Главная ТЕХНИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА МКС Микросейсмы 2

ИНВАРИАНТНОСТЬ ФЕНОМЕНА МАЛЫХ КОЛЬЦЕВЫХ СТРУКТУР
ПО ОТНОШЕНИЮ К ФИЗИЧЕСКОЙ СРЕДЕ РЕКРЕАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Ю. И. Фивенский, к.т.н., в.н.с. Географического ф-та МГУ,
действит. член Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского.

Туризм как один из видов хозяйствования на территории предъявляет (наряду с общими) свои специфические требования к рациональному использованию ее рекреационных ресурсов в плане их возобновления. Устойчивость природной системы к внешним нагрузкам и восстанавливаемость ее рекреационного потенциала, выраженные в количественной мере, должны быть главными критериями при оценке допустимости развития туризма и организации его инфраструктуры на конкретной территории. К сожалению, какие-либо нормативные документы, регламентирующие данный вид хозяйствования (за редким исключением) сегодня практически отсутствуют по той причине, что их создание требует детального обследования территории, требуют при современном развитии техники значительных капиталовложений и экологически не безопасны.
Между тем, в первозданной природе веками и тысячелетиями сформировано равновесие всей совокупности действующих эндогенных и экзогенных факторов. Такое состояние предопределяет эволюционный характер развития рекреационной территории, поскольку любое возрастание действия какого-либо фактора до некоторого порогового уровня компенсируется мобилизацией рекреационных ресурсов (например, по линии утилизации природных загрязнений) и не меняет характер развития системы. При этом эндогенные факторы по общему признанию являются определяющими, и потому детальное изучение эндогенной основы рекреационных систем является первостепенным.
В докладе предлагается новый (по сравнению с традиционными) экологически безопасный метод оценки и прогнозирования рекреационных свойств территорий по материалам аэро- и космических съемок Земли на основе открытого автором класса малых кольцевых структур (МКС) рыхлых отложений земной коры – самых молодых в геолого-географическом отношении (множественных, со сплошным покрытием земной поверхности) природных образований (Ю.И. Фивенский, Ж. “Геодезия и картография” №1, 2, 2006). С помощью структурометрического анализа изображения по аэрокосмическим снимкам (в зависимости от их пространственного разрешения) на площади 1 км2 суши обнаруживают 6 10 тысяч (и более) МКС с размерами единицы - сотни метров.
Реальность МКС как географических объектов подтверждена полевым обследованием некоторых из них на территории Сатинского полигона МГУ. Отмечено многообразие видов их природного проявления под действием различных экзогенных факторов: био-, зоо-, крио-, антропогенные и т.п. Например, в кольцевой полосе изменяется характер произрастания низкорослой разнотравно-злаковой растительности на сухих почвах пойм: визуально слабо заметный фоновый пятнистый рисунок приобретает вид сплошно покрытого.

Cтруктурометрически выявлены 4 значимые типа МКС, рис. 1.
- I - однокольцевые формы (как правило наименьшего размера) с хорошо выраженным центральным пятном.
- II - концентрические формы, радиус которых возрастает в порядке арифметической прогрессии (самый распространенный тип).
- III - одиночные кольцевые формы (как правило наибольшего размера) со сложно представленной центральной областью, индицирующие очаги дробления коренного субстрата; визуально практически не дешифрируются.
- IV - концентрические формы, радиус которых возрастает в порядке геометрической прогрессии с основанием разных значений степени 2.
Идеально кольцевые МКС в природе практически не встречаются из-за осложняющих их рисунок всегда присутствующих колец младшего ранга, которые не позволяют воспринимать старшие по рангу как полностью кольцевые (правые части рис. 1).
Установлено, что МКС имеют сейсмоакустическую природу и создаются на рыхлой оболочке Земли в результате просвечивания земной коры источником(ми) излучения в акустическом диапазоне, находящимся и связанным с происходящими в недрах планеты тектоническими процессами. Из общей геофизики известно, что подобное воздействие оказывают так называемые микросейсмические излучения, которые приводят к весьма малым (несколько мкм) колебаниям частиц рыхлых отложений земной коры. Однако микросейсмы действуют постоянно и непрерывно на протяжении всей истории жизни планеты Земля. Поэтому за миллионы лет в рыхлой оболочке Земли по закону Вебера-Фехнера оказывается накопленной огромная энергия, преобразующая структуру рыхлых отложений и приводящая в условиях действия других известных геофизических полей к образованию МКС.
В результате экспериментальных исследований разработана физико-математическая модель образования кольцевых структур в рыхлой оболочке земной коры на основе положений геометрической акустики, представленная на рис. 2 на примере МКС II типа. Особенность модели состоит в учете акустически значимого граничного слоя, разделяющего рыхлые и коренные породы.

