Через 10 хвилин після основного вибуху в Бейруті 4 серпня 2020 року глобальні системи супутникової навігації в Ізраїлі та Палестині зафіксували збурення електронів в іоносфері Землі. Дослідники описали характеристики цього зуберння та порівняли його із впливом на іоносферу інших природних та антропогенних катастроф у статті в журналі Scientific Reports.
Епіцентр вибуху до та після нього. Bhaskar Kundu, et al
Яким був цей вибух?
У столиці Лівану Бейруті проживає близько 2 мільйонів мешканців. Соціально-економічне життя міста було паралізоване потужними вибухами 4 серпня 2020 року. Основний вибух стався на складі у порту, де без належних заходів безпеки зберігалося більше 2750 тонн нітрату амонію, що еквівалентно близько 1,1 кілотон тротилу. Катастрофа спричинила 200 смертей, 6500 поранень, та позбавила домівки більше 300 тисяч людей. Збитки від неї оцінюються у 10–15 мільярдів доларів США. У центрі вибуху лишився кратер діаметром близько 140 метрів. Інфразвук від вибуху зафіксували у Тунісі, Німеччині та Кот-д'Івуарі, а сейсмічні хвилі реєстрували сейсмічні станції в межах 500 кілометрів. Геологічна служба США зареєструвала цей вибух як сейсмічну подію з магнітудою 3.33. Таким чином, вибух у Бейруті вважається одним з найпотужніших без'ядерних антропогенних вибухів в історії.
Що досліджували вчені?
Сильний вибух може суттєво порушити верхні шари атмосфери Землі. Зокрема, під час тестів ядерної зброї на поверхні фіксувалися збурення в іоносфері — верхніх шарах атмосфери, заповнених іонами та електронами. Таким чином, очікується, що вибух у Бейруті залишив значні сліди в іоносфері. Глобальна навігаційна супутникова система, і зокрема супутники для GPS-навігації, зафіксували такі сліди. Коли сигнал передається від супутника до наземної станції, він проходить крізь іоносферу, і збурення електронів впливають на цей сигнал. Через 10-12 хвилин акустичні хвилі від вибуху досягли іоносфери, спричинивши аномалії у густині електронів. У результаті станції зафіксували різні затримки для двох частот мікрохвильових сигналів від супутників. Використовуючи ці дані, дослідники проаналізували іоносферні збурення, спричинені вибухом у Бейруті, та порівняли його властивості з іншими вибухами.
Ілюстрація фіксації збурення іоносфери, спричиненого вибухом. Bhaskar Kundu, et al
Що показали результати?
Науковці виявили, що вибух породив хвилю, яка рухалася в іоносфері у напрямку на південь зі швидкістю близько 0,8 кілометри на секунду. У результаті збурилося близько 2% фонових електронів, що порівняно із нещодавно зафіксованими вулканічними вибухами на Японських островах. Також вчені порівняли цей вибух з іншими антропогенними вибухами, зокрема із вибухом на шахті в штаті Вайомінг у США в 1996 році. Хоча цей вибух (еквівалентний 1,5 кілотонам тротилу) був дещо потужніший за бейрутський, енергія іоносферної хвилі, яка згенерувалася вибухом у Бейруті, була значно більшою. Загальне порушення вмісту електронів під час вибуху у Вайомінгу становило лише 1/10 від того значення, що спричинив вибух у Бейруті. Це могло бути обумовлено тим, що вибух стався у шахті, тоді як у Бейруті він відбувся на відкритій поверхні.