Сейсмическая мощность при движении к эпицентру

Когда происходят крупные землетрясения, новости пестрят словами, которые не всем понятны: «магнитуда», «сейсмическая активность», «рои» и тому подобное. Объясняем термины, и разбираемся можно ли предсказать землетрясения

Почему происходят землетрясения

Земная кора разбита на несколько больших тектонических плит, которые плавают на полужидкой мантии под ними. В основном землетрясения происходят в результате движения этих плит. Когда они движутся друг на друга, возникает огромное давление. В какой-то момент плиты соскальзывают, высвобождая энергию в виде сейсмических волн, которые мы воспринимаем как землетрясение.

Во время землетрясения движение тектонических плит может колебаться от всего нескольких миллиметров до метров. Магнитуда землетрясения определяется величиной смещения, которое происходит вдоль разлома, причем более крупные землетрясения соответствуют большему скольжению. Однако даже небольшие перемещения могут нанести значительный ущерб, если землетрясение происходит в густонаселенном районе и/или условия грунта усиливают сейсмические волны.

Виды землетрясений

• Тектонические землетрясения — возникают в результате движения и взаимодействия тектонических плит. Они являются наиболее распространенным типом землетрясений и могут произойти в любой точке мира.
• Вулканические землетрясения — происходят в результате вулканической активности, такой как движение магмы или обрушение вулканического конуса. Чаще всего они встречаются вблизи активных или потенциально активных вулканических районов.
• Обвальные землетрясения — случаются в результате обрушения подземных шахт, подземных полостей или других искусственных сооружений.
• Взрывные землетрясения — происходят в результате искусственных взрывов, таких как ядерные испытания или взрывные работы в карьерах.
• Оползневые землетрясения — происходят в результате перемещения больших масс камня, земли или других материалов вниз по склону.
• Рои землетрясений — последовательности землетрясений, которые происходят в определенной области в течение короткого периода времени (1–15 дней). Они часто связаны с вулканической или геотермальной активностью.

Как измеряют землетрясения в баллах

В разных странах принято по-разному оценивать интенсивность землетрясения.

• В России и некоторых других странах принята 12-балльная шкала Медведева — Шпонхойера — Карника.
• В Европе — 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала.
• В США — 12-балльная модифицированная шкала Меркалли.
• В Японии — семибалльная шкала Японского метеорологического агентства.

Шкала Рихтера

Первую шкалу магнитуды землетрясений предложил американский сейсмолог Чарльз Рихтер в 1935 году, поэтому в обиходе значение магнитуды называют шкалой Рихтера. Шкала представляет собой логарифмическую шкалу, которая измеряет магнитуду землетрясений на основе амплитуды движения грунта, регистрируемой сейсмографами. Величина выражается в виде числа, причем каждое увеличение на единицу соответствует десятикратному увеличению движения грунта.

Сейсмограф — прибор, используемый для определения силы и направления и измерения землетрясения. Он состоит из сейсмометра — датчика, измеряющего движение грунта, — и устройства, которое записывает сигнал, производимый сейсмометром.

Проще говоря, сейсмограф подобен диктофону, который прослушивает землю и ведет запись. С той лишь разницей, что сейсмограф создает графический след волн землетрясения. Этот след затем можно проанализировать и определить величину и местоположение землетрясения.

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника (MSK-64) — это способ измерения интенсивности землетрясения, который представляет собой описание последствий подземных толчков на поверхности Земли и на искусственных сооружениях. Шкала была разработана в 1970-х годах советскими геологами и используется в основном на территории бывшего Советского Союза и Восточной Европы.

Шкала варьируется от 1 до 12, при этом каждое увеличение на одну единицу соответствует увеличению интенсивности землетрясения. Каждый из уровней описывает количество повреждений зданий и степень движения грунта. Информация, полученная с помощью этой шкалы, используется агентствами по управлению стихийными бедствиями для планирования мер реагирования и восстановления, а также для оценки потенциального воздействия землетрясения.

