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Predicción Sísmica a Corto Plazo: Variaciones de la ULF Geomagnética

28 mayo 2010 915 comentarios

Las Variaciones de las ULF y la Predicción Sísmica: Una Realidad

En la senda de la descripción de las herramientas para la predicción sísmica, en esta ocasión describiremos uno de los sistemas de observación de mayor credibilidad utilizados por los astrónomos, meteorólogos, y geólogos para la detección de eventualidades sísmicas: La Variación de las ULF Geomagnéticas. El siguiente artículo, tiene sus fundamentos en los estudios realizados por el profesor Masashi Hayakawa, de la Universidad de Electro-Communicaciones de Japón.

Emisiones de Ultra Baja Frecuencia de Carácter Natural

Poco después de la Primera Guerra Mundial, las primeras investigaciones sobre transmisiones de baja frecuencia (LF), determinaron un efecto de harmonía entre la señal enviada y un “ruido” de fondo, cuyo origen parecía desconocido. La aislación de señales y el análisis exhaustivo del comportamiento pseudo-eléctrico de estas ondas descubiertas, permitieron determinar que su origen provenía de la magnetósfera terrestre, en una amplia gama de frecuencias bajas, de alrededor de los 0.01 -10 Hz. El seguimiento posterior de estas ondas mostraba que eran la mayor parte del tiempo eran estables, pero que en ciertas ocasiones presentaban grandes variaciones, que parecían coincidir con alteraciones ionosféricas asociadas a la actividad solar. Aun más: Un análisis estadístico posterior indicaba una interesante correlación entre los días con gran variación de la ULF y los días sísmicos. Esto motivó a una gran cantidad de científicos alrededor del mundo al monitoreo de las condiciones ULF de la magnetósfera. Una teoría menos aceptada es la que argumenta que las variaciones de la ULF podrían provenir desde el hipocentro donde ocurrirá el inminente sismo. En este estudio, abordaremos la primera tesis, por ser la más ámpliamente difundida en el campo de la astronomía.

Características de las frecuencias sismogénicas

El análisis estadístico de los sismos cuya relación con variaciones de la ULF ha sido comprobada, infieren ciertos patrones repetitivos de las frecuencias asociadas. Algunas de estas características comunes son:

Las variaciones detectadas en los magnetogramas indican un inminente sismo en el radio de 70-80 kms para magnitud 6.0, y 100 kms para eventos con magnitud 7.0

Las emisiones ULF para sismos >6.0 parecen exhibir un evolución temporal típica;  Existe un peak un mes o algunas semanas antes del evento, seguido de un periodo de calma, para luego incrementarse significativamente un par de días antes del temblor.

La amplitud de estas emisiones ULF puede variar desde 0.1 nT hasta algunas unidades de nT, algunas horas previas al evento sísmico.

Todas estas observaciones son aplicables a fenómenos sísmicos en el fondo marino. Las razones y el mecanismo aún son desconocidas.

Interpretación del Comportamiento de las Frecuencias Sismogénicas

De acuerdo a las investigaciones del Dr. V.S Ismaguilov, del prestigioso instituto ruso IZMIRAN, las variaciones del MCR (Magnetic Component Ratio) es el índice trascendental en la predícción sísmica. el MCR, designado por la letra R es igual al cuociente entre la componente magnética vertical (Bz) y la componente horzontal (By).  Rememorando el esquema del campo magnético tenemos:

Vectores del Campo Geomagnético

Vectores del Campo Geomagnético

Observando el diagrama, obtenemos que R=Bz/By. Es lógico ver que el MCR es inferior a cero cuando la componente Bz es negativa (sur). Esto indica un debilitamiento del campo magnético terrestre, y permeabilidad a la reconexión interplanetaria, propuesta por Dungey (1961).

Utilización Empírica del Modelo ULF sismogénico

Para comprobar la eficacia de este modelo, realizaremos la observación sobre algún evento sísmico cuyas características sean aproximadamente similares a los patrones expuestos anteriormente. Realizaremos la observación del sismo 7.9Mw ocurrido en la Falla de Denali (03/11/2002):

Magnitude 7.9 near Denali National Park, AK

Sunday, November 3, 2002 at 22:12:41 (UTC)

small globe
Magnitude 7.9
Time Sunday, November 3, 2002 at 22:12:41 (UTC)
Distance from 66 km (41 miles) ESE (102 degrees) of Denali Natl. Park, AK
70 km (43 miles) ENE (77 degrees) of Cantwell, AK
93 km (58 miles) ESE (122 degrees) of Healy, AK
283 km (176 miles) NNE (23 degrees) of Anchorage, AK
Coordinates 63 deg. 31.2 min. N (63.520N)
147 deg. 31.8 min. W (147.530W)
Depth 5.0 km (3.1 miles)

El epicentro de este evento se encuentra a 173.5 kms de la estación de monitoreo magnetosférica HAARP, en Gakona, Alaska:

Coordenada Sismo: 63.520N, -147.530W

Coordenada Estación: 62.395599N, -145.150833W

Distance: 173.5km
Initial bearing: 317°09′52″
Final bearing: 315°02′43″
Midpoint: 62°57′46″N, 146°19′03″W

Distancia Sismo 7.9 Falla Denali y la estación HAARP - Gakona

Una forma artesanal de obtener las distancias cartográficas en base a la posición cartesiana es utilizando el modelo de Harvesine:

R = earth’s radius (mean radius = 6,371km)
Δlat = lat2− lat1
Δlong = long2− long1
a = sin²(Δlat/2) + cos(lat1).cos(lat2).sin²(Δlong/2)
c = 2.atan2(√a, √(1−a))
d = R.c

*Angulos en radianes

El magnetómetro de inducción de HAARP-Gakona, para el día del evento presentaba el aspecto que se muestra a continuación:

Magnetómetro de Inducción HAARP 03/11/2002 (Vector Bz)

Como puede apreciarse, hay algunas variaciones que permitían inferir la hipótesis de las variaciones ULF previa a eventos sísmicos.

