Впервые научную теорию происхождения землетрясений выдвинул в середине XVIII века англиканский священник из Йоркшира Джордж Митчелл. К слову, он ещё и предсказал теоретически существование чёрных дыр, но об этом как-нибудь в другой раз.
В ноябре 1755 года страшное землетрясение разрушило Лиссабон, погибло 60 тыс. человек, но многие и выжили. Маркиз Помбала, тогдашний премьер-министр Португалии распорядился собрать свидетельства очевидцев о ходе катастрофы. У Митчелла была возможность изучит эти записи и он попытался воссоздать всю картину через призму ньютоновой механики. Он пришёл к выводу, что землетрясения — это волны, вызванные движением пород и предположил, что местоположение центра землетрясения можно вычислить, сопоставляя данных о времени прибытия волн.
С тех пор человечество добилось немалых успехов в понимании природы землетрясений, но его успехи в предсказании и предотвращении катастрофы остаются очень скромными. С 1980 г. по 2012 г. включительно от последствий землетрясений погибло около миллиона человек. О недавнем бедствии в Турции, я думаю, никому напоминать не надо.
Некоторого прогресса в этом вопросе удалось достигнуть собирая данные о микротолчках с помощью сети сейсмических станций, но точность таких предсказаний оставляют желать лучшего. Можно установить высокую вероятность землетрясения в том или ином районе и настоять на эвакуации большого промышленного города, а катастрофа возьмёт и не произойдёт или произойдёт совсем в другом месте. А город уже эвакуировали, понесли большие убытки и виноват в этом окажется сейсмолог.
В 2009 году группа итальянских сейсмологов решила не связываться и, имея на руках прогноз, который посчитали недостоверным, не настояла на эвакуации города Л’Акуилы . Но на этот раз беда случилась, погибло 309 человек, 1200 получили ранения. Сейсмологи предстали перед судом, получили по шесть лет, но апелляционный суд это решение отменил.
Неожиданно признаки, которые могут давать более точные прогнозы обнаружились в ионосфере. Верхний слой атмосферы Земли (её ионосфера) состоит из смеси нейтральных атомов, положительно заряженных ионов и отрицательно заряженных свободных электронов. Число ионов приблизительно равно числу свободных электронов, смесь тех и других называется квазинейтральной плазмой. По степени концентрации заряженных частиц в ионосфере выделяют несколько слоев. Слой D расположен на высоте 60–90 км, слой E — на высоте 90–120 км. То, что расположено выше, называют областью F, и там, в свою очередь, выделяют несколько слоев. Максимум ионообразования достигается на высотах 150–200 км. Но ионы живут довольно долго, плазма имеет свойство расползаться вверх и вниз от области максимума. Из-за этого максимальная концентрация электронов и ионов в области F находится на высотах 250–400 км. В дневное время также наблюдается образование «ступеньки» в распределении электронной концентрации, вызванной мощным солнечным ультрафиолетовым излучением. Область этой ступеньки называют слоем F1 (150–200 км). Она заметно влияет на распространение коротких радиоволн. Выше лежащую часть области F называют слоем F2. Здесь плотность заряженных частиц достигает своего максимума. Именно наблюдения за слоем F2 дают ученым возможность предсказывать поведение тектонических сил при помощи спутниковых систем GPS и ГЛОНАСС.
Концентрация свободных электронов — величина непостоянная. В определенных пределах она колеблется под воздействием самых разнообразных факторов. Однако в ходе изучения ионосферы было замечено, что крупным землетрясениям предшествовали довольно специфические изменения этой величины. Причем происходили они не где-нибудь, а в слое F2 вблизи от эпицентра землетрясений.
Скажем, за несколько дней до 21 сентября 2004 г., когда произошло землетрясение в Калининграде, спутники системы GPS показали, что с 16 по 18 сентября 2004 г. (за 3–5 дней до землетрясения) начинается общий рост максимальной электронной концентрации слоя F2 ионосферы. Начиная с утренних часов 19 сентября 2004 г., за два дня до землетрясения, выявлен резкий спад (~ в 1,7 раза) электронной концентрации по сравнению с аналогичным временем 18 сентября 2004 г. Этот спад сменяется резким подъемом максимума 20 сентября 2004 г. (за день до землетрясения). При этом сейсмическая и геомагнитная обстановка в этом районе накануне события выглядела спокойной, заметных подземных толчков не наблюдалось.
Природа этого явления до конца непонятна, но эмпирические данные позволяют уточнять сейсмические прогнозы, а со временем, вероятно, подоспеет и более совершенная теория.
Автор: Наталья Беспалова
Канал нуждается в поддержке. Поддержать можно тут.
Читателям, интересующимся историей техники, Кот рекомендует канал Сергея Мороза.
