Space weather and earthquakes: possible triggering of seismic activity by strong solar flares

Abstract

The studies completed to-date on a relation of the Earth’s seismicity and solar processes provided the fuzzy and contradictory results. The main problem of this research is a lack of physical explanation of a mechanism of earthquake triggering by strong variations of space weather conditions. Based on results obtained in the field and laboratory experiments on earthquake triggering by DC pulses injection into the Earth crust we may assume that the similar triggering phenomena may occur after the strong electromagnetic impact to the earthquake source due to solar flares or geomagnetic storms. Numerical estimations demonstrated that telluric currents induced by geomagnetic pulsations generated by solar flare have the similar density at the depth of earthquake source location (10-6 A/m2) in comparison with the current density generated by artificial power sources (10-7 – 10-8 A/m2) resulted in observed spatiotemporal redistribution of seismic activity in the regions of Pamirs and Northern Tien Shan. For supporting the idea of a possible earthquake triggering by solar flares we carried out a statistical analysis of global and regional (Greece) seismicity behavior during the solar flare of X9.3 class occurred on September 6, 2017 (the strongest flare over the past thirteen years). We have discovered a new evidence of earthquake triggering due to the Sun-Earth interaction by simple comparison of a number of earthquakes before and after the strong solar flare. The global number of earthquakes (USGS catalog, M ≥ 4) for time window of ±11 days after the solar flare has increased by 68%, and the regional seismicity (Greece, EMSC catalog, M ≥ 3) has increased by 120%.

On the Origin of ULF Magnetic Waves Before the Taiwan Chi-Chi 1999 Earthquake

“…The impact of electrical pulses of DC current injected through emitting dipole into the earth crust on the spatial and temporal distribution of weak seismicity has been confirmed (Tarasova et al, 2000;Tarasova, 2002, 2004;Chelidze et al, 2006). Furthermore, modern laboratory studies of electric triggering of macro events (laboratory "earthquakes") were carried out at simplified slider system (Chelidze et al, 2002) and spring-block model simulated the seismogenic fault (Novikov et al, 2020).…”

Physical Model and Numerical Estimates of Telluric Currents Generated by X-Ray Radiation of a Solar Flare

“…Необходимо отметить, что инжекция электрических импульсов в земную кору в сейсмоактивных районах привела к электромагнитному инициированию слабых землетрясений и региональному перераспределению сейсмичности Памира и Северного Тянь-Шаня. Это означает, что солнечные вспышки, обеспечивающие плотность потока энергии свыше 0.005 Дж/м 2 , способны также инициировать землетрясения в сейсмоопасных районах, как и предполагалось в работах [Han et al, 2004;Sorokin et al, 2019;Novikov et al, 2020]. Этот вывод подтверждается случаями наблюдения магнитных импульсов перед землетрясением [Scoville et al, 2015;Гульельми, Зотов 2012] аналогично полученным численным оценкам магнитных импульсов, генерируемых рентгеновским излучением Первый шаг (а) при таком подходе к прогнозу землетрясений может быть выполнен на основе различных методов выбора регионов с готовящимся землетрясением [например, Sobolev, 2011;Dzeboev et al, 2021;Gorshkov et al, 2003;Gorshkov, Soloviev, 2021;Ружич, Левина, 2022].…”

“…Для случая электромагнитного воздействия на зону подготовки землетрясения в этих регионах необходимо солнечной вспышки, и импульсов теллурического тока в проводящем слое литосферы (рисунки 7, 17), а также случаем резкого повышения глобальной и региональной сейсмичности (Греция) после солнечной вспышки класса Х9.3, произошедшей 6 сентября 2017 г. [Novikov et al, 2020]. Этот эффект может быть положен в основу краткосрочного прогноза землетрясений с использованием уверенно регистрируемых сильных внешних электромагнитных воздействий на зону подготовки землетрясений.…”

“…Поиск солнечно-земных связей, приводящих к инициированию землетрясений, продолжается до сих пор. Делаются попытки связать сейсмическую активность с числом солнечных пятен (числом Вольфа) [Wolf, 1853;Simpson, 1967;Gribbin, 1971;Meeus, 1976;Odintsov et al, 2006;Tavarez, Azevedo, 2011], геомагнитными бурями [Соболев и др., 2001;Закржевская, Соболев, 2002;Urata et al, 2018;Соболев, 2021], Sq-вариациями геомагнитного поля [Duma, Ruzhin, 2003;Rabeh et al, 2010], геомагнитными джерками [Florindo, Alfonsi, 1995;Florindo et al, 1996], солнечным ветром [Tarasov, 2021], плотностью потоков высокоэнергетических частиц [Shestopalov, Kharin, 2014;Marchitelli et al, 2020] и солнечными вспышками [Соболев и др., 1998;Sorokin et al, 2019;Novikov et al, 2020]. Полученные к настоящему времени результаты такого поиска являются нечеткими, в некоторых случаях -противоположными, и, как утверждается в работах [Love, Thomas, 2013;Akhoondzadeh, De Santis, 2022], до сих пор не была продемонстрирована ни одна статистически значимая корреляция глобальной сейсмичности с одним из указанных выше внешних электромагнитных воздействий.…”

On the impact of the geospace environment on solar-lithosphere coupling and earthquake occurrence

“…In the first direction, over the last 30 years, the international community's cooperation led to the creation of the concept of lithosphere-atmosphere-ionosphere-magnetosphere coupling (LAIC) about pre-earthquake processes (Pulinets and Boyarchuk, 2004;Pulinets and Ouzounov, 2011;Ouzounov et al, 2018 and references in herein). However, the second direction is still under debate (e.g., Love and Thomas, 2013) despite many statistical results on the correlation between the geospace environment variations and earthquake occurrence (e. g. Simpson, 1968;Zhang, 1998;Sobolev et al, 2001;Duma and Ruzhin, 2003;Han et al, 2004;Huzaimy and Yumoto, 2011;Khachikyan et al, 2014;Marchitelli et al, 2020;Novikov et al, 2020;Chen et al, 2020;and references in herein). In this work, we will present some new results in the second direction.…”