Как баллы MSK-64 соответствуют разрушениям на поверхности

• Не ощущается. Регистрируется только сейсмическими приборами.
• Очень слабые толчки. Замечают только некоторые люди, находящиеся в полном покое на верхних этажах зданий, и домашними животными.
• Слабое. Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение земли от проезжающего трамвая.
• Интенсивное. Большинство людей замечает такое землетрясение. Можно наблюдать легкое колебание или дребезжание предметов быта, оконных стекол. Могут скрипеть двери и/или стены.
• Довольно сильное. Ощущают многие даже вне зданий, а внутри — все. Шатается мебель, маятники часов останавливаются, могут появиться трещины в окнах и штукатурке.
• Сильное. Ощущается всеми. Предметы падают с полок, а картины — со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
• Очень сильное. Появляются трещины в стенах домов, есть видимые повреждения.
• Разрушительное. Образуются видимые трещины на крутых склонах и в сырой почве. Памятники сдвигаются, фабричные трубы не выдерживают и падают. Дома сильно повреждаются.
• Опустошительное. Сильно повреждаются или рушатся каменные и кирпичные постройки. У деревянных домов нарушается геометрия.
• Уничтожающее. Трещины в земле достигают ширины в метр. Возникают оползни и обвалы со склонов. Каменные здания рушатся. Ж/д рельсы искривляются.
• Катастрофа. Появляются большие трещины в поверхностных слоях земли. Возникают многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома и мосты почти полностью разрушаются.
• Сильная катастрофа. Огромные изменения в земной коре: многочисленные трещины, обвалы, оползни. Меняется рельеф: возникают водопады, запруды, течение рек отклоняется. Ни одно сооружение не выдерживает.

Модифицированная шкала Меркалли в Европе и США

12-балльная европейская макросейсмическая шкала, также известная как шкала интенсивности Меркалли, была разработана в начале XX века итальянским сейсмологом Джузеппе Меркалли. Шкала также основана на наблюдении за воздействием землетрясения на окружающую среду и созданные человеком сооружения, такие как здания, дороги и мосты.

В то же время, определения различных уровней интенсивности в MSK-64 и Европейской шкалы могут немного отличаться. Например, MSK-64 основывается на количестве повреждений зданий в конкретном районе, в то время как определение того же уровня интенсивности по Европейской макросейсмической шкале учитывает и степень подвижек грунта, и количество повреждений искусственных сооружений.

В США тоже используют модифицированную шкалу Меркалли (Modified Mercalli Intensity, MMI). Она также основана на комбинации инструментальных показаний и наблюдений за воздействием землетрясения на окружающую среду и искусственные сооружения и варьируется от 1 (не ощущается) до 12 баллов (полный ущерб), но была изменена, чтобы лучше отражать последствия землетрясений именно в Соединенных Штатах.

Японская шкала сейсмической интенсивности

Японское метеорологическое агентство (JMA) использует для измерения интенсивности землетрясений собственную шкалу сейсмической интенсивности, также известную как шкала Синдо. Шкала Синдо варьируется от 0 до 7 баллов и учитывает как показания приборов, так и наблюдения за воздействием землетрясения на искусственные сооружения и окружающую среду.

Шкала Синдо была названа в честь японского сейсмолога Кийо Синдо, который разработал шкалу в 1950-х годах. Шкала была разработана для отражения интенсивности землетрясений в Японии, где последствия землетрясений для сооружений могут значительно отличаться из-за уникальной географии страны и стиля строительства.

Как связаны магнитуда и разрушения на поверхности

Хотя магнитуда землетрясения и объем разрушений на поверхности земли коррелируют, будет неверно связывать их напрямую. Важно учитывать глубину очага землетрясения и другие параметры. Например, землетрясение, очаг которого находится на большой глубине, может очень слабо ощущаться на поверхности. Но землетрясение той же магнитуды с неглубоким очагом, может нести разрушительные последствия.

Как предсказать землетрясение

В настоящее время ученые не в состоянии точно предсказывать землетрясения. Существуют методы обнаружения изменения сейсмической активности и деформаций в земной коре, которые могут указывать на повышенную вероятность землетрясения, но на основе этих методов нельзя сказать его точное время или место.

Основное внимание в настоящее время во всем мире уделяется совершенствованию систем раннего предупреждения, а также подготовке и повышению осведомленности населения. Системы раннего предупреждения используют сети сейсмического мониторинга для обнаружения начала землетрясения и быстрой выдачи предупреждений тем, кто находится в пострадавшем районе, позволяя им принять защитные меры до начала сильного сотрясения.

В качестве инструмента для прогнозирования землетрясений и систем раннего предупреждения сейчас активно рассматривают (но пока широко не используют) нейросети. Алгоритмы искусственного интеллекта, такие как машинное и глубокое обучение, можно обучить на исторических сейсмических данных для выявления закономерностей и составления прогнозов о будущих землетрясениях. Эти алгоритмы также можно использовать для анализа сейсмических данных в реальном времени. Однако точность прогнозирования землетрясений на основе ИИ все еще ограничена. Множество факторов усложняют прогнозирование землетрясений, включая ограниченный набор данных, доступных для обучения, нелинейный и хаотический характер землетрясений и влияние человеческой деятельности на измерения.

Кто исследует землетрясения

Существует множество компаний и организаций, которые занимаются исследованиями землетрясений — как частные, так и государственные.

