這種說法是探索地光成因的一次有益嚐試,但它的解釋隻是對某種形態的地光說得通,對地光的其他形態則難以奏效。例如,有些地光發生在半空中,似乎與地麵岩石的摩擦無關;有些地光還伴隨有類似日光燈的自動閃爍,這顯然也無法用摩擦生光來解釋。另外這種觀點也很難說明在震區廣闊的範圍內都可觀察到地光以及球形光和柱狀光的緣由。因為按照岩塊摩擦發光的假說,地光應該主要分布在裂隙帶附近,並與裂隙的分布方向一致,發光的部位應接近地麵。例如,1975年遼寧海城地震時,有人看到本縣大青山菱鎂礦分布區出現強烈的白色光帶,它與該地大量裂隙的分布基本一致,並緊貼地麵,持續2~3秒鍾,沒有明顯閃爍,然後突然消失。這種地光可以用岩塊摩擦生光觀點解釋,但以此來解釋所有的地光,顯然是不全麵的。
根據水的毛細管電位理論。日本學者寺田寅彥閑來無事,對物理學中的電動現象甚感興趣。他看到液體和固體相對運動時,常伴隨有一些電現象,即在液體和固體的接觸麵上會出現兩層異種電荷。如果液體在壓力下通過一個固體毛細管,那麼就會在毛細管的兩端出現電位差,這就是流動電位。這位學者由此萌發了水的毛細管電位理論,試圖能在地光成因問題上一顯身手。他認為,一場強烈地震所影響的深度可與地麵波及的範圍相當。在地震影響的深度範圍內,地下水受到擠壓,便通過岩石的孔隙向上移動,產生流動電位。寺田推測,地下水所受到的壓力,相當於100千米厚的岩柱所產生的壓力。根據計算,它所產生的電位差可達到300萬伏。顯然,這樣巨大的電位差足以導致產生高空放電,形成地光。寺田的理論得到了日本部分學者的支持,但國際上多數學者對這理論提出了質疑。尤其是美國學者麥克唐納對寺田計算出來的300萬伏電位差表示懷疑。這位美國人設想了地球內部產生電位差的各種可能原因,研究了地下核爆炸時所產生的壓力對地下水流經岩石和土壤中孔隙的流動電位的影響,結果發現,在300多米的深度範圍內,能產生的最大電位差僅有幾百毫伏。即使地震的影響能達到100千米的深度,所產生的電位差也不過幾百伏,遠比寺田所說的小得多。這樣小的電位差,是不可能引起大氣發光的。
這個水的毛細管電位理論,就這樣夭折了。
石英的壓電效應說。芬克爾斯坦和鮑威爾,當年曾是繼美國人麥克唐納之後水的毛細管電位理論的主要反對者。他們在推翻日本學者的理論以後,提出了石英的壓電效應說,企圖利用地電電位差來解釋地光的形成。
1970年,芬克爾斯坦和鮑威爾首次發現了地震孕育過程中石英的壓電效應。科學家們早在物理學的實驗中發現,許多晶體在受到擠壓或拉伸時,會在兩個平麵上產生相反的電荷,這種現象被稱為壓電效應。今天,它已被廣泛應用於各種電子設備和儀器中,也被廣泛應用於導彈、電子計算機、航天等尖端技術中。壓電石英就是這樣的一種晶體。由於石英在地殼中分布很廣,地震是岩層長期受力突然破裂的表現,可以想像,在地震孕育過程中必然也有壓電效應產生。兩位學者推斷,當石英在地殼中有規律排列時,如果沿長軸排列的石英晶體的總長度,相當於地震波的波長時,就會產生地震電效應。若地震壓力的壓強為30~330帕,就有可能產生500—5000伏/厘米的平均電場。這個電場足以引起類似暴風雨時的閃電那樣的低空放電現象,產生地光。由於壓電效應並不一定在地震發生時才有,所以在地震前的幾個小時也可以看到地光。
如果按照這種理論,地光應該隻發生在某些特定的分布有定向排列的大量石英晶體的區域內,然而實際上出現地光的強震區其地下岩石並非都是石英岩,而是多種多樣的岩石,但無論地下岩石性質如何,都有出現地光的可能,這一實際情況與石英壓電效應理論不相吻合。另外,石英壓電效應理論也不能解釋在一些震區觀察到的極為獨特的“電磁暴”現象。
