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地震光是什麽?能預報地震嗎?

 

1月8日淩晨1時45分,我國青海省海北州門源縣發生6.9級地震。

地震發生時,出現了這樣一個現象:一束光團騰空而起,一瞬間夜晚亮如白晝,緊接著地面開始抖動。

監控中的畫面讓人膽戰心驚的同時,也不免産生好奇。這就是人們常說的地震光嗎?地震光能預報地震嗎?

01

什麽是地震光?

地震光也叫地光,是地震發生前地球內部物理場複雜變化的一種表現,是地應力增強的一種外部表現形式。

關于地震光,曆史上有不少記載,比如我國古代典籍《震兆六端》中就有這樣的描述:“夜半晦黑,天忽開亮,光明照耀,無異日中,勢必地震。”這與青海門源地震中拍攝到的景象何其相似!不能說複制粘接,簡直是一模一樣。

不過,也不能想當然地認爲有地震就會有地震光。地震光並不是伴隨著所有地震的必然現象,它反而像是一種隨機的例外。

前人對地震光的記錄中指出,地震光出現最多的是七級或七級以上地震,只有少數地震光在六到七級地震中出現,低于五級地震就沒有地震光了。地震光的特征在于:

發生地點以山區爲多、平原爲少;

震時最多、震後較少;

顔色以藍白爲主、黃色爲輔。

青海門源地震達到了6.9級,各方面特征尤其是視頻記錄也與前人對地震光的描述相符合,看來這次監控中拍到的,應該就是對大多數人來說難得一見的地震光。

02

地震光如何産生?

在前人的研究中,提出了幾種解釋地震光的因果機制:壓電效應、摩擦-汽化、氡放射、氣體擴散等等。這些複雜的名詞,到底哪個才是地震光的真正推手呢?

首先應該明確的是,無論具體原因是哪一種,地震光的出現與地震時強烈的、能量巨大的地質構造變化有關。

例如,青海門源地震發生後,地震考察工作隊在冷龍嶺斷裂的西段開展地震現場考察時,發現了長約22公裏的地表破裂帶。地表和冰面上都出現了連續的裂隙、擠壓、鼓包等地表破裂形式,有的地表裂縫寬達0.5米以上,鼓包高達1.5米。

考察隊專家根據地裂情況等,初步判定本次地震的發震構造爲冷龍嶺斷裂的強烈地質活動所致。這樣強烈的地質活動,爲地震光的産生提供了機會和能量。

壓電效應

1970年,芬克爾斯坦和鮑威爾提出了地光是由于石英受壓引起放電的觀點,物理上稱爲“壓電效應”。壓電效應,簡單地說就是某種物體受到外力作用(比如擠壓),表面就會産生電荷的一種現象。

自然界中有二十多種晶體具有壓電效應,其中最具有代表性、應用最廣的是石英晶體。兩塊石英輕輕一碰就會撞出火花放光,俗稱“打火石”;一塊水晶受外力擠壓更會放電發光,俗稱“放光石”。

在發生地震前,隨著孕震過程中應力的加大,部分岩石可能會以某種類似電子發射的方式造成電荷的積累,當電荷密度達到每平方米0.1微庫侖時,就能看到發光現象。這時的電場強度可以達300萬伏每米,同雨天大氣放電不相上下。這麽強的電荷,瞬間放電發光,似乎也不難理解。

摩擦-汽化

摩擦-汽化理論認爲,大地震期間地質剪切帶將發生顯著的摩擦加熱。在適當的條件下,這將導致剪切帶內或附近的水發生汽化,並導致岩石的電導率由10-1秒/米下降到10-10秒/米(下降爲原來的1億分之1)。這兩方面因素,會導致剪切帶內顯著的電荷分離。

就是說,大地震時強烈的摩擦會産生很多電荷,同時由于産生了很多水汽,岩石導電率大大降低,使得産生的電荷沒法及時傳導到別處,在短時間內越積越多,最後只能釋放到空氣中,形成了類似大氣放電發光的現象。

氡放射

氡(dōng)是一種無色無味、具有放射性的惰性氣體。氡不僅具備繼續衰變的特性,還有較強的滲透性、擴散性和流動性,可以借助斷層、裂隙運移,也可以溶于水或有機質。在地質環境中,氡除了以氣態方式遷移外,還以溶解態伴隨地下水和土壤水,從地下深部運移至地表。

氡是目前國際上普遍認可的、獲取地震前兆異常的七大觀察指標之一。實驗研究發現,當岩石受到外部環境擠壓、震動等外力作用時,反應靈敏的氡會非常容易從岩石中釋放出來。

氡放射理論認爲在地震時,大量釋放的氡發生放射現象而發光。其實,各種稀有氣體通電確實能發光,是霓虹燈的發光材料。但是氡氣具有放射性,並不適用于照明光源,大概也沒人見過氡氣發光,因此筆者對于氡放射這個理論還是存疑的。

氣體擴散

相比于上面幾種理論,氣體擴散理論就相對比較好理解了。氣體擴散理論認爲是震區地下的甲烷等氣體物質,在地震時,沿地面裂縫冒出地面,擴散之後被地震釋放的靜電點燃而産生地震光。

上述各種理論還都處于理論階段,各有道理也各有缺陷,或許地震光産生的真實原因,是多種機制共同作用的結果也未嘗不可。

辟謠

但是,網絡上對地震光的一些介紹,確實值得商榷。

在這段介紹中,溫度升高、摩擦生電、水汽化都對,但是說水分解成氫氣和氧氣就不對了。蒸發是物理變化,水電離是化學變化,完全不是一件事,而且水電離的條件也絕不是地震時的高溫條件。地震能讓水分解成氫氣和氧氣,就如同講“水變油”一樣不可理解。

03

地震光能預報地震嗎?

如同看見閃電,我們會下意識捂住耳朵等待雷聲一樣,閃電的光芒雖然意味著閃電已經發生,但可以用來預報接下來的雷聲。

當人們能看見地震光時,意味著地震已經發生。因此,並不能用地震光預測是否會發生地震。但是光的傳播速度比地震波快多了,看見地震光,倒是可以預報後續地震波的到來,就像視頻中那樣,地震光出現後一段時間出現了劇烈晃動。從這個角度看,用地震光來預報地震波的到來,也未嘗不可。

了解地震相關知識,是做好安全防護的重要途徑。最後,祝願震區同胞一切安好。

 

發布時間:2022/1/25 14:16:00,來源:上海科技馆

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