• Геологическая служба США (USGS) — научное агентство правительства США, которое предоставляет информацию о землетрясениях и других стихийных бедствиях. Геологическая служба США управляет Передовой национальной сейсмической системой (ANSS), национальной сетью сейсмических приборов, которые отслеживают землетрясения в США.
• Обсерватория Земли Ламонт-Доэрти — исследовательское подразделение Колумбийского университета, специализирующееся на науках о земле и окружающей среде, включая исследования землетрясений.
• Калифорнийский технологический институт (Калтех) — ведущий исследовательский университет, где находится сейсмологическая лаборатория, которая проводит исследования землетрясений и оценку сейсмической опасности.
• Японское метеорологическое агентство (JMA) — национальное метеорологическое агентство Японии, отвечает за мониторинг землетрясений и их исследования в Японии.
• Научно-геологические компании, такие как Schlumberger, Halliburton и CGG — используют методы сейсмической съемки для изучения подповерхностной структуры Земли.
• Инженерные и консалтинговые компании, такие как Arup, MWH Global и GHD — специализируются на оценке сейсмической опасности и снижении рисков, а также на сейсмостойком проектировании и модернизации зданий.
• Технологические компании, такие как Early Warning Labs, ShakeAlert и MyShake — разрабатывают и внедряют системы раннего предупреждения землетрясений, используя сочетание сенсорных сетей, машинного обучения и других передовых технологий.

В России работают несколько организаций, которые занимаются исследованиями и мониторингом землетрясений.

• Институт физики Земли — ведущий российский научно-исследовательский институт, специализирующийся на геофизике, в том числе на изучении землетрясений.
• Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) — государственное учреждение, ответственное за мониторинг и прогнозирование опасных природных явлений, включая землетрясения.
• Институт динамики геосфер — научно-исследовательский институт РАН, который специализируется на геодинамике, сейсмологии и изучении землетрясений.
• Дальневосточное отделение РАН — филиал Российской академии наук, который проводит исследования в различных областях, включая сейсмологию и изучение землетрясений в Дальневосточном регионе.

Где чаще случаются землетрясения

В мире есть несколько районов, которые подвержены землетрясениям больше других.

Эти районы подвергаются более высокому риску землетрясений из-за наличия активных линий разломов и границ плит. Однако землетрясения могут произойти в любой точке мира, даже в районах, традиционно не считающихся подверженными высокому риску.

В 2023 году в Турции случилось крупнейшее с 1939 года землетрясение. Страна расположена на границе Африканской и Евразийской плит, которые сталкиваются и вызывают значительную тектоническую активность в регионе. Это приводит к высокой частоте землетрясений, в том числе средней и большой магнитуды. Западные и восточные регионы Турции особенно подвержены риску, а такие города, как Стамбул, Измир и Бурса, уязвимы к последствиям землетрясений. В связи с этим Турция предпринимает шаги по смягчению последствий землетрясений с помощью введения особых строительных норм, сейсмической модернизации зданий и планирования готовности к стихийным бедствиям.

Вероятность землетрясения в России зависит от конкретного региона. Некоторые части России, такие как полуостров Камчатка и острова Сахалин, расположены в сейсмически активных районах и подвержены более высокому риску землетрясений. Другие части России, такие как Северо-Европейская равнина, расположены в регионах с более низкой сейсмической активностью и подвержены меньшему риску.

Общая сейсмическая опасность в России считается от умеренной до высокой. В прошлом страна пережила несколько значительных землетрясений, включая Камчатское землетрясение 1952 года магнитудой 9,0 и Сахалинское землетрясение в Нефтегорске 1995 года магнитудой 7,5.

Регистрация и измерение интенсивности землетрясенийРазмещение сейсмически активных зон

Землетрясение – это резкие импульсные сотрясения участков земной поверхности. Эти сотрясения могут быть вызваны разными причинами, что позволяет по происхождению землетрясения разделять на следующие главные группы:

• тектонические, обусловленные высвобождением энергии, возникающей вследствие деформаций толщ горных пород;
• вулканические, связанные с движением магмы, взрывом и обрушением вулканических аппаратов;
• денудационные, связанные с поверхностными процессами (крупными обвалами, обрушением сводов карстовых полостей);
• техногенные, связанные с деятельностью человека (добыча нефти и газа, ядерные взрывы и пр.).

Наиболее частыми и мощными являются землетрясения тектонического происхождения. Напряжения, вызванные тектоническими силами, накапливаются в течение некоторого времени. Затем, когда превышается предел прочности, происходит разрыв горных пород, сопровождающийся выделением энергии и деформацией в виде упругих колебаний (сейсмических волн). Область внутри Земли, где происходит образование разломов и возникновение сейсмических волн, называют очагом землетрясения; очаг является областью зарождения землетрясения. Как правило, главному сейсмическому удару предшествуют предварительные более слабые точки – форшоки (англ. «fore» — впереди + «shock» — удар, толчок), связанные с началом образовании разломов. Затем происходит главный сейсмический удар и следующие за ним афтершоки. Афтершоки – это подземные толчки, следующие за главным толчком из одной с ним очаговой области. Число афтершоков и продолжительность их возникновения возрастает с ростом энергии землетрясения, уменьшением глубины его очага и может достигать нескольких тысяч. Их образование связано с возникновением новых разломов в очаге. Таким образом, землетрясение обычно проявляется в виде группы сейсмических толчков, состоящей из форшоков, главного толчок (сильнейшего землетрясение в группе) и афтерошоков. Сила землетрясения определяется объёмом его очага: чем больше объём очага, тем сильнее землетрясение.

