Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Наука опотрясениях: катастрофа

05.05.2011 Наука и жизнь

Пейзаж побережья острова Хонсю по окончании землетрясения и цунами 11 марта. Среди разрушений и плывущего мусора не видно людей, но разумеется, что их в том месте большое количество, а шансов выжить у них мало.
Глубоко в море Глубина моря изменчива. Приходу цунами довольно часто предшествует отступление воды от берега.

Упругие деформации земной коры, предшествующие землетрясению, оставляют воду на месте, но глубина дна относительно уровня моря наряду с этим довольно часто изменяется. Мониторинг морской глубины осуществляется сетью особых устройств — мареографов, установленных как на берегу, так и на удалении от берега.
Тектоника в картинах

Карта сейсмического районирования ОСР-97D. Цветами продемонстрирована большая разрушительная сила землетрясений с периодом повторения порядка 10000 лет. Эта карта употребляется при постройке АЭС и других очень важных объектов.

Одним из проявлений земной активности являются вулканы (справа). Их извержения красочны и иногда разрушительны, но вот порождаемые ими сейсмические толчки, в большинстве случаев, не сильный и независимой угрозы не воображают.Наука опотрясениях: катастрофа
Одно из обычных последствий разрушительного землетрясения.

Эксперты оценили бы интенсивность встряски приблизительно в 10 баллов (по 12-балльной шкале).

Люди сталкивались с буйством земной тверди приблизительно с тех лет, в то время, когда спустились на эту твердь с деревьев. По всей видимости, к началу людской эры относятся и первые попытки растолковать природу землетрясений, в которых обильно фигурируют подземные всевышние, прочие псевдонимы и демоны тектонических перемещений. По мере того как предки обзаводились постоянным жильем с прилагаемыми к нему курятниками и крепостями, урон от сотрясений земли под ними становился больше, а желание задобрить Вулкана либо хотя бы угадать его немилость — посильнее.

Но, различные государства в древности сотрясались различными сущностями. Японская версия отводит ведущую роль живущим под почвой огромным сомам, каковые время от времени шевелятся. В марте 2011 года очередное рыбье буйство стало причиной сильнейшему землетрясению и цунами. К моменту написания этих строчков количество погибших и пропавших японцев уже перевалило за 30000 человек

Неустойчивая твердь

Земная кора находится в весьма медленном, но постоянном перемещении. Громадные блоки напирают друг на друга и деформируются. В то время, когда напряжения превышают предел прочности, деформация делается неупругой — земная твердь ломается, а пласты смещаются на протяжении разлома с упругой отдачей.

В первый раз эту теорию внес предложение около сотни лет назад американский геофизик Гарри Рейд, изучавший землетрясение 1906 года, полностью уничтожившее Сан-Франциско. С того времени учеными было предложено множество теорий, по-различному детализирующих движение событий, но первооснова осталась в общем той же.

Многообразие предположений, увы, не увеличивает количество знаний. Как мы знаем, что очаг (по-научному — гипоцентр) землетрясения представляет собой протяженную область, в которой и происходит разрушение горных пород с энерговыделением. Ее количества прямо связаны с размерами гипоцентра — чем он больше, тем сотрясения посильнее. Очаги разрушительных землетрясений простираются на сотни и десятки километров.

Так, очаг Камчатского землетрясения 1952 года имел длину около 500 км, а Суматранского, позвавшего в декабре 2004 года самое ужасное в новейшей истории цунами, — не меньше 1300 км.

Размеры гипоцентра зависят не только от накопленных в нем напряжений, но и от физической прочности горных пород. Любой отдельный пласт, появлявшийся в зоне разрушения, может как треснуть, увеличивая масштаб события, так и устоять. Конечный итог в итоге выясняется зависимым от множества невидимых с поверхности факторов.

Сейсмический климат

Сейсмическое районирование территории разрешает угадать силу вероятных в данном месте подземных толчков, пускай кроме того и без указания правильных места и времени. Взятую карту возможно сравнить с климатической, вот лишь вместо атмосферного климата на ней отображен сейсмический — оценка вероятной в данном месте силы землетрясения.

Исходной информацией помогают информацию о сейсмической активности в прошлом. К сожалению, история инструментальных наблюдений за сейсмическими процессами насчитывает немногим более ста лет, а во многих регионах — того меньше.

Некую помощь может оказать сбор данных из исторических источников: описаний кроме того древних авторов в большинстве случаев достаточно, дабы выяснить балльность землетрясения, потому, что соответствующие шкалы выстроены на базе бытовых последствий — разрушения строений, реакции людей и т. п. Но и этого, само собой разумеется, не хватает — человечество еще через чур молодо. В случае если в каком-то регионе за последние несколько тысяч лет не было десятибалльного землетрясения, это еще не означает, что оно не случится в том месте в следующем году. До тех пор пока речь заходит о рядовом малоэтажном постройке, с риском для того чтобы уровня возможно мириться, но размещение АЭС, нефтепроводов и других опасных объектов требует очевидно большей точности.

Неприятность выясняется решаемой, в случае если от отдельных землетрясений перейти к рассмотрению потока сейсмических событий, характеризующегося определенными закономерностями, а также повторяемостью и плотностью. В этом случае возможно установить зависимость периодичности землетрясений от их силы. Чем не сильный землетрясения, тем больше их количество.

Эта зависимость поддается анализу математическими способами, и, установив ее для какого-либо промежутка времени, пускай маленького, но обеспеченного инструментальными наблюдениями, возможно с достаточной надежностью экстраполировать движение событий через много а также тысячи лет. Вероятностный подход разрешает накладывать приемлемые по точности ограничения на масштабы будущих трагедий.