Para evaluar el MCR, se puede obtener un valor de Bz y By dado un rango de frecuencia. Un ejemplo es el trend que se muestra a continuación:

Variación de la ULF para el evento sísmico de Mochikoshi el 1 de Julio de 2000

En el gráfico es claramente visible que el trend F1 decrece abruptamente unos instantes antes del terremoto (30 junio 2000). La curva F2 no tiene grandes variaciones.

Conclusiones y Discusión Final

Los estudios de V.S Ismaguilov, corroborados por Hayawaka infieren una relación COMPROBADA entre las variaciones de la ULF magnetosférica y eventos sísmicos significativos. Esto puede ser observado teniendo algunos parámetros necesarios, como la gráfica de magnetograma más cerca al epicentro. Desafortunadamente, muchos de estos equipos están bajo juridicción privada y no hay acceso al público. Si esto fuese así, la red de monitoreo y predicción sísmica podría ser lo suficientemente eficiente como para poder realizar el seguimiento de cualquier anomalía magnetosférica asociada a sismogénesis. Idealmente se requeriría la información númerica de los vectores By y Bz para la confección de los gráficos requeridos. la sonda ACE provee estos datos en tiempo real, pero desafortunadamente se prescinde de los rangos de frecuencia para los valores. Por ahora, el método gráfico parece ser una solución simple pero eficiente. Si la corroboración de la teoría ULF-sismos posee la certeza suficiente es inminente entonces, su integración al modelo global de predicción solar, como un factor clave para la predicción a corto plazo.

Referencias

http://www.mdpi.org/sensors/papers/s7071108.pdf

http://www.nonlin-processes-geophys.net/12/157/2005/npg-12-157-2005.pdf

http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/4/679/2004/nhess-4-679-2004.pdf

http://tao.cgu.org.tw/pdf/v153p329.pdf

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El Reporte de la Discordia: Descripción del Método MPSOSI

24 mayo 2010 1.236 comentarios

Aprovechando esta aparente calma en los parámetros climáticos solares, vamos a rememorar uno de los documentos polémicos que generaron el debate en el blog de Crack www.movimientoantinwo.wordpress.com sobre la posibilidad de predicción sísmica en base a la actividad solar. El informe, denominado “Modelo de Predicción Sísmica en Base a la Observación Solar-Ionosférica” (MPOSI), ha sido la base de la investigación climática-espacial llevada por este blog los últimos 3 meses. Manipulado por algunos, plagiado por otros, y desmentido por las instituciones oficiales, a continuación rescatamos los aspectos más relevantes del texto.

MODELO DE PREDICCIÓN SÍSMICA BASADO EN OBSERVACIÓN DE LA ACTIVIDAD SOLAR E IONOSFÉRICA

Desarrollado por Ari – Astro – Murdock,  Prometeus Team 2010
6 de Marzo de 2010 – Exento de Copy-Left

INTRODUCCIÓN

La actividad solar actualmente observada, en el marco del Mínimo Solar Histórico, ha abierto una importante veta de investigación, por su intrigante anormalidad e impredecibilidad. Esto abre de manera inherente un vasto campo de hipótesis y modelos que permitan entender y evaluar diversos aspectos que, aunque oficialmente no son aceptados, podrían de alguna maneratener su lugar en este nuevo escenario cósmico.

El siguiente documento tiene por objetivo la información y orientación de los aspectos funcionales del método de predicción sísmica por observación solar-ionosférica (MPSOSI), herramienta complementaria del sistema de predicción TRES EN RAYA (Murdock 2009). Además, a través de verificación empírica se intentará argumentar la eficacia de este método, exponiendo eventos verificados por MPSOSI y una batería de predicción sísmica para un rango de 72 horas.

ASPECTOS HISTÓRICOS DEL MÉTODO MPSOSI

El método de predicción sísmica por observación solar-ionosférica (MPSOSI) es creada en el 2009 como una herramienta complementaria del método de Tres en Raya (Murdock 2009). El MPSOSI es, en estricto rigor, el mejoramiento del método de observación ionosférica propuesta por A.J. Foppiano (2007) en su estudio “Ionospheric evidence of the May 1960 earthquake over Concepción?”. Si bien las observaciones de Foppiano consideran la posibilidad de interacción ionósfera-actividad sísmica, el autor deja muchos cabos sueltos respecto a los aspectos que originan dicha conjunción. El MPSOSI incorpora la actividad solar como factor crucial en los actuales eventos sísmicos sobre el planeta, dado el inusual comportamiento de el sol, registrado desde 2005 por los diferentes monitores solares, incluyendo los telescopios en órbita, en tierra, equipamiento computarizado, y observación climática. Junto con éllo, el MPSOSI permite explicar y estandarizar diversos factores que los actuales modelos de predicción atribuyen a las características particulares del evento (por lo tanto, características impredecibles), tales como la isotropía de profundidad y la focalización de la posible área afectada.