更難解釋的奇怪現象。1966年,前蘇聯塔什幹大地震前幾小時,塔什幹上空突然發生了一場電磁暴。天空中耀眼的白光就像鎂光燈一樣,使人目眩。更令人奇怪的是,室內的日光燈無故自亮。科學工作者觀測到電離層中電子密集度達到頂峰。
這次地光的奇異特征,顯然很難用前麵的幾種假說解釋。
1972年,日本學者安井豐等人提出了“低層大氣振蕩”的看法。他們認為,由於大氣中含有各種正負離子,所以大地具有微弱導電性。當大氣中的氣體分子受到來自太空的宇宙射線和地球本身的放射性元素射線的撞擊,結果使這些氣體離子帶電。地震區常會有以氡為主要成分的放射性物質,地殼震動把它抖入大氣中,特別是在含有較多放射性物質的中、酸性岩石分布區和斷層附近,大氣中的氡含量將顯著提高,這也將使大氣離子導電性增強。這時如果地麵有一個天然電場,那麼就會向空中大規模放電,使地光閃爍起來。
我國地震工作者在研究了遼寧海城地震以後,發現震前氡含量明顯增加,大氣中電離子也明顯增加,在震區上空形成電荷密集區,大氣的導電率增加以後,在地麵電場作用下便可能發生放電發光,大麵積放電和氡蛻變放出的射線都可能產生熒光,使日光燈管閃亮。
這個低空大氣發光理論,是目前比較成立的假說。不過,也有人認為日光燈管發亮的原因與地震時的高頻地震波有關。
此外,最近又有人提出,黏土礦物也是地光的光源之一;還有人重新提出岩塊摩擦生熱與地光的關係,並考慮了電場的形成。這些觀點也都不能圓滿地解釋地光的成因。
從現有資料看,地光是地震時有著多種成因的發光現象的總稱。要想徹底揭開它的形成之謎,就必須加強對地光的科學觀察,特別是要用現代的先進技術裝備,及時地捕捉有關地光的各種信號,並仔細地區分不同類型,最後終將洞悉地光的秘密。
中國地球物理學家郭自強最近通過岩石壓裂實驗研究,得知岩石在受到壓力發生破裂時,會放出強烈的電子流。地震發生之前,岩石受到地殼應力作用而破裂,也會產生強電子流,這些電子流可以通過地殼裂縫進入大氣,使空氣分子電離而產生地光,這是目前世界上對地光的最新解釋。地震和雲彩有關係嗎
1663年,《德隆縣誌》上有這樣一段文字:“天晴日暖,碧空晴淨,忽見黑雲如縷,婉如長蛇,久而不散,勢必地震。”可見300多年以前,我國古人就將雲和地震聯係在一起了。
那麼,地震雲真的能預報地震嗎?請看下麵的事例:
1978年3月6日,日本國奈良市市長健田忠三朗在舉行記者招待會時,他指著北方天空裏的一縷雲說:“這就是地震雲。不久將會有一次影響日本廣大地區的強烈地震。”就在第二天,靠近日本的大海裏果然發生了一次70級地震。也是利用地震雲預報這次地震的還有我國中科院物理研究所的地震學家呂大炯。他在1978年3月3日早晨,於北京中關村上空也觀測到了條帶狀雲彩,再根據地應力和地電異常的情況,預報了震中將發生在地震雲垂線所指的方向,即日本海之中,其預報時間和地震發生時間僅差48分鍾,其準確度令人驚歎。1978年4月8日,呂大炯在北京通縣又觀察到地震雲,作出了“4月12日在阿留申群島附近將發生地震”的預報,結果4月12日在阿留申群島以東的阿拉斯加地區果然發生了7.0級地震。
1979年7月4日淩晨五六時左右,住在北京飯店一套高級客房的日本奈良市市長健田忠三朗忽然發現天上東南方向橫亙了一條較長的白色條帶狀的雲帶,這位業餘地震雲研究者立即通告中國有關方麵,作出了近期將要發生地震,但北京不會受其影響的預報。與此同時,在日本的一些地震雲研究者在不同的地點也觀測到地震雲,而地震雲垂線的交點正交會在我國傈陽地區。一連幾天,我國各地的地震觀測站測到的地電、電磁都發生強烈異常現象,有些中國的地震工作者在7月2日、4日、5日也都觀測到長條狀雲帶……7月9日晚,江蘇傈陽果然發生了6級地震。
那麼,以上這些事例僅僅是一種巧合嗎?如果不是,那麼地震與天上的雲彩有什麼關係呢?地震雲與普通雲彩又有什麼區別呢?地震雲又是怎樣形成的呢?
