10 мин [174].
Движение воздушных масс в атмосфере носит сложный, меняющийся с течением времени характер. Отследить процессы, развивающиеся над океаном, на основе береговых или судовых наблюдений сложно. Последние несколько десятилетий отмечена заинтересованность в исследованиях и понимании волновых движений в атмосфере. В настоящее время наличие ВГВ в атмосфере определяют по периодическим облачным структурам, идентифицируемым на космических снимках. К условиям для возникновения подобных явлений, относится наличие слоев температурной инверсии, значительных струйных течений. Разномасштабные и разнородные волновые и вихревые движения в атмосфере (циклоны и антициклоны), гравитационные волны остаются сложной задачей для науки. Электронная библиотека eLIBRARY.RU (https://elibrary.ru/defaultx.asp?) на запрос «внутренние гравитационные волны» нашла более 1400 близких по тематике публикаций. При этом фактов, подтверждающих генерацию волнами цунами атмосферных волн, на данный момент не имеют [173]. Первое наблюдение возмущений в ионосфере было получено в 2005 г. на основе измерений общей плотности ионосферы на сети GPS-станций в Японии при анализе цунами, вызванного землетрясением в Перу 23 июня 2001 г. При анализе цунами, вызванных землетрясениями: Курильским 2006 г., Самоа 2009 г., Чилийским 2010 г. и Японским 2011 г., были обнаружены аналогичные возмущения [175].
Среди ученых широко распространено мнение, что ВГВ, распространившись до высот ионосферы, посредством столкновений нейтральных и заряженных частиц, приводят в движение ионосферную плазму. В работе предполагается, что сохранение энергии возмущения приводит к тому, что амплитуда волны растет по мере ее распространения вверх. Автор утверждает, что плотность атмосферы экспоненциально уменьшается с высотой, поэтому коэффициент усиления амплитуды поверхностного источника достигает 103–104 на ионосферных высотах. Этот постулат позволяет обосновать, почему в ионосфере можно зарегистрировать атмосферные возмущения, которые едва различимы на фоне атмосферных шумов в приземном слое. Для типичных амплитуд смещение поверхности океана порядка десятков сантиметров. В нижней ионосфере получаем возмущения с амплитудой сотни метров. После землетрясения в Тохоку, на Гавайях было зарегистрировано горизонтальное возмущение ионосферы, наблюдалось свечение в линии 630 нм (Makela J., Lognonne P., H;bert H., Gehrels T., Rolland L., Allgeyer S., Kherani A., Occhipinti G., Astafyeva E., Co;sson P., Loevenbruck A., Cl;v;d; E., Kelley M.C., Lamouroux J. Imaging and modeling the ionospheric airglow response over Hawaii to the tsunami generated by the Tohoku earthquake of 11 March 2011 // Geophys. Res. Lett. 2011. V. 38. L00G02, doi: 10.1029/2011GL047860) [174].
С распространением ВГВ возникают трудности, когда следует объяснять такие явления, как возникновение квазистатического электрического поля в ионосфере и мелкомасштабных плазменных неоднородностей; продольных токов над эпицентром землетрясения; наличие источников УКВ-радиоизлучения в тропосфере. Существующая теория ВГВ не объясняет колебания нижней ионосферы с периодами 10–12 минут и 20–25 минут, обнаруженные с помощью анализа спектра возмущения амплитуды и фазы сигнала от передатчика, работающего на частоте 40 кГц [174]. В 1916 г. А. Эйнштейном разработана общая теория относительности (ОТО). С ее позиций гравитация – не силовой, а геометрический фактор, обусловленный деформацией массивными телами пространства-времени. Уравнения Эйнштейна обосновывали связь кривизны пространственно-временного континуума с заполняющей его материей. Одним из следствий этой теории является гипотеза о существовании гравитационных волн – отрывающихся от источников и распространяющих со скоростью света периодические возмущения пространства-времени. Согласно ОТО, эти возмущения порождаются движением массивных тел с переменным ускорением. Проявлением этих волн должно быть периодическое изменение расстояния между двумя свободно падающими массами.
