Οι σεισμοί διαταράσσουν την ανώτερη ατμόσφαιρα;

Θυμάμαι καλά τον σεισμό της 21η Ιουλίου 2017, τότε που ξεδιπλώθηκε μία σύγχρονη τραγωδία για την τοπική κοινότητα. Προβλημάτισε το παράξενο βουητό  και η λάμψη του ουρανού κατά τη διάρκεια του σεισμού που εγώ δεν είδα αλλά μου ανέφεραν γνωστοί και άγνωστοι.

 Ο σεισμός με μέγεθος 6,6 βαθμών  από την Αρκόνησο έπληξε την Κω και την Αλικαρνασσό (12 χλμ. από το επίκεντρο) την Πέμπτη 20 Ιουλίου 2017 στις 22:31 UTC (01:31 τοπική ώρα).  Δύο άνθρωποι σκοτώθηκαν στην Κω όταν κατέρρευσε η οροφή ενός κτιρίου. Μεγάλες ζημιές αναφέρθηκαν στην Κω και μικρότερες κοντά στην πόλη της Αλικαρνασσού. Περίπου 1403 μετασεισμοί μεταξύ 3 Ρίχτερ και 6,6 βαθμούς, καταγράφηκαν στο σύνολο τους, σε διάστημα τουλάχιστον ενός μηνός. 

Από τη στιγμή του σεισμού μέχρι την ολοκλήρωση της κύριας διαδικασίας καθημερινά κατέγραφα ότι γινόταν γύρω μου και αφορούσε τους ανθρώπους και το γεωπεριβάλλον. Με αυτό τον τρόπο προέκυψε το «Ημερολόγιο Ενός Προαναγγελθέντος Σεισμού», αφιερωμένο στη μνήμη των δύο νέων παιδιών που χάθηκαν στη Μοιραία Οδό, την 21η Ιουλίου .Το βιβλίο περιέχει σκέψεις, ερωτηματικά, απαντήσεις και το μοντέλο λειτουργίας ενός ρήγματος που φαίνεται ότι ανεβάζει στροφές μία φορά κάθε 7 δεκαετίες.

Ενώ σχεδόν όλοι ήταν επικεντρωμένοι στην εξέλιξη της διαδικασίας και το πότε θα τελειώσει η σκέψη μου τρεφόταν από τις διεργασίες ενός άγνωστου ρήγματος που ξύπνησε μέσα στο καλοκαίρι, στην καρδιά της τουριστικής περιόδου. Η ολίσθηση των βράχων κατά μήκος του ρήγματος προκαλούσε συνεχείς δονήσεις οι οποίες σε εμάς έφταναν υπό τη μορφή των σεισμικών κυμάτων, τα οποία επηρέαζαν οτιδήποτε υπήρχε γύρω μας προκαλώντας από ρύπανση του εδάφους, του νερού έως και του αέρα.

Συνθετικά συμβολογράμματα από το μοντέλο ρηγμάτων με βόρεια κλίση για ανιούσες και κατιούσες τροχιές (πάνω, κάτω), αντίστοιχα. Η πηγή για τον κύριο σεισμό φαίνεται από το μαύρο ορθογώνιο (προβολή επιφάνειας). Το κίτρινο αστέρι υποδεικνύει το επίκεντρο του σεισμού.

Ο σεισμός και τα συνοδά του φαινόμενα όπως το τσουνάμι, ή οι κατολισθήσεις έχουν πολύ δυνατά αποτελέσματα, όμως ένα από τα πιο ασυνήθιστα είναι αυτό που προξενούν στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Αυτό διαπίστωσα από την πρώτη στιγμή του σεισμού. Ανοίγοντάς το gps του κινητού μου αντιλήφθηκα πως ο σεισμός επηρεάζει την ατμόσφαιρα. Ταυτόχρονα μετρούσα το ραδόνιο που καθημερινά απελευθερωνόταν. 

Τα μικρά κύματα κινούνταν στο τοπίο και στη θάλασσα και δημιουργούσαν κύματα στην ιονόσφαιρα, ένα στρώμα πάνω από 85 χλμ. σε υψόμετρο όπου τα μόρια σπάνε σε ηλεκτρόνια και ιόντα από την ακτινοβολία του Ήλιου.

Κυματισμοί στην ατμόσφαιρα

Ο σεισμός δημιουργούσε κυματισμούς στην ανώτερη ατμόσφαιρα του νησιού και της απέναντι μικρασιατικής ακτής και είχε διαταράξει τις δορυφορικές επικοινωνίες και τα συστήματα πλοήγησης στα οποία βασιζόμαστε. Ήταν σαν να ρίχνεις μια πέτρα στο νερό.  Περίπου 5-10 λεπτά μετά τον σεισμό, τα ηχητικά κύματα που παρήγαγε ταξίδεψαν προς τα πάνω στην ατμόσφαιρα και έφτασαν στην ιονόσφαιρα, πάνω από 60 χλμ. πάνω από τον τόπο μας. Αυτό δημιούργησε κυματισμούς παρόμοιους με το να ρίχνεις μια πέτρα σε μια λίμνη.

