Цивилизация
Военные испытания КНДР, которые проводились 3 сентября, потрясли не только политический мир, заставив власти стран реагировать на возможное тестирование Северной Кореей полноценного термоядерного оружия. Взрыв, о котором было объявлено северокорейским агентством ЦТАК, действительно произошел и был зафиксирован многочисленными сейсмическими станциями наблюдения в соседних государствах.
Подземные толчки были зафиксированы в Китае, а чуть позже в Южной Корее и в Японии — эти две страны подтвердили, что их источником было ядерное испытание.
История использования сейсмологии для фиксации и идентификации ядерных испытаний восходит своими корнями к самой заре атомной эры. Еще в 1946 году, спустя год после бомбардировки Японии, США провели первый подводный ядерный взрыв на атолле Бикини в Тихом океане. Его произвели в рамках американских испытаний, носивших название Operation Crossroads. Устройство «Бейкер» мощностью 23 килотонны было взорвано в 27 метрах под поверхностью воды в 3,5 милях (5,6 километра) от атолла.
В тот день отголоски этого взрыва были зафиксированы сейсмометрами во всем мире. Тогда ученые и поняли, что сейсмология может стать мощным подспорьем в фиксации подобных тестов.
В 1963 году в разгар Холодной войны ядерные испытания начали производиться под землей. Фиксировать их стало сложнее, поскольку подвижки земной коры на больших расстояниях от эпицентра взрыва составляют лишь миллионные доли сантиметра. Чтобы фиксировать испытания, ученые стали устанавливать целые массивы сейсмометров, разнесенных на несколько километров друг от друга. Такие массивы гораздо чувствительнее к слабым вибрациям земли, чем одиночные приборы,
кроме того, они могут с высокой точностью указывать местоположение источника колебаний.
В 1996 году на 50 сессии Генеральной Ассамблеи ООН был принят Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ), который к настоящему времени подписали 36 государств.
Во исполнение этого договора Организация по ДВЗЯИ со штаб-квартирой в Вене создала международную мониторинговую систему, в которую входит свыше пятидесяти сейсмических станций во всем мире. Однако она состоит не только из сейсмометров. Специальные инфразвуковые датчики настроены на фиксацию очень глухих звуков, не слышимых человеческим ухом, которые распространяются при взрыве ядерных устройств в атмосфере. Кроме этого гидроакустические датчики фиксируют звуковые волны, распространяющиеся на огромные расстояния в случае подводных испытаний,
а детекторы радионуклидов «вынюхивают» наличие радиоактивных газов, высвобождающихся в месте ядерных испытаний.
Любой вид землетрясения или взрыва, естественного или вызванного человеком, порождает свой тип ударных волн, которые распространяются сквозь кору Земли и могут быть зафиксированы сейсмометрами.
Быстрее распространяются продольные P-волны, которые толкают частицы вещества перед собой, вызывая сжатие и растяжку вещества. Поперечные S-волны приходят позднее, в них движение частиц происходит перпендикулярно направлению распространения волны, а сами волны распространяются на больших глубинах. И, наконец, самыми последними приходят поверхностные волны, которые имеют максимальную амплитуду, поскольку распространяются они близко к поверхности земли.
Сейсмометры используют задержку между приходами различных типов волн для определения расстояния до эпицентра взрыва и оценки его глубины. Кроме того, по задержке можно оценить магнитуду самого взрыва.
Есть несколько способов отличить природное землетрясение от взрыва по сейсмическим признакам. Один из них — определение глубины взрыва. Даже современные технологии бурения позволяют заложить ядерный заряд максимум на несколько километров в глубину.
Если очаг землетрясения находится на глубине свыше 10 километров — это определенно природное явление.
За долгие годы исследованиq сейсмологи успели изучить характер последствий ядерных взрывов и выяснили, что они в большей степени генерируют именно P-волны, чем S — это сильно отличает их от природных землетрясений.
В случае с Северной Кореей, которая с 2006 года произвела целую серию ядерных испытаний, ситуация упрощается тем, что все места взрывов отстоят друг от друга на несколько километров, поэтому формы фиксируемых сигналов похожи, отличается лишь амплитуда. Однако сейсмологические данные могут указать ученым на место взрыва, куда сложнее точно определить, был это именно ядерный взрыв или детонация обыкновенных боеприпасов. Для окончательного подтверждения требуется информация с датчиков радионуклидов.
По той же причине ученые не могут определенно заявить, был ли подорван ядерный или же термоядерный (водородный) заряд, как и то, может ли этот заряд быть смонтирован на баллистической ракете, как заявили власти КНДР.
Куда легче оценить мощность заряда, хотя и эти выводы зависят от ряда параметров. Анализ дошедших со стороны КНДР данных показал, что нынешнее испытание по мощности в несколько раз превосходит все другие, произведенные страной с 2006 года. «Если подтвердится, что это ядерное испытание, это будет означать, что КНДР быстро развивает свою ядерную программу», — говорится в заявлении Организация Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний.
Так, по данным норвежской сейсмической сети NORSAR, в прошедшем в КНДР очередном испытании был подорван заряд мощностью 120 килотонн, что в десять раз превосходит мощность бомбы, сброшенной в 1945 году на Нагасаки. Несмотря на то, что две страны разделяют более 7 тыс. километров, норвежские ученые учли, что сейсмические волны шли до места станций порядка 11 минут, и на основе этого установили, что взрыв был произведен в 03:30 всеобщего скоординированного времени.