В 1981 г. было объявлено о первом косвенном наблюдательном подтверждении существования гравитационных волн на основе шестилетних наблюдений двойного пульсара PSR B1913+16, открытого в 1974 г. Группа ученых, работающих в рамках международного проекта LIGO Scientific Collaboration, 11 февраля 2016 г. официально сообщила, что при помощи детекторов, один из которых расположен в Хэнфорде, штат Вашингтон, а другой – в Ливингстон, штат Луизиана. По данным исследователей, 14 сентября 2015 г. [176] была зафиксирована гравитационная волна, которая произошла в результате столкновения двух черных дыр, в 29 и 36 раз превышающих массу Солнца, после чего они слились в одну большую черную дыру. Примерно это произошло назад на расстоянии 410 Мпк от нашей галактики. Об открытии официально было заявлено на пресс-конференции 11 февраля 2016 г.
Гравитационная волна продолжительностью около 0,5 с, получившая название GW150914, была зарегистрирована на двух лазерных гравитационно-волновых антеннах, разнесенных на расстояние около 3000 км. Сигнал представлял собой квазисинусоидальные колебания длины плеч интерферометра с увеличивающейся частотой и возрастающей амплитудой с последующим резким затуханием. Частота сигнала постепенно возрастала от 35 до 250 Гц, его характеристики в целом соответствовали волновой форме. Через 0,4 с искусственный спутник Земли (ИСЗ) Fermi зарегистрировал в его области слабый всплеск источника гамма-излучения с энергией выше 50 кэВ. Его местоположение было определено недостаточно хорошо, однако согласовывалось с направлением на источник GW150914. Длительность и спектр этого кратковременного события соответствовали гамма-всплеску. Слабый сигнал, длившийся 1 с, не был зафиксирован другими инструментами и не обладал какими-либо признаками связи с ранее известными астрофизическими явлениями, как солнечная, земная или магнитосферная активность [177]. Вскоре после открытия источника GW150914 начались поиски его ЭМ-излучения. Исследования были разделены между 63 группами наблюдателей и охватывали радио-, оптический, ближний ИК-, рентгеновский и гамма-диапазоны длин волн с использованием наземных и космических средств. В области источника GW150914 искусственные спутники Integral и AGILE не обнаружили никакого гамма-всплеска. Автор работы [177] также провел поиски возможного предшествующего и запаздывающего гамма-излучений в течение пяти временных интервалов, простирающихся от минут до дней. Во всех наблюдениях не было обнаружено никакого значимого сигнала, связанного с GW150914. В том числе, не был обнаружен гамма-всплеск, заявленный ИСЗ Fermi. В работе (23. Greiner J., Burgess J.M., Savchenko V., Yu H.-F. On the Fermi-GBM event 0.4 s after GW150914 // The Astrophysical Journal Letters. – 2016. – Vol. 827, № 2. – L38.) был проведен новый анализ гамма-всплеска, указанного в открытии. Ученые пришли к выводу: он, скорее всего, вообще не связан с каким-либо астрофизическим источником, а является фоновой флуктуацией. Примерно через 2,5 суток после события GW150914 коллаборацией TOROS был выполнен поиск сопутствующего ЭМ-излучения в оптическом диапазоне в интервале длин волн 350–1000 нм с помощью 1,5-м телескопа Астрофизической станции Боске-Алегре в Аргентине (D;az M.C., Beroiz M., et al. GW150914: First search for the electromagnetic counterpart of a gravitational-wave event by the TOROS collaboration. // The Astrophysical Journal Letters. – 2016. – Vol. 828, № 2. – L16.). Авторы исследовали ближайших к событию 14 галактик, которые были на тот момент доступны для наблюдений. Никаких источников оптического излучения вплоть до звездной величины r = 21,7 обнаружено не было.
Вскоре после открытия первого источника гравитационных волн, 26 декабря 2015 г., был обнаружен второй источник – GW151226 – также