ASPECTOS FUNCIONALES DEL MÉTODO MPSOSI

El método MPSOSI propone la observación de la capa ionosférica F2 o foF2. De acuerdo a las observaciones de Foppiano y del Equipo Prometeus (2010), este nivel de la ionósfera se ve afectado de manera directa por la actividad solar. Durante ciertos tipos de tormentas solares, la corona del astro rey libera enormes cantidades de masa hacia el sistema solar. Estas eyecciones de masa coronal (Coronal Mass Ejection, CME en inglés) pueden, bajo ciertas circunstancias, alcanzar al planeta Tierra y arrivar a la alta atmósfera, especialmente la magnetosfera y la ionosfera, incluído el nivel F2. El material eyectado por la corona solar se compone principalmente de iones de Helio ³He++/4He++, H/O y and Fe/O. (Gloeckler, G.,1999). También es sabido que las altas regiones de la atmósfera están compuestas de altas cantidades de elementos neutros y iones de oxigeno, que han de interactuar con los materiales pesados de las CME’s (principalmente Fe), produciendo óxidos y otros subproductos que han de liberar energía en la foF2.

Figura N°1: El gráfico muestra la cantidad de partículas por unidad de volumen de iones de Oxígeno, electrones y elementos neutros que han de componer la ionosfera.

Figura N°1: El gráfico muestra la cantidad de partículas por unidad de volumen de iones de Oxígeno, electrones y elementos neutros que han de componer la ionosfera.

La capa foF2 posee ciertos rangos de frecuencia definidas para cada periodo del año. Estas van desde los 2 en invierno, aumentando a 6 u 8 durante el verano (E. A. Araujo-Pradere, 1997). Sin embargo, en periodos de alta actividad solar, la frecuencia puede, en algunos casos, superar los 10 Mhz, esto debido por la interacción química descrita anteriormente, y por el aumento de la presión generada por el plasma solar en la alta atmósfera, debido a tormentas solares. El siguiente gráfico muestra las variaciones de frecuencia de la foF2 durante el transcurso del año, registrado en el máximo de actividad de 1968:

Figura N°2: El gráfico muestra la variación de la frecuencia foF2 registrada en el año 1968 en el hemisferio norte. En el se puede ver el incremento de frecuencia, debido por exitación solar.

Figura N°2: El gráfico muestra la variación de la frecuencia foF2 registrada en el año 1968 en el hemisferio norte. En el se puede ver el incremento de frecuencia, debido por exitación solar.

Sin embargo, y como se mencionó anteriormente, la intensa actividad solar registrada en este mínimo solar, (correspondiente al ciclo solar N°24) ha dejado de manifiesto que la frecuencia de la capa F2 puede aumentar hasta 11, 12, e incluso superar los 13 Mhz, lo que ha de generar eventualmente una tensión (stress) en la foF2. Esto queda determinado por el nivel de actividad solar, y las dimensiones de la eyección de masa coronal liberada y sus parámetros cinemáticos.

Esto es de suma importancia, puesto que la masa y aceleración del material eyectado determinan la fuerza de inercia que obtendrá la CME y la presión que ejercerá sobre la magnetósfera y ionosfera terrestre, de acuerdo a la Segunda Ley de Newton. Si a esto le agregamos la interacción química de los materiales asociados, se tiene que el nivel de tensión de la foF2 pueda sobrepasar los límites aceptables, produciendo zonas de vacío en la transmisión de ondas de radio y, de acuerdo al modelo MPSOSI, la inducción de tensión en las capas terrestres, que han de producir eventos sísmicos.

Figura N°3: Esquema de interacción de la actividad solar sobre la ionosfera

Figura N°3: Esquema de interacción de la actividad solar sobre la ionosfera

El método MPSOSI se basa principalmente en en 3 procesos principales:

  • Observación y Evaluación de la actividad solar
  • Observación y Evaluación del comportamiento de la capa F2
  • Evaluación y determinación de las posibles áreas propensas a una eventualidad sísmica.

MPSOSI EN FUNCIONAMIENTO: EVENTOS EVALUADOS

Para la argumentación de la operabilidad del MPSOSI se expone la mecánica de implementación comprobada para los eventos sísmicos de Haití (Enero 2010) y Chile (Febrero
2010), los cuales han sido evaluados con el MPSOSI arrojando interesantes resultados:

Utilización del MPSOSI para el evento de Haití, Enero de 2010:

Las imágenes del telescopio solar SOHO y STEREO registradas el día 11 y 12 de Enero de 2010 muestran una gran actividad solar y una incipiente eyección de masa coronal despedida desde el sol. (Imágenes SOHO y STEREO):

Figura N°4: Imágenes de la tormenta solar y la CME registrada en los coronógrafos STEREO y SOHO

Las imágenes de los coronógrafos STEREO y SOHO muestran una fuerte actividad solar los días anteriores al eventó sísmico de Haití. Durante el transcurso de esos días, los simuladores de la magnetosfera y ionosfera indicaron un inusitado aumento de la presión.

http://www3.nict.go.jp/y/y223/simulation/realtime/movie/2010/test_6.20100112.avi

Mientras tanto, los gráficos de monitoreo de la capa F2 mostraban dos focos de gran estresamiento, correspondientes a la región indo-asiática y el oceano índico:

Figura N°4: Monitor de actividad de la capa ionosférica F2, el día 13 de Enero de 2010. Nótese los dos grandes focos sobre las regiones asiáticas.

Figura N°4: Monitor de actividad de la capa ionosférica F2, el día 13 de Enero de 2010. Nótese los dos grandes focos sobre las regiones asiáticas.