Геометрия хода акустических лучей в рыхлой среде позволяет установить строгую математическую связь между мощностью рыхлого слоя h и параметром МКС r. Отсюда вытекает возможность экстраполирования свойств данной модели на более низкие этажи осадочных пород на том основании, что каждый из них в свое геологическое время был рыхлым. Конечно, следует учитывать рефракцию акустических лучей в земной коре.
МКС и их фрагменты образуют на земной поверхности весьма сложный напоминающий интерференционную картину рисунок, названный нами кольцевым каркасом (КК) местности. КК получают путем специальной структурометрической компьютерной обработки аэрокосмического изображения. Он представляет собой относительно полную (в зависимости от разрешения снимка) совокупность МКС, уникален для каждой территории, представляя ее своеобразный “паспорт”, тесно и сложным образом связан со строением ее литогенной основы, качественно и количественно описывает не только ее особенности, но и характер воздействия экзогенных факторов. В частности он позволяет выявлять разного рода аномалии и глубины (как следует из рис. 2) их залегания в теле осадочных пород.
Пространственная плотность элементов кольцевого каркаса в разных его частях неодинакова и зависит от многих факторов, в том числе и экзогеного плана. Относительно максимальные значения плотности обычно наблюдаются в зонах повышенной раздробленности коренного субстрата и всякого рода разрывных нарушений сплошности земной коры. По этим нарушениям сплошности транспортируются к поверхности и при определенных условиях скапливются в теле Земли газы и жидкости, в том числе и подземные воды разных горизонтов.
На рис. 3 показаны примеры кольцевого каркаса, полученного по разнотипным аэрокосмическим снимкам двух рекреационных территорий. Следует, однако, заметить, что КК в столь формализованном виде предполагает лишь компьютерный анализ. Визуальная идентификация МКС не может обеспечить полноту выявления КК и нередко приводит к ошибочным выводам. В частности в процентном отношении чаще всего визуально обнаруживают МКС только I и редко II типов, другие - вообще не идентифицируются. При этом обращает внимание, что кольцевой каркас присутствует не только на суше, но и на поверхности водоемов, и этот факт никак нельзя объяснить просвечиванием их дна.

Физическая среда рекреационной системы определяется типом оболочки Земли, в которой она расположена, и может быть твердой (суша), жидкой (водная среда – внутренние водоемы, моря, океаны) и газовой (воздушная среда - атмосфера). Пожалуй, единственное вещество на Земле, выступающее одновременно во всех трех ипостасях, - это вода как самое простое в химическом отношении соединение.

На рис. 4 показаны результаты структурометрического анализа космического снимка на одну из прибрежных акваторий Черного моря, полученные не по кольцевому каркасу, а по структурному изображению (рис. 4б), которое технологически предшествует получению КК и более дружественно зрительному восприятию. Такой прием допустим для выборочного контроля результатов анализа и в иллюстративных целях. В структурном изображении относительно темными тонами кодируются бесструктурные участки исходного снимка, которые визуально четко прослеживаются в его изображении, и это явление требует объяснения.
Вполне закономерен вопрос: можно ли распространить акустическую модель образования МКС в твердой среде (рис. 2) на жидкую и газовую оболочки Земли ? Ответ на этот вопрос, по нашему мнению, следует искать в известных положениях общей геофизики.
Рис. 5 иллюстрирует предлагаемую нами физическую модель образования МКС и линейных структур на поверхности водоемов, состоящую в следующем.
Химически чистая вода (например, дистиллированная) в природе отсутствует. В ней всегда присутствуют растворенные (в том числе и химически активные) вещества и газы, а так же взвешенные в ней различные минеральные и органические частицы, которые приводят к замутнению воды.

