Батыр Каррыев - Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия

• Название: Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия
• Автор: Батыр Каррыев
• Жанр: История

Книга о землетрясениях и связанных с ними явлениях природы. Рассказывается о том, почему происходят землетрясения. Приводятся малоизвестные сведения о сейсмических катастрофах прошлого и настоящего. О достижениях сейсмологии и о той роли, которую землетрясения играли и играют в истории человечества.

---

Римский философ Луций Сенека под впечатлением от сильного землетрясения, разрушившего Помпеи в 62 (63) году н.э., предположил, что причиной землетрясений и ураганов являются не испарения из глубин, а движущийся воздух, попавший в подземные пустоты, там сжатый и ищущий выхода.

Философ и математик Рене Декарт (1596—1650), а затем Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716) развили теорию о божественном происхождении материи и мировых вихрях. Они считали, что материки и моря, горы и долины создаются разломами в земной коре окружающей некий центральный огонь внутри планеты.

По Лейбницу, после образования земной коры произошло её растрескивание и внутрь Земли, с поверхности попала вода. Там она вошла в контакт с раскалёнными недрами и вызвала сопровождаемую землетрясениями глобальную катастрофу. Земные пласты были опрокинуты и возникли намывшие молодые осадки на поверхности сильные наводнения. Лейбниц рассматривал сейсмическую активность Земли как продолжение этой вселенской катастрофы.

Немецкий философ Иммануил Кант, как и многие его современники, пытался осмыслить причины Лиссабонского землетрясения 1755 года и последовавшего за ним цунами. В его изложении землетрясения связаны с вулканической деятельностью и образованием гор. По Канту природа этих явлений определяется внутренней теплотой земного шара, а подземные удары это результат обрушения огромных пустот созданных химическими процессами внутри Земли.

Как и все предыдущие теории, объяснение Канта было ошибочным, хотя оно уже связывало природные процессы с естественными, а не с характерными для того времени сверхъестественными причинами.

Только на рубеже XVIII – XIX веков, сначала английский учёный Джон Мичелл первым предположил, что землетрясения вызываются прохождением через земную кору упругих волн. Это предположение было вполне научным, поддавалось расчётам и могло быть подтверждено экспериментами.

Их первым осуществил ирландский учёный Роберт Маллет. На основании собранных им данных и результатов натурных экспериментов он смог доказать физическую природу сейсмических волн и измерить их скорость. Тем самым была отрыта естественнонаучная страница в истолковании землетрясений и объяснения причин их возникновения.

Что такое землетрясение?

«Ради подтверждения моего мнения я мог бы злоупотребить авторитетом многих мужей, которые сообщают, что в Египте никогда не бывало землетрясений. Объясняют же они это тем, что Египет будто бы весь образовался из ила… Однако и в Египте бывают землетрясения, и на Делосе, хоть Вергилий и повелел ему стоять неподвижно».

Луций Анней Сенека, около 4 года до н.э. – 65 н.э.

Землетрясения представляют собой подземные толчки и колебания земной поверхности. Наиболее опасные из них возникают из-за тектонических смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли. Колебания от них в виде упругих – сейсмических волн передаются на огромные расстояния, а вблизи от очагов землетрясений они становятся причиной разрушения зданий и гибели людей.

Землетрясения и связанные с ними явления изучает специальная наука – сейсмология, которая ведет исследования по следующим основным направлениям.

1. Изучение природы землетрясений, иными словами, ищет ответ на вопрос – почему, как и где они происходят.

2. Применение знаний о землетрясениях для защиты от них путем прогноза возможных в том или ином месте сейсмических ударов в целях строительства стойких к их воздействию конструкций и сооружений.

3. Изучение строения земных недр и разведка месторождений полезных ископаемых с использованием сейсмических волн от землетрясений и искусственных сейсмических источников.

Сейсмология исследует все явления, так или иначе, связанные с возникновением землетрясений. Поэтому изучение их природы происходит на стыке многих наук – геологии, геофизики, физики, химии, биологии, истории и многих других.

Благодаря сейсмологии раскрыта тайна строения Земли и установлены главные границы раздела в её недрах – кора, мантия и ядро. Выяснено, что помимо данных об источнике – очагах землетрясений, сейсмические волны несут информацию о среде, через которую они распространяются.