La figura N°5 muestra el gráfico de actividad de la capa ionosférica F2, el día 13 de Enero de 2010, 11 horas después del Terremoto grado 7 en la escala de Richter que afecto a la isla de Haití. Si se proyecta una regresión del movimiento de las dos regiones estresadas sobre el continente americano basado en la velocidad de movimiento de la foF2, se puede observar dos regiones afectadas: Sudamérica y el Caribe, especialmente la región de Haití.

Figura N°5: Regresión a 11 horas del evento en Haití.

Figura N°5: Regresión a 11 horas del evento en Haití.

La regresión evidencia sin dudas que la zona de estresamiento EFECTIVAMENTE cubrió la zona del Caribe, incluyendo Haití. Desafortunadamente, los servidores de Internet estuvieron caídos durante el momento mismo del terremoto.

Utilización del MPSOSI para el evento de Chile, Febrero de 2010:

Al igual que en el evento de Haití, se realizaron las observaciones y evaluación de las condiciones en el Terremoto 8,8 richter ocurrido el 27 de Febrero de 2010. La cantidad de información disponible hace que las observaciones sean un poco más precisas:

Earthquake Details

Magnitude 8.8
Date-Time
• Saturday, February 27, 2010 at 06:34:14 UTC
• Saturday, February 27, 2010 at 03:34:14 AM at epicenter
• Time of Earthquake in other Time Zones
Location 35.909°S, 72.733°W
Depth 35 km (21.7 miles) set by location program
Region OFFSHORE MAULE, CHILE

Datos gentileza USGS.gov – www.usgs.gov

Durante los días previos al terremoto de Chile, las imágenes de STEREO y SOHO proporcionaron impresionantes imágenes de una tormenta solar y un hyder flash que desató una seguidilla de eyecciones de masa coronal que arribaron a la Tierra el día 24 de Febrero de 2010:

Figura N°6: Hyder Flash (izquierda) y CME (derecha) registrada los días 20, 21, 22, 23, 24, 25 y 26 de Febrero de 2010.

Los simuladores de la magnetosfera y ionosfera evidenciaron una importante actividad el día 26 de Febrero:

http://www3.nict.go.jp/y/y223/simulation/realtime/movie/2010/test_6.20100226.avi

Mientras que el gráfico de monitoreo de la capa ionosférica F2 mostraba una intensa actividad sobre la región sudamericana:

Figura N°7: Gráfico foF2, tomado 4 horas antes del Terremoto de Chile, 26 Febrero de 2010

Figura N°7: Gráfico foF2, tomado 4 horas antes del Terremoto de Chile, 26 Febrero de 2010

UTILIZACIÓN EMPÍRICA PARA LA PREDICCIÓN DE UN SISMO

Presentadas las herramientas y la metodología del MPSOSI, se realizó la predicción empírica de un evento sísmico. Dadas las actuales condiciones sísmicas actuales del planeta, el área elegida es el cono sudamericano, especialmente la actual región de Bio-bio (Coordenadas Lat: 36° 23′ 60 S, Long: 71° 52′ 0 W). El terremoto del 27 de Febrero de 2010 ha dejado una importante inestabilidad tectónica, que ha generado más de 300 réplicas sobre grado 5 en la escala de Richter.

Figura N°8: Imagen de la actividad solar y CME registrada el día 7 de Marzo de 2010

En las imágenes proporcionadas por SOHO y STEREO es posible observar una importante actividad solar atribuible al foco de manchas solares 1051 (Imagen izquierda). Esta actividad enfrentará al planeta el día domingo 8 y lunes 9 de Marzo de 2010. Un inminente aumento de la densidad y presión del plasma solar se esperó en el correr de las horas. De acuerdo a la velocidad promedio medida en las últimas 100 CME’s (Prometeus Team 2009) es esperable que la eyección de masa coronal arrivara a alta atmósfera el día martes 10 de Marzo de 2010. Con fecha 6 de Marzo de 2010, el actual comportamiento de la capa F2 de la ionosfera indica la persistencia de estresamiento sobre la zona sudamericana:

Figura N°9: Monitor de capa F2 el día 6 de Marzo de 2010

Figura N°9: Monitor de capa F2 el día 6 de Marzo de 2010

Debido al verano boreal, el estresamiento de la capa foF2 sobre Sudamérica ha permanecido a través del tiempo, prolongándose hasta la quincena de abril, y con un periodo de rotación aproximado de 24 horas. La zona de estresamiento ha generado una banda de efecto comprendida entre las latitudes 10 y 73 sur.

http://img96.imageshack.us/img96/9394/dibujo3vp.jpg

Como es posible ver entonces, es ALTAMENTE PROBABLE la posibilidad de un nuevo evento sísmico en las costas chilenas para el día martes 9 y miércoles 10 de Marzo de 2010.

CONCLUSIONES Y DISCUSIÓN

Como se ha expuesto a través del presente documento, se ha expuesto en grandes rasgos el funcionamiento y la utilización del modelo de predicción MPSOSI. El modelo goza de una aceptable facilidad de lectura y una simpleza de funcionamiento, prescindiendo del soporte de modelos matemáticos.

Las condiciones actuales del cono sudamericano han de propiciar la actividad sísmica. Durante los días 7, 8, y 9 de Marzo de 2010, los factores de determinación del MPSOSI han de entrar en fase de conjunción que permite, eventualmente, realizar un pronóstico sísmico sobre el cono sudamericano. Este informe queda entonces como un documento inédito que ha de arrojar una primicia de predicción sísmica para registro y verificación posterior a las fechas involucradas.

