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.

---

Все шкалы интенсивностей изначально основывались на силе воздействия сейсмических колебаний на легко различимые объекты – здания, грунт, людей и т. д. Во времена, когда они создавались, инструментов для регистрации сейсмических колебаний ещё не было. Поэтому в силу национальной специфики они разные в каждой стране. Например, в Австралии одну из степеней сотрясений сравнивают с тем «как лошадь трётся о столб», в Европе схожий сейсмический эффект описывается «когда начинают звонить колокола», а в Японии сотрясение той же интенсивности сравнивают с «опрокинутым каменным фонариком».

Существует закономерность – чем больше расстояние до очага, тем слабее амплитуда сейсмических колебаний. Примерно так, как мы ощущаем свет от электрической лампы – освещенность всегда больше прямо под ней и, чем дальше мы от неё, тем освещённость слабее при одной и той же мощности источника света.

Так, очаг Ашхабадского землетрясения 1948 года с М=7,3 располагался на глубине 12—25 км и вызвал прямо над собой достигающие IX – X баллов сотрясения. Почти равное с ним по энергии землетрясение в Грузии 1991 года, но с очагом на глубине 35 км вызвало сотрясения на поверхности около VIII баллов.

В 1964 году советским сейсмологом Татьяной Раутиян разработана логарифмическая шкала для измерения энергии землетрясений в джоулях. Это позволило изучать очень слабые землетрясения, энергия которых не могла быть измерена по шкале магнитуд.

Сейсмические колебания земной поверхности могут вызываться и другими причинами – вулканической деятельностью, обрушениями породы в карстах или с горных склонов. Человеческая деятельность добавила к этому списку новый источник. Из-за разработки месторождений полезных ископаемых, сооружения водохранилищ, при проведении инженерных работ или взрывов (обычных – химических и ядерных) происходят техногенные или т.н. антропогенные землетрясения. Тем не менее, наиболее опасные для человека подземные удары имеют тектоническую природу.

После землетрясения или как говорят сейсмологи – главного удара, в его окрестностях всегда возникают более слабые толчки. Их принято называть афтершоками землетрясения, и они могут происходить в течение месяцев и лет после основного толчка.

В конце XIX века японский сейсмолог Омори обнаружил, что частота афтершоков убывает гиперболически с течением времени, что свидетельствуют о том, что выведенный из состояния равновесия объём горной породы постепенно приходит в состояние равновесия. При этом, чем сильнее землетрясение, тем больше афтершоков и объём среды где они возникают.

Иногда в районе будущего землетрясения и незадолго до него возникают землетрясения с меньшей, чем у главного удара энергией. Их называют форшоками землетрясения.

Форшоки или форшок могут возникнуть за месяцы, дни, часы, минуты и секунды до главного удара. Их природа связана с происходящей перед землетрясением перестройкой в земных недрах. К примеру «неожиданное» Калининградское землетрясение 2004 года сопровождалось сильным форшоком случившимся почти за два часа до него.

К сожалению, форшоки возникают не всегда, также как и не всегда на фоне других неощутимых человеком толчков удаётся однозначно определить, что это именно форшок грядущего землетрясения. Если бы природа следовала форшоковой закономерности, то прогноз разрушительных землетрясений значительно бы упростился. Тем не менее, факт существования форшоков говорит о возможности поиска других предвещающих сильные землетрясения природных явлений.

Когда переходят к описанию не одного, а групп землетрясений, происходящих как на земном шаре, так и в пределах локальных зон используются статистические методы анализа. Соответственно, здесь изучается не одно землетрясение, а процесс формирующий последовательность подземных ударов в пространстве и времени. Это очень важное направление сейсмологии, поскольку позволяет косвенно оценить потенциальную опасность той или иной местности по коротким сериям наблюдений.

Никто не знает точно, сколько землетрясений на самом деле происходит на Земле. Землетрясения с магнитудой около пяти и выше, где бы они ни происходили, регистрируются сейсмическими станциями. Более слабые землетрясения не останутся незамеченными в Британии, Европе, США или на Японских островах благодаря имеющимся здесь высокочувствительным сейсмическим станциям. Но сколько землетрясений происходит в Африке или Афганистане, на дне морей и океанов, на огромных просторах России или в новых государствах Центральной Азии? Это неизвестно и сегодня.