Газы, выделяющиеся в жидкую среду из трещин земной коры, в виде пузырьков поднимаются со дна к приповерхностному слою водоема (Рис. 5а). Толщина слоя воды, изображающегося на аэрокосмическом снимке, зависит длины волны солнечных лучей (в частности, глубина проникновения красные лучи в толщу воды не превышает 1 2м). Действие пузырьков газа в приповерхностном слое приводит к перераспределению взаимного пространственного положения частиц взвеси в мутьевом облаке, делая его более дробным и равномерным (Рис. 5б) для данного разрешения снимка. При этом вероятно нельзя исключать из внимания и флотационный процесс как один из факторов изменения структуры мутьевого облака. Однако эти вопросы в современной геофизике мало изучены.
Тем не менее, экспериментальные данные структурометрическго анализа исходного поля яркости В изображения акватории (Рис. 5в), будучи формально преобразованными в значения поля пространственной плотности контраста W доминирующей гармонической составляющей сигнала (Рис. 5г), действительно указывают на снижение уровня сруктурности исходного изображения, визуально воспринимаемого на рис. 4б темными тонами.
Таким образом, МКС в жидкой среде представляют собой вторичные по отношению к донным МКС (твердая среда) природные объекты, которые образуются в результате их ортогонального переноса иными физическими средствами на поверхность водоемов. Предлагаемая физическая модель позволяет объяснить и появление кольцевого каркаса на ледовом покрове водоемов (Рис. 3в, г). Действительно, можно предположить, что в слабопроточных водоемах над местами повышенного газового выделения из донных трещин земной коры образующийся лед приобретает уникальные (по сравнению с соседними участками) физические свойства, которые и регистрируются радиолокационным снимком.
На суше происходит непосредственный контакт твердой оболочки Земли с газовой оболочкой со всеми вытекающими последствиями. Те же самые разогретые в недрах Земли газы (некоторые из которых небезопасны для здоровья человека, например: радон, гелий и др.) напрямую по разломам и трещинам поступают в атмосферу. Такое локальное изменение газового состава вертикального столба, сопровождаемое конвекцией и переносом пылевых частиц приземного слоя, приводить к образованию особых условий конденсации водяных паров, содержащихся в атмосфере. Например, известно, что к полудню жаркого безоблачного лета на небе в определенных местах вне зависимости от ветровой ситуации постоянно собираются легкие кучевые облака, которые к вечеру рассеиваются, чтобы появится вновь там же на следующий день. Особенно мощная конвекция, пронизывающая всю толщу тропосферы, развивается в экваториальной зоне Земли.
Кучевая облачность трассирует положение элементов кольцевого каркаса на земной поверхности. Один из примеров такого ортогонального отображения фрагментов КК в атмосфере показан на Рис. 6. Время жизни МКС в газовой среде составляет единицы часов из-за относительно малой плотности и массы атмосферы Земли. Можно предполагать, что с увеличением плотности газовой среды время жизни МКС должно увеличиваться.
Данные процессы присущи не только на Земле, но другим планетам земной группы

солнечной системы. Происходят они и на самом Солнце с образованием МКС в его “атмосфере”, плотность которой во много раз превосходит земную, Рис. 7. Как следует из рисунка, несмотря на сильные возмущения и ветры в атмосфере, кольцевые и линейные элементы кольцевого каркаса сутками сохраняют свое пространственное положение относительно фигуры Солнца. Одновременно наличие КК указывает на существование в теле Солнца твердой оболочки, осложненной разломами и трещинами.
[k72-7.jpg]
Таким образом, представленные в настоящем докладе рассуждения по материалам аэрокосмических съемок позволяют сделать вывод о том, что в создании рекреационного потенциала территории определяющую роль играют тектонические процессы в теле Земли, в результате которых на поверхности ее твердой оболочки образуется кольцевой каркас
местности, имеющий сейсмоакустическую природу. Кольцевой каркас твердой оболочки в результате газовых выделений из тела Земли ортогонально проецируется на жидкую и газовую среды рекреационной системы.
Поэтому системный подход к оценке рекреационных свойств территорий при проектировании и развитии инфраструктуры туризма по данным аэрокосмических снимков на базе метода аэрокосмической структурометрии представляется весьма перспективным.


Труды II Международной научно-практической конференции “Туризм и рекрация”. –М.: РИБ “Турист”, 2007.
-с. 115-120.

OCR: www.TEGIR.ru