***

Como puede verse en el extracto, el informe, emitido el día 6 de Marzo de 2010 pudo predecir con bastante eficacia el sismo 6.9Mw del día 11/03/2010. Este informe fue presentado en el blog Movimiento Anti-Nwo, donde al parecer, fue extraído por personajes como Michael Guzmán, y Pedro Cantillana, quienes habrían utilizado la información para exponerla en sus Facebooks, generando la conmoción pública. Independientemente de la polémica suscitada con la emisión de este importante documento, es necesario evidenciar con claridad, que el método de predicción solar-sísmica ES UNA REALIDAD, y que su perfeccionamiento podría, eventualmente, generar una potente y confiable herramienta predictiva que permitiría generar pronósticos sísmicos con anticipación, salvaguardando la integridad de la población.

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Influencia Lunar en la Generación Sísmica: Revisión de la Hipótesis

18 mayo 2010 1.053 comentarios

Las Deformaciones por Efectos Gravitacionales

Los modelos fundamentales de la gravitación universal, propuestos por Sir Isaac Newton en el siglo XVII lograron abrir una importante puerta hacia el estudio de la interacción de los cuerpos cuya masa no podía ser despreciada. La inclusión del factor “g” implicó el tratamiento de muchos fenómenos cinemáticos como complejos sistemas estáticos y dinámicos, propiciando modelos matemáticos que lograban predecir el comportamiento de un conjunto con importante precisión. Además, el estudio de la mecánica newtoniana también incluía el efecto de la deformación por fuerzas gravitacionales, que fue profundizado dos siglos más tarde por Albert Einstein y su modelo de relatividad especial.

La deformación por efectos gravitacionales. también llamada elongación tidal es proporcional a la masa; mientras más masivo, mayor es la deformación.  Además, de acuerdo a la ley de gravitación, la interacción disminuye al cubo de la distancia. Un escenario ideal para la observación de estos fenómenos podrían se los grandes cúmulos estelares (clusters) o un campo gobernado por la influencia de otros cuerpos masivos, tales como agujeros negros, cuásars, magnetars, etc. En éllos, las influencias tidales son tan extensas que la distancia parece no ser impedimento para tales interacciones.

Efecto tidal por potencial gravitacional en una galaxia tipo

Y qué hay con Respecto a Nuestro Sistema Local?

Debido a que TODOS los sistemas con masa están afectados por las influencias gravitacionales, nuestro sistema local (Sol-Tierra-Luna) no está excento a éllo. En el caso particular del sistema Tierra-Luna, las influencias tidales son las causales del movimiento mareal de los grandes volúmenes de fluído existentes en el planeta (atmósfera, océanos, grandes lagos, e incluso grandes extensiones de arena, nieve, etc).

Efecto gravitacional de la Luna sobre la Tierra

Además, de acuerdo a las observaciones de John P. Bagby (2004) y Juan Zhao (2000), la elongación tidal podría ser la causante de eventos sísmicos, debido al movimiento de grandes extensiones de océano sobre zonas tectónicas sensibles.

Cuantificación de la Elongación Tidal

Pero cómo podríamos cuantificar la elongación tidal de la Tierra por influencia de la Luna y el Sol? Una forma bastante utilizada es la utilización que considera una deformación elipsoidal, e integrando el factor de potencial gravitacional:

Elongación Tidal

Donde a es el radio promedio, R es la distancia entre los cuerpos en estudio m es la masa del objeto desde donde ser realiza la observación y m’ es la masa del objeto que está interactuando.

Esquema de Elongación elipsoidal (Analogía Tidal)

Integrando los datos para el sistema Tierra-Luna obtenemos: 

Constante Magnitud Unidad
a 6371000 metros
m 5.9736×10^24 kilógramos
m’ 7,349×10^22 kilógramos
R 1377000000 metros

Despejando el valor –ε = 2.1×10^-7. La elongación (delta a) es el producto -εa:

\begin{displaymath} \Delta a = a_+-a_- = -\epsilon\,a = 1.34\,{\rm m}. \end{displaymath}

La deformación tidal por influencia de la luna es de 1.34 metros. Este es considerado un valor promedio; Pero podríamos obtener la deformación tidal diaria, conociendo la distancia real Tierra-Luna. También es posible calcular la deformación en base a los datos obtenidos para cada perigeo y apogeo lunar, y sus respectivas distancias, obtenidas aquí http://www.fourmilab.ch/earthview/pacalc.html.

Visualización del Vector de Deformación Tidal

Un importante dato para la verificación de la deformación tidal corresponde a la coordenada cartográfica terrestre en la que es posible visualizar el recorrido del vector lunar. En este sitio: http://aom.giss.nasa.gov/tides.html NASA provee una útil herramienta que refleja el vector lunar sobre la superficie terrestre, para cualquier día del año. Por ejemplo, para el próximo perigeo lunar (20 de Mayo 2010) el vector de deformación incidirá sobre el mar de indo-asia, como muestra la figura a continuación:

Localización del Vector Tidal perigeo 20-05-2010

La integración de este factor al modelo solar-sísmico, indica que el vector lunar podría, eventualmente, elevar una gran cantidad de océano, generando un aumento de la presión por columna de agua en las placas tectónicas, propiciando sismos, generalmente >6 Mw. Sin embargo, es trascendental la revisión de los parámetros normales del modelo (magnetopause pressure, TEC, foF2, Bz, etc), para concluir con eficiencia un posible epicentro.

