網(wǎng)》,2010-04-17修改）

導(dǎo)讀：現(xiàn)今世界各地大地震頻發(fā)，破壞力相當(dāng)大。由于地球是復(fù)雜巨系統(tǒng)，要建立十分精確的地球動(dòng)力學(xué)方程，并進(jìn)行精確求解，預(yù)測(cè)到某地的精確的地震發(fā)生是根本不可能的。像地震之類的自然性隨機(jī)事件的預(yù)測(cè)還是要遵循根據(jù)前兆參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，越是接近事件的爆發(fā)，前兆參數(shù)的波動(dòng)越是明顯，這是普遍的自然規(guī)律。對(duì)于地震來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)必須密集分布，僅靠現(xiàn)在稀稀拉拉的國(guó)家正規(guī)站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)相當(dāng)多，根本不可能精確預(yù)測(cè)地震。此次青海玉樹大地震，我們要想到青海玉樹地區(qū)到底有幾個(gè)正規(guī)測(cè)試站。一般來(lái)說(shuō)，10到100平方公里范圍內(nèi)至少有一個(gè)正規(guī)測(cè)試站。還要將廉價(jià)的地震自動(dòng)報(bào)警器推廣到億萬(wàn)家庭和個(gè)人，可以根據(jù)“絕大部分地震預(yù)測(cè)前兆參數(shù)可歸結(jié)為地磁場(chǎng)參數(shù)，地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)”和指南針等科學(xué)原理構(gòu)建，不必?fù)?dān)心會(huì)造成混亂。我們走在大街上，到處聽到汽車?yán)嚷暎瑫?huì)有危險(xiǎn)嗎？會(huì)造成混亂嗎？　　

絕大部分地震預(yù)測(cè)前兆參數(shù)可歸結(jié)為地磁場(chǎng)參數(shù)，地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)。可以證明：地磁場(chǎng)異常是所有地震發(fā)生的必要條件，而大的地磁場(chǎng)異常是地震發(fā)生的充分條件。　　

一、引言　　

在地震發(fā)生之前，當(dāng)?shù)氐貧?nèi)已經(jīng)有各種異常的物理和化學(xué)狀態(tài)變化。地震的孕育一般歷經(jīng)：慢速變化（可比喻為地塊出現(xiàn)裂紋，歷時(shí)幾個(gè)月到幾年）-快速變化（可比喻為地塊裂紋快速撕裂，歷時(shí)幾天到幾個(gè)月）-特快速變化（可比喻為地塊裂紋大部分撕裂，歷時(shí)幾小時(shí)到幾天）-超特快速變化（可比喻為地塊已經(jīng)徹底撕裂，正在加速下落，產(chǎn)生巨大摩擦，引起發(fā)聲振動(dòng)，如地聲；因巨大摩擦，引起溫度急劇升高，紅外異常，地光，歷時(shí)幾分鐘到幾小時(shí)）-地震爆發(fā) （可比喻為地塊下落時(shí)同另一個(gè)堅(jiān)硬的大地塊產(chǎn)生激烈的機(jī)械碰撞）五個(gè)階段。　　

在前四個(gè)階段，當(dāng)?shù)氐貧?nèi)的狀態(tài)變化可以歸結(jié)為：當(dāng)?shù)氐貧?nèi)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（非巨大振動(dòng)形式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)）、熱運(yùn)動(dòng)、物理相變（固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)等）、化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)產(chǎn)生了異常。進(jìn)一步不難歸結(jié)為：當(dāng)?shù)氐貧?nèi)任意一點(diǎn)物質(zhì)的化學(xué)成分、密度、速度和溫度的狀態(tài)產(chǎn)生了異常。　　