Как пример того, как это делается, возможно привести действующий на данный момент в Российской Федерации набор карт сейсмического районирования ОСР-97. При его составлении были по геологическим данным распознаны разломы — потенциальные источники землетрясений. Их сейсмическая активность была смоделирована с применением очень непростой математики.

Виртуальные потоки сейсмических событий были после этого сверены с действительностью. Оказавшиеся зависимости возможно было довольно с уверенностью экстраполировать в будущее. Итогом стала серия карт, показывающих большой балл событий, могущих повторяться на данной территории с периодичностью от 100 до 10000 лет.

Предвестники беды

Сейсмическое районирование позволяет осознать, где «подложить соломку». Но, дабы свести урон к минимуму, прекрасно бы знать место и время события совершенно верно — не считая оценки «климата» иметь и прогноз «погоды».

Самый впечатляющий кратковременный прогноз землетрясения был сделан в 1975 году в китайском городе Хайчен. Ученые, замечавшие за сейсмической активностью пара лет, заявили тревогу 4 февраля около 14 часов. Обитатели были выведены на улицы, а промышленные предприятия и магазины закрыты. Землетрясение с магнитудой 7,3 случилось в 19:36, город подвергся большим разрушениям, но человеческих жертв было мало.

Увы, данный пример до тех пор пока остается одним из весьма немногих.

Накапливающиеся в земной толще напряжения приводят к трансформациям ее особенностей, и их как правило в полной мере возможно «поймать» устройствами. Таких трансформаций — сейсмологи именуют их предвестниками — на сегодня известно пара сотен, и их список год за годом растет. Нарастающие напряжения почвы изменяют скорость упругих волн в них, электропроводность, уровень подземных вод и т. д.

Неприятность содержится в том, что предвестники капризны. Они ведут себя по-различному в различных регионах, представая перед исследователями в различных, подчас причудливых сочетаниях. Дабы с уверенностью сложить «мозаику», нужно знать правила ее составления, но всех данных у нас нет и не факт, что когда-то будет.

Изучения 1950 -1970-х продемонстрировали корреляцию содержания радона в подземных водах недалеко от Ташкента с сейсмической активностью. Содержание радона перед землетрясениями в радиусе до 100 км изменялось за 7−9 дней до толчка, сначала возрастая до максимума (за пять дней), а после этого понижаясь. Но подобные изучения в Киргизии и на Тянь-Шане устойчивой корреляции не продемонстрировали.

Упругие деформации земной коры приводят к довольно стремительному (годы и месяцы) трансформации высоты местности. Эти трансформации уже давно и надежно «ловятся». В начале 1970-х американские эксперты распознали поднятие поверхности около города Палмдейл в Калифорнии, стоящего прямо на разломе Сан-Андреас, которому штат обязан репутацией сейсмически неспокойного места. На попытки отследить развитие событий и своевременно предотвратить были брошены большие силы, деньги и оборудование.

К середине 1970-х подъем поверхности вырос до 35 см. Было отмечено кроме этого уменьшение скорости упругих волн в земной толще. Наблюдения за предвестниками длились много лет, стоили больших американских долларов, но трагедии не случилось, состояние местности неспешно возвратилось к норме.

Сейчас наметились новые подходы к прогнозированию, которые связаны с рассмотрением сейсмической активности на глобальном уровне. В частности, о прогностических удачах информировали камчатские сейсмологи, традиционно находящиеся на «переднем крае» науки. Но отношение к прогностике ученого мира в целом все же будет вернее охарактеризовать как осмотрительный скептицизм.

Схема распространения цунами в акватории Тихого океана

На картине цветом продемонстрирована высота расходящихся в различные стороны волн, порожденных землетрясением вблизи Японии. Отметим, что подземный толчок 11 марта обрушил на побережье Японии волну цунами, приведшую к смерти не меньше 20 000 человек, превращению слова и обширным разрушениям «Фукусима» в синоним Чернобыля.

Реагирование на цунами требует громадной оперативности. Скорость океанских волн измеряется километрами в час, а сейсмических — километрами в секунду. За счет этого появляется запас времени в 10 — 15 мин., за каковые необходимо оповестить обитателей угрожаемой территории.

Совокупность измерений

Масштабы происходящего характеризуются магнитудой — безразмерной величиной, определяющей отношение энергии землетрясения к некоему эталону. Шкала магнитуд — логарифмическая, изменение на единицу соответствует повышению колебаний вдесятеро и энергии — в 32 раза.

Разрушительными в большинстве случаев бывают землетрясения с магнитудой от шести и выше, но создаваемые ими опустошения зависят от множества факторов, начиная от расстояния до очага и заканчивая типом грунта на поверхности.

Хороший пример -Ташкентское землетрясение 1966 года с магнитудой «всего» 5,2.

Из-за того что очаг был всего в нескольких километрах под почвой, землетрясение в историческом центре города оказалось 9-балльным и стало причиной масштабным разрушениям.

Практические последствия для людей оцениваются по шкале интенсивности, калиброванной на базе поведения людей и уровня разрушений и животных.

По шкале MSK-64, используемой в Российской Федерации, большое землетрясение интенсивностью 12 баллов ведет к трансформации рельефа — горным обвалам, происхождению водопадов и озёр, больших трещин в грунтах и другим явлениям для того чтобы же масштаба. Будущее людских построек и довольно часто самих людей наряду с этим незавидна. Землетрясение интенсивностью в один балл обнаруживается лишь устройствами — люди его не чувствуют вовсе.

Между максимумом и минимумом находятся еще десять уровней интенсивности.

Статья размещена в издании «Популярная механика» (№103, май 2011).

Случайные записи:

Наука катастроф. Поезда. 2006г., документальный


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,