Reflexiones Finales

Al parecer, la deformación tidal podría ser la causa de varios de los sismos provocados en la Tierra. La elevación de 1.3 metros de una columna de agua pareciese ser despreciable, pero si consideramos un área extensa de fluído, la presión generada, podría ser lo suficientemente grande como para producir desplazamientos de las capas submarinas, propiciando eventos sísmicos. También podría explicar el movimiento magmático, aunque este hecho no podría ser corroborado tan fácilmente. Por otra parte, el modelo de deformación tidal nos permitiría predecir numéricamente, la elevación del mar, la atmósfera, o el terreno, para cualquier distancia Tierra-Luna, e incluso Tierra-Sol (considerando que la influencia solar es un 75% más débil que la lunar) dando una pauta para la cuantificación de una posible magnitud de un sismo. Desafortunadamente, la correlación esta limitada por las características tectónicas de la zona, por lo que una integración matemática sería un error.

Es de suma urgencia entonces, adoptar la variable lunar en el pack de monitoreo en el modelo solar-sísmico, como una importante herramienta de comprobación, que permita, en el corto plazo, generar un complemento de datos, mejorando la precisión del sistema.

Astro – Club de Astronomía 2010

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Micro-Estudio de la Actividad Solar-Ionosférica

11 mayo 2010 1.543 comentarios
Análisis Estadístico de la Sismicidad Planetaria y la Actividad Solar

 

En la senda del estudio solar-sísmico, el análisis estadístico parece ser una herramienta bastante poderosa para generar argumentos técnico-científicos que avalen esta hipótesis, aun rechazada por algunas instituciones oficiales. Y es que siendo el sol el principal astro de nuestro conjunto planetario es inverosimil seguir avalando la idea de que el planeta Tierra es un cuerpo aislado de los efectos provocados por el sol. Ya en el siglo XVII Isaac Newton establecía las influencias másicas de la interacción entre los cuerpos, argumentando que hasta la estrella más lejana del universo afecta la mecánica celeste del vecindario cósmico del que somos parte. Porqué entonces omitir la interacción de las influencias solares y los componentes terrestres?. En el siguiente artículo vamos a desentrañar algunos aspectos que respaldan la teoría solar-sísmica, desarrollando un interesante estudio estadístico que podría, eventualmente, ser extrapolado, permitiendo la generación de un modelo de predicción a largo plazo.

Efectos Solares – Cósmicos como Causales Sísmicos

De acuerdo a los estudios de  G.Y. Vasilyeva (1995), la actividad sísmica superficial (<10 km) parece aumentar en ciclos de mínima intensidad (valle) mientras que los sismos cuyo hipocentro es de profundidad superior (>35 km) lo hacen en periodos de máxima actividad solar (peak). La explicación a ésto se debería a que durante los peaks de actividad solar, una mayor cantidad de partículas cósmicas penetraría las capas que conforman la Tierra, induciendo un aumento de la temperatura promedio, y aumentando la energía potencial, la cual es liberada, de acuerdo a los estudios viscoelásticos, por su transformación en energía cinética (movimiento). Otra explicación, ofrecida por A.D. Sitinsky (1978), infiere que la actividad solar podría producir desequilibrios másicos en la estructura global de la atmósfera, afectando el centro de masa Tierra-Atmósfera, que sería equilibrado por una re-distribución de oceanos o placas tectónicas, generando eventos sísmicos (Astro-MPSOSI 2009).

El Número de Wolf y su Relación con la Actividad Sísmica Terrestre

En 1848, Wolf estableció un valor que permitía cuantificar por modelación matemática la actividad solar. Esto echaba por tierra los antiguos métodos, basados nétamente en la observación. La ecuación que rige el Número de Wolf es:

Modelo del Número de Wolf (Sunspot Number)

 Donde k es una constante de observación (k=1 para un observador), g es es el número de grupos de manchas y s es el número de manchas. Actualmente, el Número de Wolf es considerado en el sistema internacional de medidas como es ISN (International Sunspot Number). Los siguientes gráficos son una compilación del Número de Wolf contra el número de sismos diarios para el periodo Enero-Marzo 2010:

Número de Wolf - Sismicidad Enero 2010

Número de Wolf - Sismicidad Febrero 2010

Número de Wolf - Sismicidad Marzo 2010

Si bien la muestra es insignificante respecto al total del ciclo (4015 días), este estudio nos permite obervar un “zoom” del número de manchas y su efecto en la sismicidad planetaria. Los gráficos muestran una correlación importante entre el número de Wolf y el número de sismos diarios. Desafortunadamente el evento de Chile (27-02-2010) generó una importante variación en la cuenta de eventos sísmicos, que genera alteraciones en la correlación. El resto de la gráfica nos indica que existe una estrecha relación entre la sismicidad y aquellas anomalías provenientes del sol de corto plazo, denominadas anomalías solares inmediatas .

Anomalías Solares Inmediatas

El resultado de los gráficos nos hace inferir de que gran parte de los movimientos podrían deberse a anomalías inmediatas provenientes del sol, tales como explosiones de radiación, rayos-X o partículas energéticas. También podrían considerarse aquellas CMEs o agujeros coronales cuya velocidad de transporte sea superior a la media, de manera que el retardo es el mínimo.