Условный центр очага землетрясения называют гипоцентром, или фокусом землетрясения. Его объём можно очертить по расположению гипоцентров афтершоков. Проекция гипоцентра на поверхность называется эпицентром землетрясения. Вблизи эпицентра колебания земной поверхности и связанные с ними разрушения проявляются с наибольшей силой. Территория, где землетрясение проявилось с максимальной силой, называется плейстосейстовой областью. По мере удаления от эпицентра интенсивность землетрясения и степень связанных с ним разрушений уменьшается. Условные линии, соединяющие территории с одинаковой интенсивностью землетрясения называются изосейстами. От очага землетрясения изосейсты вследствие разной плотности и типа грунтов расходятся в виде эллипсов или изогнутых линий.

По глубине гипоцентров землетрясения делятся на мелкофокусные (0-70 км от поверхности), среднефокуные (70-300 км) и глубокофокусные (300-700 км). Основанная часть землетрясений зарождается в очагах на глубине 10-30 км, т.е. относится к мелкофокусным.

Регистрация и измерение интенсивности землетрясений

Ежегодно на Земле регистрируется несколько сотен тысяч землетрясений, часть из них оказываются разрушительными, часть вообще не ощущается людьми. Интенсивность землетрясений может быть оценена с двух позиций: 1) внешнего эффекта землетрясения и 2) измерения физического параметра землетрясения – магнитуды.

Определение внешнего эффекта землетрясения основано на определении его интенсивности, представляющей собой меру величины сотрясения грунта. Она определяется степенью разрушения построек, характером изменения земной поверхности и ощущениями, которые испытывают люди во время землетрясений. Интенсивность землетрясений измеряется в баллах.

Разработано несколько шкал для определения интенсивности землетрясений. Первая из них была предложена в 1883-1884 гг. М. Росси и Ф. Форелем, интенсивность в соответствии с этой шкалой измерялась в интервале от 1 до 10 баллов. Позднее, в 1902 г. в США была разработана более совершенная 12-балльная шкала, получившая название шкалы Меркалли (по имени итальянского вулканолога). Этой шкалой, несколько видоизменённой, и в настоящее время широко пользуются сейсмологи США и ряда других стран. В нашей стране и некоторых европейских странах используется 12-балльная международная шкала интенсивности землетрясений (MSK-64), получившая название по первым буквам её авторов (Медведев –Шионхойер — Карник).

В соответствии с этой шкалой землетрясения подразделяются на слабые — от 1 до 4 баллов, сильные — от 5 до 7 баллов и сильнейшие — более 8 баллов.

Оценка интенсивности землетрясений, хотя и опирается на качественную оценку эффекта землетрясения (воздействие землетрясения на поверхность), но не позволяет проводить математически точное определение параметров землетрясения.

В 1935 г. американским сейсмологом Ч. Рихтером была предложена более объективная шкала, основанная на измерении магнитуды (эта шкала впоследствии стала широко известна как шкала Рихтера). Магнитуда (от лат. «magnitudo» – величина), согласно определению Ч. Рихтера и Б. Гуттенберга, это величина, представляющая собой десятичный логарифм максимальной амплитуды сейсмической волны (в тысячных долях миллиметра), записанной стандартным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения.

Хотя в этом определении не уточняется, какие из существующих волн надо принимать в расчет, стало общепринятым измерять максимальную амплитуду продольных волн (для землетрясений, очаг которых располагается вблизи поверхности, обычно измеряется амплитуда поверхностных волн). В целом, магнитуда характеризует степень смещения частиц грунта при землетрясениях: чем больше амплитуда, тем значительнее смещение частиц.

Шкала Рихтера теоретически не имеет верхнего предела. Чувствительные приборы регистрируют толчки с магнитудой 1,2, в то время как люди начинают ощущать толчки только с магнитудой 3 или 4. Наиболее сильные землетрясения, происшедшие в историческое время, достигали магнитуды 8,9 (печально знаменитое землетрясение в Лиссабоне в 1755 г.).

Между интенсивностью землетрясения в эпицентре (I0), которая выражается в баллах, и величиной магнитуды (М) существует зависимость, описываемая формулами

I0 = 1,7М-2,2 и М = 0,6I0+1,2.

