Подводные взрывы, устроенные ВМС США для проверки прочности корпусов кораблей, предоставили сейсмологам собственную возможность проверить: что мы можем узнать о подводном взрыве из сейсмических и акустических данных, которые он генерирует?
В исследовании, опубликованном в Бюллетене сейсмологического общества Америки, группа исследователей во главе с Россом Хейберном из AWE Blacknest в Соединенном Королевстве сравнила «достоверные» данные, доступные военно-морскому флоту на месте, размер и глубина этих детонаций по оценкам, полученным от сейсмостанций и гидроакустических датчиков.
Взрывы, проведенные у побережья Флориды, дают возможность проверить возможности Международной системы мониторинга (МСМ) Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, развернутой для обнаружения тайных испытательных ядерных взрывов, говорят авторы.
«Подводные взрывы такого масштаба, когда имеются достоверные данные, довольно редки», - сказал Хейберн. Станции МСМ «записывают сигналы многих подводных событий, как естественных, таких как землетрясения, так и техногенных, таких как съемки с помощью пневматических пушек. Однако наземные данные из искусственных источников часто недоступны, и обычно любые подводные наблюдаемые взрывы намного меньше по размеру, чем взрывы во Флориде».
В 2001, 2008 и 2016 годах в военно-морском полигоне Мейпорт, расположенном в 120 км от побережья Джексонвилля, штат Флорида, проводились взрывные испытания. В ходе экспериментов была проверена целостность корпуса прибрежных боевых кораблей USS Jackson, USS Milwaukee, USS Winston Churchill и USS Mesa Verde. Во время экспериментов 10 000-фунтовые химические взрывы буксировались за судном, идущим рядом с боевыми кораблями, чтобы проверить, как корпуса боевых кораблей реагируют на ударные волны, создаваемые близлежащими детонациями, эквивалентными весу тротилового заряда около 6759 кг.
Взрывы не имеют размера ядерного испытательного взрыва, но они намного больше, чем многие другие подводные взрывы, которые доступны для изучения, объяснил Хейберн. «Взрывы, описанные в документе, намного меньше, чем типичный ядерный испытательный взрыв, который обычно составляет порядка килотонн в тротиловом эквиваленте веса заряда», - сказал он. «Для сравнения, морские мины и противолодочные глубинные бомбы обычно содержат заряды взрывчатого вещества с массой заряда в тротиловом эквиваленте порядка сотен килограммов».
Хейберн и его коллеги проанализировали данные о взрывах, собранные сейсмическими станциями IMS по всему миру и с гидрофонной станции возле острова Вознесения в южной части Атлантического океана для испытаний в 2008 и 2016 годах. Исследователи использовали данные о местоположении, предоставленные ВМС для нескольких взрывов, чтобы повысить точность расчетов, используемых для точного определения эпицентра взрывов без доступных достоверных данных.
Предыдущие исследования детонаций в Мертвом море и на других подводных полигонах показали, что существует зависимость между локальной силой взрыва и массой его заряда. Приняв во внимание соленость морской воды вблизи Флориды, Хейберн и его коллеги смогли изменить расчеты Мертвого моря, чтобы оценить вес заряда ВМФ на основе опубликованных оценок местной силы взрывов..
Подводные взрывы также создают уникальные сейсмические характеристики, которые можно использовать для идентификации источника. Одной из таких примечательных особенностей является импульс пузыря, подводная пульсация, создаваемая газовым пузырем, созданным взрывом, когда он расширяется и сжимается в размерах. Исследователи смогли идентифицировать пузырьковый импульс в сейсмических записях, подтвердив, что сейсмические сигналы были результатом подводного взрыва.
Импульс пузыря не наблюдался так отчетливо на гидрофонной станции острова Вознесения, и Хейберн и его коллеги предполагают, что мелководье у побережья Флориды могло исказить гидроакустические сигналы взрыва. «Это показало, что как сейсмические, так и гидроакустические данные могут быть важны при анализе сигналов от подводных взрывов», - сказал Хейберн.