Efecto Compton

Como se mencionó en el hilo “Impresiones de la Tormenta Solar del 3 de Mayo” (https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/05/04/impresiones-de-la-tormenta-solar-del-3-de-mayo/)  y de acuerdo a la teoría de Kushwah (2008), un aumento de las emisiones de baja frecuencia proveniente de la magnetosfera son observados previos a eventos sísmicos. Una explicación a este fenómeno podría ser el famoso Efecto Compton (1923). En grandes rasgos, el modelo elemental predice que si una emisión de rayos-X incide sobre partículas cargadas, éstas obtendrán una variación de su frecuencia original lambda y la generación de un electrón libre. Si la velocidad es constante, la longitud de onda sufrirá cambios, por la relación f=v*λ. Entonces es posible obtener un valor entre lambda inicial y final que gobierna las emisiones de frecuencia Compton, que sería las detectadas por Kushwah y los interferómetros de HAARP. El modelo en cuestión es:

Longitud de onda de las emisiones Compton

Donde h/mec = 0.0243 Armstrongs. Esto implicaría que las variaciones de la longitud de onda (y por tanto de la frecuencia) de las partículas atmosféricas dependería exclusivamente del ángulo de incidencia. Si la incidencia es cercana a 90°, la frecuencia será baja, como es el caso de la mayoría de las emisiones recibidas por el sol, recordando que la eclíptica de la Tierra es un poco mayor a 23 grados.

 

Creación de Pares

Pero que hay con las variaciones del total electron content (TEC) y la foF2 en eventos sísmicos? Los aumentos repentinos del TEC parecen tener una respuesta por el efecto de la creación de pares propuesta por Anderson (1932). Este modelo predice que la interacción de un fotón u otra partícula energética con un núcleo pesado generará, como subproductos, un electrón y un positrón, con niveles cinéticos de aproximadamente 0.5 keV. Luego, la emisión de partículas energéticas en una explosión solar podrían eventualmente ser los causantes de los repentinos aumentos del TEC global registrados durante periodos de actividad sísmica. Como se ha explicado anteriormente, el aumento del TEC genera las variaciones de la frecuencia foF2, indicando que existena alteraciones de la composición en la columna de aire, favoreciendo las condiciones de actividad sísmica.

 

Un Modelo de predicción Sísmica de Largo Plazo?

 

Pues bien, en base a lo expuesto anteriormente, es interesante pensar que conociendo datos presentes, y un comportamiento constante la extrapolación de datos supondría la predicción de una fenomenología. Esto es efectivo, en la medida que los datos puedan ser revisados. Los modelos predictivos realizados por el National Center of Atmosphere Researches (NCAR) infieren que el peak del ciclo actual (#24) será intenso y largo. Sin embargo, el trend de David Hathaway solarcycle 24, muestra una disminución de la intensidad solar para el peak, a mediados del 2013:

 

Predicción del Ciclo solar de D. Hathaway

Pero hablar de un ciclo supone la integración de una gran tasa de error, debido a la poca precisión de la manipulación de datos. Al parecer, la micro-observación de segmentos del ciclo expone de manera más confiable y categórica la relación ISN-sismos, lo que proporciona una fuente fidedigna de información, y una base sólida para la realización de pronósticos al corto plazo.

 
 Club de Astronomía 2010
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Impresiones de la Tormenta Solar del 3 de Mayo

4 mayo 2010 2.292 comentarios

Espectacular Observación del Agujero Coronal

Bien, debido a la gran espectación generada por las observaciones realizadas desde el 28 de Abril sobre el CH-HSS (Coronal Hole – High Speed Stream) que impactaría nuestro planeta las primeras horas del día 3 de Mayo, es que hemos decidido abrir un espacio exclusivo e inédito para cubrir las impresiones sobre este espectacular fenómeno solar.

Para la gente que viene recién incorporándose a nuestros hilos, las observaciones tempranas de esta anomalía solar fueron descritas en el artículo “Agujero Coronal dará la cara a la Tierra el 3 de Mayo de 2010”:

https://clubdeastronomia.wordpress.com/2010/04/28/agujero-coronal-dara-la-cara-a-la-tierra-el-3-de-mayo-de-2010/

Las observaciones del día 28, basadas en la información de NOAA Space Weather Forecasting programm (Programa de pronóstico de clima espacial), indicaban el inminente arribo de un chorro de plasma proveniente del hemisferio norte del disco solar para los días 3 – 4 de Mayo. Los reportes, indicaban que la tormenta alcanzaría rápidamente el nivel G0 = kp4 (condición de inestabilidad), con velocidades de hasta 600 km/s. Las evaluaciones preliminares nos darían una oportunidad única de poder seguir la bitácora de un HSS, y obtener modelos predictivos que podrían entregar valiosa información de sus efectos sobre el planeta.

Contra todos los Pronósticos

Por el contrario a las estimaciones de NOAA, el día 2 de mayo un intenso incremento en la velocidad y presión hicieron alzar los simuladores magnetosféricos; con casi 12 horas de anticipación, el chorro de plasma había comenzado a arrivar a la alta atmósfera terrestre, elevando la velocidad, densidad y temperatura del viento solar, y llevando al campo magnético terrestre a fluctuaciones críticas:

Perturbaciones de los parámetros climáticos espaciales por la entrada del HSS

El hecho de que el campo magnético suela ser perturbado por los chorros de plasma solar ha sido bien documentado durante la época contemporánea; De acuerdo a las observaciones de Dungey (1961) indicaban que los HSS producidos por agujeros coronales podrían eventualmente producir alteraciones en el vector magnético terrestre Bz,  que es la componente vertical del sistema cartesiano que conforma el campo magnético terrestre:

Orientación Normal de los vectores del Campo Magnético Terrestre

Cuando el plasma arriva a la magnetosfera, el sentido de las lineas magnéticas se ve afectado y el vector Bz suele cambiar su dirección, normalmente Norte hacia el sur (valores negativos). El hecho que el vector Bz apunte al sur implica un incremento de la actividad magnética terrestre, y por los efectos de reconexión, se genera permeabilidad magnética. Este fenómeno propicia la difusión de partículas cargadas (principalmente iones de Hidrógeno y electrones libres)  transportados desde la corona solar por el viento al interior de la magnetosfera y ionosfera, aumentando el contenido total de partículas o el TEC (total electron content). Este aumento suele ser detectado instantáneamente cuando la densidad de la ionosfera varía, en el World TEC map, disponible aquí:

http://www.ips.gov.au/Satellite/2/1/5

Mapa de TEC Mundial

Pues bien, de acuerdo a las observaciones y la metodología expuesta en el Método de Predicción Sísmica por Observación Solar-Ionosférica (MPSOSI) los aumentos del TEC, producto de CME’s o HSS’s pueden eventualmente, ser causante de eventos sísmicos en zonas tectónicamente sensibles. Esta hipótesis, combinada con las observaciones de Reg Robert (1995) sobre los efectos tidales de la luna, y las observaciones de Kushwah (2008), sobre emisiones de explosiones de baja frecuencia desde la magnetosfera antes de eventos sísmicos, conllevan a la realización de predicciones preliminares de sismos, con gran porcentaje de eficacia. Sobre las observaciones de Kushwah, en su documento “Ultra Low Frecuency Bursts as precursors of Earthquakes” (http://www.civil.iitb.ac.in/~dns/IACMAG08/pdfs/K46.pdf?bcsi_scan_677303A93D5CA9A2=0&bcsi_scan_filename=K46.pdf) el autor explica la interesante correlación entre el aumento del k-index asociado a explosiones de frecuencias bajas desde la magnetosfera.

El día 2 de Mayo los detectores de frecuencia magnetosférica de HAARP entregaron una importante emisión:

Emisión de ondas de ultra baja frecuencia desde la magnetósfera

El modelo comenzaba a completarse. Para la ubicación de las posibles zonas una práctica bastante fiable es la observación del comportamiento tidal. Fluctuaciones en las mareas son un importante factor para la determinación del epicentro teórico. El comportamiento tidal para algunos lugares del mundo pueden ser obtenidos en la pagina “Tidal and Currents” patrocinada por NOAA: http://www.co-ops.nos.noaa.gov/tide_pred.html . En el caso de Chile es posible obtener la información de mareas en la página del Servicio Hidrográfico y Oceánico de la Armada (SHOA): http://www.shoa.cl/index.htm De las observaciones realizadas el día 2-3 de Mayo, la clave del epicentro teórico la proporcionaron los trends mareales de la estación de Talcahuano:Trend de Comportamiento Mareal en la Bahía de Talcahuano y Golfo de Arauco.

Anomalía Mareal y de Presión Barométrica registrada en la Bahía de Talcahuano, el día 2-3 de Mayo de 2010

Corroboración del Modelo Predictivo

De acuerdo a la verificación de datos y los resultados estadísticos ofrecidos por el IGM del sistema GPS localizer, la probabilidad de un evento sísmico moderado entre las fechas 3 y 4 era válida. Los movimientos sísmicos registrados en la costa de pichilemu (33.907°S, 72.818°W) eran una señal de que un movimiento sísmico de amplitud media ocurriría en las costas de Chile.

El día lunes 3 de Mayo a las 2309 UTC un fuerte sismo afectó la costa de Bio-Bio, cerca de Lebu:

Earthquake Details

Magnitude 6.3
Date-Time
Location 38.053°S, 73.490°W
Depth 19 km (11.8 miles) set by location program
Region OFFSHORE BIO-BIO, CHILE
Distances 50 km (30 miles) SSE of Lebu, Bio-Bio, Chile
110 km (65 miles) NW of Temuco, Araucania, Chile
120 km (75 miles) WSW of Los Angeles, Bio-Bio, Chile
570 km (355 miles) SSW of SANTIAGO, Region Metropolitana, Chile

Una serie de réplicas menores le precedieron, produciento apagones en algunos sectores y gran conmoción en Concepción, Talcahuano y Temuco.

Conclusiones y Discusión

En vista a las observaciones del agujero coronal desde el 28 de Abril,  la utilización del modelo predictivo solar-sísmico parece ser nuevamente corroborado, con los últimos acontecimientos sísmicos en las costas de Chile. Mientras que el comportamiento de las mareas parece ser el factor determinante de los posibles epicentros, la actividad magnetosférica y la densidad ionosférica (TEC) parecen ser las variables que determinan la magnitud de los movimientos sísmicos. Las observaciones al final del día 3 de Mayo mostraban que las perturbaciones magnéticas habían alcanzado características G2 (kp=6). Ya se había corroborado anteriormente la relación entre la presencia de HSS y eventos sísmicos (España 11 de Abril 2010, México 7 de Abril 2010). Si este mecanismo de predicción mantiene la eficacia demostrada, es muy probable que su perfeccionamiento a través del tiempo lo consolide como una herramienta bastante poderosa para estimar eventos sísmicos mayores, y lograr prevenir a la población afectada para que pueda tomarse medidas anti-sísmicas con anterioridad.

Club de Astronomía 2010


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