Соотношение между балльностью и магнитудой зависит от расстояния между очагом и точкой регистрации на поверхности земли. Чем меньше глубина очага, тем больше интенсивность сотрясения на поверхности при одной и той же магнитуде.

Следовательно, землетрясения с одинаковой магнитудой могут вызывать разные разрушения на поверхности в зависимости от глубины очага.

Регистрация землетрясений проводится на сейсмических станциях с помощью специальных приборов – сейсмографов, записывающих даже малейшие колебания грунта. Запись колебаний называют сейсмограммой. Сейсмограммы должны регистрировать колебания грунта в двух взаимоперпендикулярных направлениях в горизонтальной плоскости и колебания в вертикальной плоскости, для чего в состав сейсмографов включены три записывающих устройства (сейсмометра). На основании определения разницы во времени регистрации разных типов сейсмических волн, и зная скорость их распространения, можно определить положение гипоцентра землетрясения. Точность таких определений достаточно высока, особенно с учётом того, что к сегодняшнему дню действует развитая международная сеть сейсмических станций.

Для характеристики землетрясений важное значение имеют также их энергия и ускорение при сотрясении грунта.

Энергия, выделяемая при землетрясении, может быть рассчитана исходя из значения магнитуды по формуле

log Е = 11,5 M, где Е – энергия, М – магнитуда.

Размещение сейсмически активных зон

Подавляющее большинство землетрясений приурочены к тектонически активным зонам земной коры, связанным с границами литосферных плит. Так высокосейсмичным районом является обрамление Тихого океана, где океаническая литосферная плита поддвигается под континентальные или более древние океанические плиты (процесс поддвига океанической плиты называют субдукцией). Зоны поддвига плиты и её погружения в мантию трассируется положением очагов землетрясений, фиксируемых до поверхности нижней мантии (граница 670 км, связанная с возрастанием плотности вещества) и иногда глубже. Эти зоны получили название сейсмофокальных зон Беньофа. Ещё одна область активной сейсмичности связана с Альпийско-Гималайским поясом, протягивающимся от Гибралтара до Бирмы. Этот грандиозный складчатый пояс образован в результате столкновения континентальных литосферных плит. В пределах этого пояса очаги землетрясений приурочены главным образом к земной коре (глубинам до 40-50 км) и не образуют выраженных сейсофокальных зон. Их образование связано с процессами скучивания и раскалывания на надвигающиеся друг на друга пластины толщ континентальной литосферы. Очаги землетрясений приурочены и к зонам раздвижения и раскалывания плит. Процесс раздвижения литосферных, сопровождающийся формированием новой океанической коры за счёт мантийных расплавов, активно протекает в зонах срединно-океанических хребтов. Растяжение континентальных литосферных плит (происходящее, например, в Восточной Африке или в районе озера Байкал).

Землетрясения — это подземные толчки, сопровождающиеся колебаниями земной поверхности.

После землетрясения в Порт-о-Пренсе (Гаити), 28 августа 2010 г.

Ежегодно на планете происходят сотни тысяч землетрясений. Однако бóльшая их часть имеет незначительную интенсивность и остается практически незамеченной. Действительно сильные землетрясения, чреватые значительными разрушениями, происходят на Земле в среднем раз в две недели. Нас спасает лишь то, что случаются они преимущественно на дне океанов. Хотя землетрясения мощнее семи баллов могут навредить даже оттуда, порождая гигантские волны-цунами, которые сеют опустошение и смерть в прибрежных районах.

Но наибольшую опасность людям несут, конечно же, мощные землетрясения на суше. Они чреваты значительными разрушениями и многочисленными человеческими жертвами. Материальный ущерб от каждого из таких катаклизмов может составить сотни миллионов долларов.

Причины и виды

Землетрясения бывают тектоническими, вулканическими и обвальными.

Тектонические землетрясения возникают из-за резких смещений горных плит или в результате ухода океанической платформы под материк. Ведь поверхность земли состоит из материковых и океанических платформ, которые, в свою очередь, состоят из отдельных блоков. Когда блоки находят друг на друга, то они могут подняться вверх, и образуются горы, или опустятся вниз, и образуются впадины, или одна из плит уйдёт под другую. Все эти процессы сопровождаются колебаниями или сотрясениями земли.

Разрушения после сильного землетрясения

Вулканические землетрясения происходят из-за того, что потоки раскалённой лавы и газов давят снизу на поверхность Земли и таким образом заставляют почувствовать, что земля уходит из-под ног. Вулканические землетрясения обычно не очень сильные, но могут длиться довольно долго, иногда несколько недель. Часто такие землетрясения предупреждают о скором извержении вулкана, что является даже более опасным, чем само землетрясение.