Πρόσφατα μια τελευταία μελέτη από την Ιαπωνία ρίχνει άπλυτο φως πως τα ηχητικά κύματα παράγονται από ολόκληρο το ρήγμα, και όχι από μεμονωμένα σημεία.

Χιλιάδες αισθητήρες που τοποθετήθηκαν στην Ιαπωνία αποκαλύπτουν την τρισδιάστατη δομή ηχητικών κυμάτων που προκαλούνται από σεισμούς.

Πάνω από 4500 δορυφορικοί δέκτες βοηθούν στη δημιουργία ενός πρωτοφανούς τρισδιάστατου time-lapse του τρόπου με τον οποίο οι σεισμοί διαταράσσουν την ανώτερη ατμόσφαιρα.

Οι σεισμοί δημιουργούν κυματισμούς στην ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης που μπορούν να διαταράξουν τις δορυφορικές επικοινωνίες και τα συστήματα πλοήγησης στα οποία βασιζόμαστε. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τώρα το εκτεταμένο δίκτυο δεκτών του Παγκόσμιου Δορυφορικού Συστήματος Πλοήγησης (GNSS) της Ιαπωνίας για να δημιουργήσουν τις πρώτες τρισδιάστατες εικόνες των ατμοσφαιρικών διαταραχών που προκλήθηκαν από τον σεισμό της χερσονήσου Νότο το 2024. Τα αποτελέσματά τους δείχνουν μοτίβα διαταραχών ηχητικών κυμάτων με μοναδική τρισδιάστατη λεπτομέρεια και παρέχουν νέες γνώσεις για το πώς οι σεισμοί δημιουργούν αυτά τα κύματα.

 Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Earth, Planets and Space.

Χαρτογράφηση της πυκνότητας ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα

Με πάνω από 4.500 δέκτες GNSS σε όλη τη χώρα, η Ιαπωνία διαθέτει ένα από τα πυκνότερα δίκτυα στον κόσμο. Αυτοί οι δέκτες βοηθούν στην ακριβή παρακολούθηση τοποθεσίας και μπορούν επίσης να ανιχνεύσουν αλλαγές σε μια περιοχή της ανώτερης ατμόσφαιρας που ονομάζεται ιονόσφαιρα. Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Weizheng Fu και τον καθηγητή Yuichi Otsuka από το Ινστιτούτο Διαστημικής-Γης Περιβαλλοντικής Έρευνας (ISEE) του Πανεπιστημίου Nagoya κατέγραψε τη λεπτομερή τρισδιάστατη δομή των αλλαγών στην πυκνότητα ηλεκτρονίων στην ιονόσφαιρα μετά τον σεισμό 7,5 βαθμών στη χερσόνησο Noto που σημειώθηκε την 1η Ιανουαρίου 2024, στην επαρχία Ishikawa της Ιαπωνίας.

Όταν τα δορυφορικά σήματα ταξιδεύουν μέσω της ιονόσφαιρας, επιβραδύνονται επειδή τα ραδιοκύματα αλληλεπιδρούν με ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια. Μετρώντας πόσο επιβραδύνονται τα σήματα, οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν πόσα ηλεκτρόνια βρίσκονται στη διαδρομή των σημάτων και να χαρτογραφήσουν τη συνολική περιεκτικότητα σε ηλεκτρόνια. Η χαρτογράφηση αυτών των ηλεκτρονίων τους επιτρέπει να διερευνούν και να παρακολουθούν αποτελεσματικά την κατάσταση της ιονόσφαιρας.

Περίπου 10 λεπτά μετά τον σεισμό, τα ηχητικά κύματα που παρήγαγε ταξίδεψαν προς τα πάνω στην ατμόσφαιρα και έφτασαν στην ιονόσφαιρα (60-1000 χλμ. πάνω από τη Γη). Αυτό δημιούργησε κυματισμούς παρόμοιους με το να ρίχνεις μια πέτρα σε μια λίμνη.

Για να κατασκευάσουν ένα τρισδιάστατο μοντέλο κυματικών μοτίβων, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια τεχνική που ονομάζεται «τομογραφία» - παρόμοια με τον τρόπο που οι αξονικές τομογραφίες δημιουργούν τρισδιάστατες εικόνες του ανθρώπινου σώματος. Συνέλεξαν δεδομένα για τον αριθμό των ηλεκτρονίων από χιλιάδες δέκτες που παρακολουθούσαν σήματα από δορυφόρους σε διαφορετικές γωνίες. Παρακολουθώντας τα τρισδιάστατα μοντέλα τους σε διαφορετικές χρονικές στιγμές μετά τον σεισμό, δημιούργησαν μια χρονοσειρά για το πώς άλλαξε η πυκνότητα των ηλεκτρονίων.