Сейсмология позволила понять природу землетрясений, разработать новые технологии строительства стойких к подземным ударам сооружений и многое другое. Однако первые шаги этой науки не были лёгкими. Потребовалось более ста лет, чтобы связать природу землетрясений с возбуждаемыми ими сейсмическими волнами и около пятидесяти лет для получения общего представления о внутреннем устройстве Земли и характере распространения в её недрах сейсмических волн.

В XVIII веке английский учёный Джон Мичелл первым предположил, что землетрясения вызываются прохождением через земную кору упругих волн. Его идея опередила время и подготовила почву для основанного на опыте мировосприятия. Пытаясь объяснить землетрясения в терминах ньютоновской механики, он проанализировал показания очевидцев, и опубликовал в 1760 году книгу «Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes» (Предположения о причинах возникновения землетрясений и наблюдения за этим феноменом).

Мичелл совершенно верно заключил, что землетрясения это «волны, вызванные движением пород, находящихся в милях под земной поверхностью». Однако его объяснение этих движений базировалось на неверном утверждении о взрывах пара, возникающих при столкновении подземных вод с подземными же пожарами. Митчелл также сделал абсолютно верный вывод о том, что, когда происходит движение пород под водой океанов, возникает волна цунами и землетрясение.

Мичелл утверждал, что есть два типа волн, вызывающих землетрясения, и был недалёк от истины. Первый это «треморное» колебание внутри Земли, сопровождающееся волнообразными поднятиями на поверхности. Из этого он сделал вывод, что скорость движения волны можно определить по времени её прибытия к различным точкам на земной поверхности. Приблизительные оценки этих временных интервалов на затронутых Лиссабонским землетрясением 1775 года территориях были известны из свидетельств очевидцев, что позволило Митчеллу оценить скорость волны от землетрясения в 1930 км/ч.

Мичелл стал первым учёным попытавшимся сделать подобный расчет, хотя и не знал о том, что скорость сейсмических волн варьируется в зависимости от свойств горных пород, через которые они проходят. Он также предположил, что местоположение центра землетрясения на поверхности земли (то, что сейчас называется эпицентром) можно вычислить путём сопоставления тех же самых данных о времени прибытия волн в различные места.

Выведенный Мичеллом закон стал основой современного метода определения эпицентра, хотя он использовал неверный способ для расчёта положения эпицентра Лиссабонского землетрясения, опираясь на свидетельства о направлении движения цунами.

Новый скачок в развитии сейсмологии произошел в середине XIX века благодаря ирландскому учёному Роберту Маллету. В течение двух десятилетий он собирал данные о землетрясениях, и проводил различные эксперименты. Его каталог мировой сейсмичности включал данные о 6831 землетрясении. По каждому из них приводились дата, местоположение, число толчков, возможное направление и продолжительность сейсмических волн, а также пометки о последствиях этих землетрясений. В 1846 году он представил в Королевской ирландской академии работу «On the dynamics of earthquakes» (О динамике землетрясений).

В 1858 году для изучения разрушений после крупного землетрясения (1857) Маллет совершил путешествие в Неаполь. Оценивая каждое повреждение при землетрясениях, Маллет составил первые изосейсмические карты, на которых места со схожими разрушениями соединил линиями. С некоторыми улучшениями этот метод используется и сегодня для картирования характера проявления землетрясения на поверхности земли – т.н. макросейсмический метод построения изосейст землетрясения и определение его эпицентра.

Маллет придавал большое значение направлению падения объектов и типам деформаций в зданиях, считая их индикаторами движения землетрясения (на самом деле характер деформации в основном обусловливается конструкцией здания). Но его карты всё же позволяли устанавливать место нахождения эпицентра землетрясения и сравнивать масштабы разрушений.

Маллет документировал разрушения, используя новую для своего времени технику фотографии. Доклад о своих исследованиях Маллет подготовил в двух томах для Королевского общества. В 1862 году он опубликовал статью «The Great Neapolitan earthquake of 1857: the basic laws of observational seismology» (Великое Неаполитанское землетрясение 1857 года: основные законы наблюдательной сейсмологии).