Иногда под землёй образуются пустоты, например, под воздействием грунтовых вод или подземных рек, размывающих землю. В этих местах земля не выдерживает собственной тяжести и обрушивается, вызывая небольшое сотрясение. Это называется обвальным землетрясением.

Самыми разрушительными и страшными являются тектонические землетрясения.

Место, в котором происходит столкновение плит или мощный взрыв, связанный с выходом накопившейся в земле энергии, называется очагом землетрясения, или гипоцентром. Когда взрыв произошёл, ударная волна со скоростью более 5 км/с (в зависимости от мощности взрыва) начинает распространяться во все стороны, доходит до поверхности земли (эту область на поверхности называют эпицентром, и расположена она непосредственно над гипоцентром) и расходится в стороны по окружности. В эпицентре происходят самые сильные разрушения, а на окраинах области, затронутой землетрясением, люди могут даже ничего не почувствовать.

Схема, демонстрирующая очаг и эпицентр землетрясения

Сейсмические волны

Сейсмические волны, которые возникают при землетрясении, делятся на несколько типов.

• P-волны. Это волны сжатия, или первичные волны. Они инициируют колебания частиц пород вдоль направления своего распространения, порождая чередующиеся участки сжатия и разрежения. Их скорость в 1,7 раза превышает скорость волн сдвига. Именно эти волны в первую очередь регистрируют сейсмостанции. Скорость P-волны соответствует скорости звука в конкретной горной породе. Если же частота такой волны превышает 15 Гц, она может быть воспринята на слух как подземный гул или грохот.
• S-волны — это волны сдвига, или вторичные поперечные сейсмические волны. Они инициируют колебания частиц пород перпендикулярно направлению распространения волны.
• L-волны — поверхностные, или длинные, волны. Вызывают наиболее сильные разрушения.

Подобно звуковым, сейсмические волны распространяются во все стороны от очага землетрясения со скоростью до 8 км/с.

Глубина очага, как правило, не превышает 100 км, однако в отдельных случаях может достигать и 700 км. Временами очаг землетрясения может находиться у самой поверхности земли. По глубине расположения очага землетрясения классифицируют:

• нормальные — с глубиной 70–80 км;
• промежуточные — в пределах 80–300 км;
• глубокие — свыше 300 км.

География явления

Распределение землетрясений на планете достаточно неравномерно. Определяется оно главным образом взаимодействием и перемещением литосферных плит.

Расположение очагов землетрясений практически совпадает с границами литосферных плит

Основной сейсмический пояс, где выделяется около 80% всей сейсмической энергии, находится в Тихом океане. Здесь, в районах глубоководных желобов, происходят подвижки литосферных плит под континент. Остальная часть энергии выделяется в Евроазиатском складчатом поясе. Это происходит в местах столкновения Евроазиатской плиты с Индийской и Африканской плитами, а также в районах срединно-океанических хребтов.

Сейсмология

Землетрясения изучает наука сейсмология. В разных странах мира ученые проводят наблюдения за поведением земной коры. В этом им помогают специальные приборы — сейсмографы. Они измеряют и автоматически записывают малейшие сотрясения, происходящие в любой точке земного шара. При колебаниях земной поверхности основная часть сейсмографа — подвесной груз — вследствие инерции приходит в движение относительно основания прибора, и самописец фиксирует сейсмический сигнал, передаваемый маркеру.

Перо сейсмографа чертит кривую линию в виде острых зигзагов, когда начинаются подземные толчки

Важной задачей сейсмологии является прогноз землетрясений. К сожалению, современная наука еще не может точно их предвидеть. Сейсмологи могут более-менее достоверно определить район и силу землетрясения, но его начало спрогнозировать очень сложно.

Сила землетрясений

Для оценки силы землетрясения используют шкалу магнитуд и шкалу интенсивности.

Первая различает землетрясения по величине магнитуды — энергетической характеристики землетрясения (меры его энергии). Наиболее популярная шкала, оценивающая энергию землетрясения, — шкала магнитуд Рихтера.

Значение магнитуды лежит в пределах от 1 до 9. Эту шкалу нередко путают с 12-балльной шкалой интенсивности землетрясения, которая оценивает внешние проявления подземного толчка (воздействие на строения, людей, природные объекты). Когда случается землетрясение, то поначалу становится известна его магнитуда, определяемая по сейсмограммам, а интенсивность может быть выяснена лишь спустя время после получения достаточно полной информации о последствиях.

Поврежденный город после землетрясения в провинции Сычуань (Китай)

9,5 — максимальная зарегистрированная на сегодняшний день магнитуда, хотя теоретически она может быть и выше.

Интенсивность землетрясений зависит как от глубины очага, так и от магнитуды. Она тем больше, чем ближе очаг располагается к поверхности. К примеру, если очаг землетрясения с магнитудой 8,0 расположен на глубине 10 км, то на поверхности земли его интенсивность составит 11–12 баллов. А при той же магнитуде, но в очаге, находящемся на глубине 40–50 км, воздействие на поверхности будет равно 9–10 баллам.