二、“地磁場(chǎng)異常是所有地震發(fā)生的必要條件”的簡(jiǎn)要證明　　

令P=（X，Y，Z）為某地震區(qū)域內(nèi)下部地殼中的任意一點(diǎn)，P點(diǎn)處物質(zhì)同地震有關(guān)的主要物質(zhì)性狀參數(shù)有：化學(xué)成分C（X，Y，Z，t），密度ρ（X，Y，Z，t），速度（矢量，具有大小和方向）V（X，Y，Z，t），溫度θ（X，Y，Z，t）。在平靜期，參數(shù)C、ρ、V和θ同時(shí)間t無(wú)關(guān)，因此P點(diǎn)處多余的電子數(shù)（由于電子的熱遷移原理，地心處缺少電子，帶正電荷，而地表處出現(xiàn)多余的電子帶負(fù)電）恒定，運(yùn)動(dòng)方向恒定，因此當(dāng)?shù)氐貧?nèi)總的地電流的大小和方向不變，從而當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)（大小和方向）恒定。顯然，在地震發(fā)生之前的孕育階段、正在發(fā)生時(shí)和結(jié)束以后的自平衡期，參數(shù)C、ρ、V和θ中至少有一個(gè)產(chǎn)生變化，也就是跟隨t的變化而變化，C、ρ和θ都直接同多余的電子數(shù)有關(guān)，從而使得總的地電流的大小產(chǎn)生變化，間接地使得總的地電流的方向產(chǎn)生變化，總的使得地磁場(chǎng)產(chǎn)生變化；而V的變化使得總的地電流的方向產(chǎn)生變化，總的使得地磁場(chǎng)產(chǎn)生變化。因此，這幾種情況都使得地磁場(chǎng)產(chǎn)生變化。一般，在地震孕育的超特快速變化（歷時(shí)幾分鐘到幾小時(shí)）和正在發(fā)生時(shí)（一般為幾秒到幾分鐘），地磁場(chǎng)（大小和方向）異常非常激烈。必要性得證。　　

三、“大的地磁場(chǎng)異常是地震發(fā)生的充分條件”的簡(jiǎn)要證明　　

一般在地磁場(chǎng)測(cè)試傳感器（如基于指南針原理和別的測(cè)試原理）附近存在干擾磁場(chǎng)，太陽(yáng)黑子所引起的磁暴可以改變地磁場(chǎng)大小的1%左右，對(duì)地磁場(chǎng)的方向也會(huì)干擾，這是無(wú)法避免的；附近有含鐵物品、家用電器，干擾可以很大，但是只要安裝正確，這些干擾是很容易避免的；來(lái)自外面空中的由工廠設(shè)備、無(wú)線電通訊等引起的干擾信號(hào)，這是無(wú)法避免的，但是這些干擾信號(hào)，相對(duì)較弱；當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒓竟?jié)變化，也會(huì)使得地磁場(chǎng)變化，但是影響相對(duì)較弱。正因?yàn)橛辛诉@些干擾因素，絕對(duì)不能說(shuō)，當(dāng)?shù)氐牡卮艌?chǎng)變化了，必然有地震發(fā)生，因?yàn)檫@些磁場(chǎng)干擾信號(hào)很難同小地震引起的地磁場(chǎng)異常相區(qū)分。但是，相對(duì)于大地震和特大地震孕育的特快速變化期（一般為幾分鐘到幾小時(shí)）和正在發(fā)生時(shí)（一般為幾秒到幾分鐘）所產(chǎn)生的地磁場(chǎng)異常，這些干擾信號(hào)是微不足道的。例如，2008年5月12日，北川中學(xué)初二（1）班發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生前13分鐘，教具指南針大飛轉(zhuǎn)，顯然，別的干擾信號(hào)沒有那么大的能力。大的地磁場(chǎng)異常是地震發(fā)生的充分性得證。　　

當(dāng)然，隨著信號(hào)分析與處理技術(shù)、硬件濾波和軟件濾波技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可能到時(shí)連小地震產(chǎn)生的地磁場(chǎng)異常信號(hào)也可以從雜亂無(wú)章的地磁場(chǎng)信號(hào)中方便地檢測(cè)和分離出來(lái)。　　

四、絕大部分地震預(yù)測(cè)前兆參數(shù)可歸結(jié)為地磁場(chǎng)參數(shù)　　

不難理解：其它的一些預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)地震的前兆參數(shù)，如地振動(dòng)、地聲、地應(yīng)力、地溫、地下水、地位移、地氣、地電阻等的任何一個(gè)參數(shù)都可歸結(jié)到地殼中參數(shù)C、ρ、V和θ中某幾個(gè)的變化，從而都可歸結(jié)到地磁場(chǎng)參數(shù)的變化。但是，反推理是不行的，就是地磁場(chǎng)參數(shù)的變化必定有地振動(dòng)、地聲、地應(yīng)力、地溫、地下水、地位移、地氣、地電阻中的每一個(gè)產(chǎn)生變化，例如太陽(yáng)黑子所引起的地磁場(chǎng)參數(shù)的變化同地振動(dòng)、地聲、地應(yīng)力、地溫、地下水、地位移、地氣、地電阻等毫無(wú)關(guān)聯(lián)。　　

還有預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)地震的前兆參數(shù)，如地光、紅外異常、地電流、地電場(chǎng)、地電壓、電磁波等，根據(jù)基本電磁感應(yīng)定律，它們都是同地磁場(chǎng)緊密相關(guān)的。　　

至于作為預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)地震前兆之一的動(dòng)物異常，實(shí)際上是前面一些參數(shù)的異常引起的。　　