Ηχητικά κύματα που παράγονται από ολόκληρες γραμμές ρηγμάτων, όχι από μεμονωμένα σημεία.

Νότια του επίκεντρου, οι ερευνητές παρατήρησαν ένα κεκλιμένο μοτίβο ηχητικών κυμάτων που σταδιακά γινόταν πιο κάθετο με την πάροδο του χρόνου. Όταν ένας σεισμός δημιουργεί ηχητικά κύματα που ταξιδεύουν προς τα πάνω στην ατμόσφαιρα, τα ανώτερα τμήματα των κυμάτων κινούνται ταχύτερα από τα κατώτερα μέρη. Αυτό κάνει το μέτωπο του κύματος να γέρνει καθώς κινείται. Με την πάροδο του χρόνου, το κεκλιμένο μοτίβο σταδιακά ισιώνει σε μια πιο κάθετη ευθυγράμμιση.

Οι ερευνητές δημιούργησαν την πρώτη λεπτομερή τρισδιάστατη απεικόνιση του πώς αλλάζει η γωνία κλίσης με την πάροδο του χρόνου κατά τη διάρκεια ενός σεισμού. Παρακολούθησαν πώς τα κεκλιμένα μοτίβα κυμάτων ισιώνονταν σταδιακά με πρωτοφανή λεπτομέρεια. Τα προηγούμενα μοντέλα υπέθεταν ότι όλα τα ηχητικά κύματα προέρχονταν από ένα μόνο σημείο στο κέντρο του σεισμού. Ενώ αυτό ταίριαζε με ορισμένες από τις παρατηρήσεις τους, δεν μπορούσε να εξηγήσει τα πολύπλοκα, ανομοιόμορφα μοτίβα κυμάτων που είδαν στις τρισδιάστατες εικόνες τους.

Για να το κατανοήσουν αυτό, συμπεριέλαβαν στο μοντέλο τους δεδομένα από πολλαπλές πηγές κυμάτων κατά μήκος της γραμμής του ρήγματος, υποθέτοντας ότι ορισμένα τμήματα του ρήγματος δημιούργησαν κύματα περίπου 30 δευτερόλεπτα μετά την αρχική ρήξη. Τα αποτελέσματα ταίριαζαν καλύτερα με τις πραγματικές παρατηρήσεις τους και έδειξαν ότι οι σεισμοί δεν δημιουργούν ατμοσφαιρικά κύματα από ένα μόνο σημείο, αλλά από πολλά σημεία κατά μήκος ολόκληρου του ρήγματος καθώς διαφορετικά τμήματα σπάνε με την πάροδο του χρόνου. Αυτό εξηγεί γιατί οι ατμοσφαιρικές διαταραχές που παρατηρήθηκαν, όπως τα κεκλιμένα κύματα, ήταν πιο πολύπλοκες από ό,τι είχαν προβλέψει προηγούμενα απλούστερα μοντέλα.

«Συμπεριλαμβάνοντας πολλαπλές κατανεμημένες πηγές και χρονικές καθυστερήσεις, η βελτιωμένη μοντελοποίησή μας παρέχει μια πιο ακριβή αναπαράσταση του πώς αυτά τα κύματα διαδίδονται μέσω της ανώτερης ατμόσφαιρας», τόνισε ο καθηγητής Otsuka.

«Οι διαταραχές στην ιονόσφαιρα μπορούν να επηρεάσουν τις δορυφορικές επικοινωνίες και την ακρίβεια εντοπισμού. Αν κατανοήσουμε καλύτερα αυτά τα μοτίβα, θα μπορούσαμε να βελτιώσουμε την ικανότητά μας να προστατεύουμε ευαίσθητες τεχνολογίες κατά τη διάρκεια και μετά από σεισμούς και να ενισχύσουμε τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης για παρόμοια φυσικά φαινόμενα», πρόσθεσε ο Δρ. Weizheng Fu, επικεφαλής συγγραφέας.

Προχωρώντας, οι ερευνητές εργάζονται για την εφαρμογή του μοντέλου τους σε άλλα φυσικά φαινόμενα, όπως ηφαιστειακές εκρήξεις, τσουνάμι και σοβαρά καιρικά φαινόμενα.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο Ναγκόγια

περισσότερα,

Πέντε χρόνια μετά :Το «Ημερολόγιο Ενός Προαναγγελθέντος Σεισμού»σε Β΄Έκδοση[e​​-book]

https://geogeodifhs.blogspot.com/2022/07/5-e-book.html

Weizheng Fu, Yuichi Otsuka, Nicholas Ssessanga, Atsuki Shinbori, Takuya Sori, Michi Nishioka, Septi Perwitasari. Unveiling the vertical ionospheric responses following the 2024 Noto Peninsula Earthquake with an ultra-dense GNSS network. Earth, Planets and Space, 2025; 77 (1) DOI: 10.1186/s40623-025-02211-y

https://www.eurekalert.org/news-releases/1085615

https://www.sciencedaily.com/releases/2025/05/250529124122.htm