На данный момент в мире используют несколько шкал интенсивности. В Европе с 1996 г. применяют европейскую макросейсмическую шкалу (EMS). В Японии пользуются шкалой Японского метеорологического агентства (Shindo), в России и Соединенных Штатах — модифицированной шкалой Меркалли (MM).

Так, умеренное 4-балльное землетрясение по шкале Меркалли уже отмечается многими людьми; при 6-балльном могут возникнуть незначительные повреждения зданий.

Балльная шкала интенсивности землетрясения

• 1 бал — Не ощущается. Отмечается только специальными приборами
• 2 бал — Очень слабое, отмечается только домашними животными и некоторыми людьми в верхних этажах зданий
• 3 бал — Слабое. Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение при езде на грузовике
• 4 бал — Умеренное. Слышны скрип половиц, балок, звон посуды, дрожание мебели. Внутри здания сотрясения ощущаются большинством людей
• 5 бал — Довольно сильное. В комнатах чувствуются толчки как от падения тяжелых предметов. Лопаются оконные стекла, качаются люстры и мебель
• 6 бал — Сильное. Качается тяжелая мебель, бьется посуда, с полок падают книги, разрушаются только очень ветхие дома
• 7 бал — Очень сильное. Разрушаются старые дома. В крепких зданиях появляются трещины, осыпается штукатурка. В реках и озерах мутнеет вода
• 8 бал — Разрушительное. Деревья сильно раскачиваются, ломаются прочные ограды. Разрушаются многие крепкие здания. На почве появляются трещины
• 9 бал — Опустошительное. Разрушаются прочные строения. Появляются значительные трещины на почве
• 10 бал — Уничтожающее. Разрушаются даже крепкие здания и мосты. Возникают оползни и обвалы, трещины и изгибы в почве
• 11 бал — Катастрофа. Разрушаются почти все каменные постройки, дороги, плотины, мосты. На поверхности земли образуются трещины со сдвигами
• 12 бал — Сильная катастрофа. Разрушаются все сооружения, опустошается вся местность. Изменяются русла рек

Последствия землетрясений

Землетрясения являются одним из опаснейших стихийных природных явлений. Они приносят большие разрушения и бедствия, уничтожая не только материальные ценности, но и все живое, в том числе и людей.

После сильных землетрясений изменяется ландшафт местности, могут появиться новые озера и горы

Участки земной коры в месте разлома могут смещаться по вертикали либо даже наползать друг на друга. В тех местах, где земля опускается по одну сторону разлома прямо на пересечении речного русла, образуются водопады. Нередко после землетрясения опускаются и затапливаются водой значительные участки суши. Помимо этого, подземные толчки могут смещать со склонов рыхлые верхние слои почвы, инициируя оползни и обвалы. Резкое перемещение значительных массивов земной коры в очаге сопровождается ударом колоссальной силы. В течение года жители планеты в разных ее точках ощущают порядка 10 тыс. землетрясений, из которых около 100 в той или иной степени разрушительны.

Может ли от землетрясения закачать Землю?

В середине мая 1960 г. в Чили произошло одно из самых значительных и разрушительных землетрясений — Великое Чилийское Землетрясение. Несмотря на то, что основные колебания земли происходили в юго-западной части Южной Америки — эпицентр землетрясения располагался недалеко от г.Вальдивия — их «отголоски» достигали других территорий нашей планеты: в частности, Гавайских островов и Японии. Явление, при котором землетрясение, происшедшее в одной части земли, заставляет пульсировать и дрожать другие ее участки, даже расположенные за тысячи километров от эпицентра, называют «качанием» или «вибрацией» земли.

Землетрясение в Мессине 1908 г.

Сильнейшее в истории Европы землетрясение произошло 28 декабря 1908 г. в 5:20 в Мессинском проливе между Апеннинами и Сицилией. Несколько подземных толчков с магнитудой 7,5 вызвали огромные разрушения в более чем 20 населенных пунктах в прибрежной полосе Сицилии. После этого на побережье налетело три волны цунами, довершив содеянное землетрясением.

Русские моряки с броненосца «Слава» помогают проводить спасательные работы после землетрясения в Мессине (Италия). 28 декабря 1908 г.

Количество погибших во время этой трагедии превысило 123 тыс. человек. По мнению некоторых исследователей, число жертв составило 200 тыс. человек. Наиболее сильно пострадал город Мессина, где погибло около 60 тыс. жителей при населении 150 тыс. человек.

