Используя данные наблюдений за геодеформациями глобального масштаба, возникающими во время землетрясений, были выявлены и классифицированы по типам изменения формы и размеров Земли так называемые свободные колебания. Возможны два типа колебаний Земли, которые называют крутильными и сфероидальными. При крутильных колебаниях поверхность Земли смещается в разные стороны; в простейшем случае два полушария смещаются в противоположных направлениях. При сфероидальных колебаниях частицы перемещаются в радиальном направлении — Земля попеременно вздувается на экваторе и растягивается у полюсов наподобие мяча регби. Например, такие колебания Земля испытывает при сильных землетрясениях.
Исследования крутильных колебаний Земли, не связанных с землетрясениями, развиваются как в рамках теоретических исследований, выполняемых в комплексе с прямыми геодезическими измерениями, так и с использованием наблюдений косвенными методами.
В докладе профессора Юрия Баркина на конгрессе EGU 2006 [Barkin Yu., 2006] были подведены итоги результатов исследований 1995-2006 гг. по кинематике и динамике относительных смещений Северного и Южного полушарий. Причинами таких смещений названы процессы в ядре Земли и в ее мантии, а также силы гравитационного взаимодействия, периодически изменяющие форму Земли. Было показано, что в геологическом масштабе времени действительно могут формироваться условия для смещений северного полушария относительно южного.
Экспериментальные исследования Jin Shuanggen Zhu Wenyao [Barkin Yu., 2006], выполненные с использованием комплексных измерений методами VLBI, GPS, SLR, подтвердили теоретические расчеты Юрия Баркина и инструментальными методами установили, что скорости смещения Южного полушария относительно Северного могут достигать 10 мм в год. Важно отметить, что рассматриваемый тип геодеформаций входит в противоречие с плитовой тектоникой и, по-видимому, имеет более высокий ранг.
Известны результаты теоретических исследований геодеформационных процессов, сопутствующих крутильным колебаниям. В. М. Линь-ковым была приведена система доказательств и соответствующих расчетов того, что такие быстрые изменения скорости вращения Земли и изменения координат оси вращения Земли могут формироваться смещениями земной коры по астеносфере. Величина смещения земной коры по астеносфере, необходимая для объяснения наблюдаемых короткопериодных вариаций скорости вращения Земли, путем расчетов была оценена в монографии [Линьков В. М., 1987], рецензентами которой были чл.-кор. АН СССР А. Н. Рыкунов (МГУ) и д. т. н. В. М. Фремд (институт физики Земли АН СССР).
Предполагалось, что изменение момента инерции происходит только под влиянием перемещения масс земной коры.
Точный расчет и прогноз таких смещений, по нашему мнению, пока невозможен. В такой ситуации очень важным элементом является мониторинг таких смещений, в рамках которого есть место наблюдениям на Одесском геодинамическом полигоне. Несколько выходя за рамки темы, отметим, что интенсификация горизонтальных геодинамических движений, по нашим наблюдениям, имела место с декабря 2003 года, а беспрецедентный рост деформаций такого типа имел место с сентября 2004 по октябрь 2005 года.
Важно отметить, что ротационно-гравитационный механизм миграции оболочки Земли изучался с использованием геофизических методов многими авторами. Последнее обобщение результатов, подтверждающих существование эффекта миграции земной коры по астеносфере, мы нашли в работе. Наиболее современная гипотеза глобального тектогенеза использует положение о миграции верхней оболочки Земли по астеносфере как основополагающее.
В качестве примера проявлений крутильных колебаний нами исследованы три случая их активизации в даты солнцестояний и равноденствий в 2004-2005 годах.