因此，絕大部分地震預(yù)測(cè)前兆參數(shù)可歸結(jié)為地磁場(chǎng)參數(shù)。　　

五、地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)　　

為什么可以說(shuō)“地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)”呢？　　

（1）絕大部分地震預(yù)測(cè)前兆參數(shù)可歸結(jié)為地磁場(chǎng)參數(shù)。　　

（2）地磁場(chǎng)參數(shù)的實(shí)際工業(yè)化測(cè)量不必進(jìn)入地球內(nèi)部進(jìn)行，在技術(shù)上容易實(shí)現(xiàn)，適合大規(guī)模低成本布點(diǎn)。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性同布點(diǎn)密度成正比。若中國(guó)有100萬(wàn)個(gè)農(nóng)村村的話，那么一個(gè)村用一個(gè)地震測(cè)試點(diǎn)是比較合適的。顯然，測(cè)試儀器的低成本也是非常重要的。甚至，基于這種低成本地磁場(chǎng)參數(shù)測(cè)量可以做成10分鐘臨震報(bào)警器，推廣到中國(guó)億萬(wàn)家庭。　　

（3）其它容易測(cè)量并且可大規(guī)模低成本布點(diǎn)有：地振動(dòng)測(cè)量（根據(jù)地震縱波橫波傳播速度不同可研制提前幾秒的地震報(bào)警器）　　

（4）還要研究，一旦成功可以大規(guī)模低成本布點(diǎn)有：地聲測(cè)量。在地震孕育的超特快速變化階段，可比喻為地塊已經(jīng)徹底撕裂，正在加速下落，產(chǎn)生巨大摩擦，引起發(fā)聲振動(dòng)。這種特型機(jī)械振動(dòng)是必定存在的。一旦研究成功可以大規(guī)模低成本布點(diǎn)。　　

（5）其它的一些前兆參數(shù)，有的很難實(shí)現(xiàn)，有的安裝比較麻煩，有的成本太高而不適合大規(guī)模布點(diǎn)。　　

因此，地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)，地磁場(chǎng)狀況真實(shí)地反映了地球（地球是地球上所有動(dòng)植物包括人類的母親）的身體狀況。　　

六、地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的多因素決策與控制　　

由于預(yù)測(cè)監(jiān)測(cè)地震的前兆參數(shù)有幾十種，所以地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)際上是多因素決策與控制系統(tǒng)。面對(duì)這幾十種前兆參數(shù)，往往覺得眼花繚亂、無(wú)所適從，千頭萬(wàn)緒到底那一個(gè)是頭？　　

我們要對(duì)這些參數(shù)排隊(duì)，從重要性、經(jīng)濟(jì)性、測(cè)試可行性等方面進(jìn)行全面考慮和運(yùn)作，可以得出：　　

地磁場(chǎng)異常是進(jìn)行地震近臨性臨震預(yù)測(cè)的重中之重的第一類參數(shù)（決策與控制的權(quán)重最大），地聲測(cè)量為第二類參數(shù)，地應(yīng)力測(cè)量為第三類參數(shù)，地振動(dòng)測(cè)量為第四類參數(shù)，其余為第五類參數(shù)。將幾十種前兆參數(shù)降解為五類，而后再降解為一類（地磁場(chǎng)異常）。　　

如此進(jìn)行處理，似乎地震近臨性臨震預(yù)測(cè)，亦即地震的短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)還是可以實(shí)現(xiàn)的。　　

因此，現(xiàn)今一些科學(xué)家致力于用衛(wèi)星探測(cè)地球的地磁場(chǎng)異常、紅外異常等的研究，用于地震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，但是一般只能用于中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，而不能用于地震的短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。因?yàn)椋脝蝹€(gè)衛(wèi)星掃視中國(guó)所有地區(qū)非常困難，而且即使可以，周期也很長(zhǎng)。一個(gè)縣一個(gè)衛(wèi)星不現(xiàn)實(shí)。所以行之有效的是：基于地磁場(chǎng)、地聲和地振動(dòng)測(cè)量，研制低成本基本地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)儀器，布點(diǎn)100萬(wàn)個(gè)，再適當(dāng)增加一些其它的測(cè)試儀器，計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，形成高度自動(dòng)化數(shù)字化的計(jì)算機(jī)分布式?jīng)Q策-控制-集中管理系統(tǒng)，是科學(xué)進(jìn)行地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)防的根本出路。　　

× 烏有之鄉(xiāng) WYZXWK.COM

您的打賞將用于網(wǎng)站日常運(yùn)行與維護(hù)。
幫助我們辦好網(wǎng)站，宣傳紅色文化！

歡迎掃描下方二維碼，訂閱烏有之鄉(xiāng)網(wǎng)刊微信公眾號(hào)