Землетрясения и по сей день остаются самым непредсказуемым природным явлением на планете. Геологи до сих пор не нашли способа обнаруживать подземные толчки до того, как они произойдут, и сильные землетрясения нередко приводят к разрушительным последствиям. Вкратце разбираемся, как возникают землетрясения, какими они бывают и как их измеряют.

Причины землетрясений

Оболочка Земли состоит из четырех массивных слоев: внутреннее ядро, внешнее ядро, мантия и кора. Последняя лежит прямо поверх мантии и представляет собой аналог тонкой пленки, покрывающей поверхность нашей планеты. Однако эта пленка состоит из множества самостоятельных фрагментов, похожих на кусочки мозаики. Более того, эти кусочки медленно двигаются, проскальзывают мимо друг друга и периодически сталкиваются: мы называем их тектоническими плитами, а края плит — границами.

Продолжение истории после рекламы

Границы плит состоят из множества разломов, и большинство землетрясений в мире происходят именно в них. Из-за того, края довольно грубые, во время движения плиты цепляются друг за друга, и в точках трения накапливается потенциальная энергия. Когда плиты наконец расцепляются, эта энергия высвобождается в виде сейсмических волн — и в результате возникает землетрясение.

Какие бывают землетрясения

• Тектонические — возникают из-за тектонических процессов в недрах земной коры.
• Вулканические — возникают из-за извержения вулканов.
• Обвальные — возникают в результате обрушения заброшенных горных рудников.
• Техногенные — возникают из-за вмешательства человека; например, мощного взрыва.
• Искусственные — возникают из-за мощного взрыва.
• Моретрясения — так называют тектонические или вулканические землетрясения, происходящие под водой или близ берега.

Как измеряют мощность землетрясений

Данные о землетрясениях фиксируются при помощи сейсмографов: специальных инструментов, состоящих из прочного основания, стоящего на земле, и тяжелого груза. Когда землетрясение набирает обороты, основание сейсмографа начинает трястись, тогда как груз остается неподвижным, т.к. пружина, к которой он прикреплен, поглощает все колебания. Таким образом, геологи записывают разницу в позиции между базой инструмента и грузом.

При помощи сейсмографа магнитуда землетрясений фиксируется по т.н. шкале Рихтера: люди часто путают магнитуду и интенсивность, но вторая выясняется гораздо позже — когда подземные толчки влияют на здания, людей или природные объекты. Шкала Рихтера оценивает магнитуды в единицах от 1 до 9,5, причем показатель редко выбирается во вторую половину диапазона. Сильнейшее землетрясение в истории человечества было зафиксировано в Чили в 1960 году: возникшие из-за него цунами привели к огромным разрушениям, в том числе и в других прибрежных странах.

Где чаще всего происходят землетрясения

Технически, землетрясение может произойти где угодно и когда угодно, но, как показывает история, чаще всего эти катаклизмы происходят в трех крупных географических зонах. Первая — Тихоокеанское вулканическое кольцо, которое иногда также называют «огненным кольцом». Он расположен вдоль границ множества океанских тектонических плит, где землетрясений часто случаются из-за провалов породы. Второй регион — Средиземноморский складчатый пояс, затрагивающий северо-запад Африки и Евразию. Третий — Срединно-Атлантический хребет, разделяющий северную Америку и Евразию.

На территории РФ же большинство землетрясений фиксируется на Камчатке и Курильских островах из-за их близости к «огненному кольцу». Так, в 1952 году цунами, вызванное землетрясением в Тихом океане, разрушило прибрежный камчатский город Северо-Курильск: эта трагедия унесла жизни почти 2 500 человек.

Меры безопасности при землетрясении

Американский филиал фонда «Красный Крест» опубликовал следующие рекомендации по безопасности во время землетрясения.

• Не пытайтесь выйти из дома, пока толчки не прекратятся. Если вы все же должны покинуть помещение, не используйте лифты — спускайтесь по лестнице.
• Если землетрясение застало вас в постели, свернитесь калачиком, держитесь за что-нибудь покрепче и защитите голову руками.
• Если землетрясение застало вас не в постели, найдите ближайший крепкий предмет мебели и спрячьтесь под ним, защитив голову руками. Не стойте в дверном проеме — они не более надежны, чем любой другой элемент помещения.
• Не пугайтесь пожарных тревог и систем пожаротушения: они часто срабатывают во время землетрясений, даже если в здании нет пожара.
• Если землетрясение застало вас вне помещения, отойдите как можно дальше от зданий, линий электропередач, деревьев и фонарей. Найдите безопасное место и оставайтесь на земле, пока толчки не прекратятся.
• Если землетрясение застало вас в транспортном средстве, немедленно остановитесь на обочине. Избегайте мостов, дорожных эстакад и линий электропередач. Пристегнитесь и не выходите из машины, пока толчки не прекратятся. Если вы находитесь в горной местности или неподалеку от ущелий, остерегайтесь падающих камней и схода селей.