據史料記載及人們的觀察,地震雲多星帶狀,似龍,似蛇,或似草繩,或呈輻射狀、肋骨狀。其顏色有白色、灰色、鐵灰、橘黃、橙紅等。
關於地震雲的成因,人們做了種種推測:
日本九州大學真鍋大黨認為:由於地震之前地熱的增高,加熱空氣,使之上升擴散到同溫層,在1000米高空形成細長的稻草繩狀的雲帶。但是持否定意見的科學家認為同溫層的高度至少在1萬米以上,一般上升氣流不易達到,而且強烈對流上升的氣流一般是蘑菇狀雲彩,不可能沿水平展開成長條狀,也無法解釋地震雲的垂線方向能指示震中的道理。而我國的呂大炯等人認為:由於斷裂帶產生熱量,可以以超高頻或紅外輻射的形式來加熱上空的空氣微粒,形成條帶狀地震雲。由於斷裂帶大多垂直於震中的震波傳遞方向,所以,由此產生的條帶狀雲也是垂直於來自震中的震波傳遞方向的。盡管這種解釋比真鍋大黨較為完善,但仍有很大的臆想性,因為至今尚未獲得確切的數據,如斷裂帶上應力在震前究竟增加了多少,達到什麼程度才會產生地震雲等。
此外,還有一些學者提出斷裂帶中可能會有大量高能帶電粒子溢出,或者震源在震前形成的靜電場使得高空形成條帶狀地震雲……這些推測還都是一種假說,有待證實。人們期待著這些謎能早日揭開,對地震這一災害能防患於未然。動物對地震的預報
地震即地動,它像狂風暴雨一樣,是一種自然現象。地震會給人類帶來災難。據統計,全世界每年要發生500多萬次地震,其中,破壞性的地震大約有1000次左右。為了避免或減少這種災難,做好地震的預測預報工作是極為重要的。
能預報地震的動物。人們在長期報震、抗震工作中,已經觀察到許多動物在震前有種種異常反應:畜不進圈狗狂叫,冬眠蛇出老鼠鬧,鴨不下水雞上樹,蜜蜂飛遷魚上跳,鸚鵡撞籠鴿驚飛,獅虎哀吼狼悲嚎等等。我國邢台地區人民通過對預測預報地震的實踐,還編成這樣的諺語:“雞在窩裏鬧,豬在圈裏跳,羊跑狗也叫,地震快來到。”
從大量地震資料來看,已知地震前有異常反應的動物約有近100種,包括昆蟲、魚類、蛙、蛇、鳥類、獸類和家禽家畜。其中以狗、魚、貓、雞、鳥和豬等反應最為明顯。
1969年7月18日13時24分,我國渤海發生了一次7.4級地震。在震前,天津市人民公園的工作人員觀察到許多動物的行為都出現了異常反應,就連平時逗人喜愛的大熊貓也躺在地上,抱頭怪叫,喚它也不起,檢查卻無病。根據這些異常反應,公園地震預報小組在當天11時10分向天津市防震辦公室報告“可能要發生大地震”的預報。果然不出所料,兩小時以後發生了地震,天津市地動房搖。
1975年2月4日,海城、營口發生了7.3級地震。震前一段時間,盡管天氣寒冷,冬眠的蟒蛇仍爬出洞來,它們一出洞口就凍僵了。此外,青蛙、泥鰍等冬眠動物的提前蘇醒,可能與震前地溫的局部升高有關。