Современная наука располагает приборами для изучения подземных ударов. Они были созданы не за один год, и даже не за одно столетие и непрерывно совершенствовались. Появление в конце XX века цифровых и сетевых технологий позволило открыть новую страницу в науке о землетрясениях.

Как изучают землетрясения?

«Вопрос о свойствах внутренних частей Земли принадлежит к числу древнейших вопросов, которое человечество пыталось разрешить. Взгляды, получавшие общее признание, непрестанно сменяли друг друга, и сейчас ещё мы имеем немало противоречивых гипотез. Главной причиной этого является, с одной стороны, неверное истолкование целого ряда явлений, а с другой смешение различных понятий».

Бено Гутенберг, 1924 год

Окружающий нас мир полон всевозможных колебаний вызываемых различными причинами – от землетрясений до деятельности человека. В своей структуре они несут информацию о своём источнике и среде, через которую распространяются.

Благодаря расшифровке сейсмических записей определяется характер тектонических движений в очагах землетрясений. В свою очередь установление причин этих движений позволяет оценить уровень сейсмической опасности. Если же задаться целью поиска месторождений полезных ископаемых, то сейсмические волны лучший инструмент для этого.

Изучение землетрясений стало возможным благодаря изобретению приборов для регистрации сейсмических колебаний. Первый известный такой прибор – сейсмоскоп был изобретен в 132 году китайским астрономом Чжан Хэном. Он представлял собой бронзовый сосуд диаметром около двух метров, на внешних стенках которого располагались восемь голов дракона. В их подвижных челюстях крепились металлические шарики, а внутри сосуда находился маятник с тягами, каждая из которых прикреплялась к челюстям дракона.

При возникновении колебаний маятник приходил в движение и тяга, соединённая с обращенной в сторону, откуда пришли сейсмические волны головой дракона открывала его пасть. Шар из неё выпадал в рот одной из восьми жаб, восседавших у основания сосуда.

Прибор Чжан Хэна не записывал сейсмические колебания, а позволял лишь обнаруживать факт землетрясения и определять примерное направление на него. Поэтому он называется сейсмоскоп, в отличие от сейсмографа – системы позволяющей записывать колебания. Она включает сейсмометр – прибор преобразующий колебания в тот или иной вид и устройство для их записи или запоминания на цифровых носителях.

Благодаря сейсмоскопу Чжан Хэна в столице Китая того времени – Луяне, о разрушительном землетрясении 134 года в уезде Лунси располагавшемся в шестистах километрах к северу от столицы узнали на два-три дня раньше прибытия оттуда гонцов. С этих пор в течение последующих почти четырёх столетий у прибора находился специальный смотритель. Иными словами, в Китае была создана первая в мире постоянно действующая сейсмическая служба.

В Европе приборы для регистрации землетрясений появляются лишь в начале XVIII века. В 1703 году во Франции Отфёй изобретает свой сейсмоскоп. Он представлял собой наполненный ртутью сосуд с восемью радиально расположенными отверстиями. Сейсмический толчок выплескивал из одного из отверстий ртуть, и по её количеству можно было оценить силу колебаний. Схожее устройство в 1787 году в Италии построил Атанасио Ковалли.

Во второй половине XIX века в Европе и США изобретаются первые приборы для записи сейсмических колебаний в виде временной диаграммы. Их главной частью был вертикальный или горизонтальный маятник. Поскольку из-за инерции тело маятника стремится сохранить состояние покоя то, прикрепив к маятнику иглу или перо, можно было записать траекторию его движений относительно закреплённого на грунте основания.

Для большей чувствительности и с целью записи именно сейсмических, а не их собственных колебаний маятники первых сейсмографов делались очень тяжелыми – в сотни килограммов. Так, на сейсмической станции в Геттингене использовался вертикальный сейсмограф Вихерта с маятником весом более одной тонны. Он позволял увеличивать, т.е. во сколько раз мог усиливать сейсмические колебания, в две тысячи раз. Отметим, современные приборы обладают увеличением в миллионы и способны записывать очень слабые колебания почвы.