Человечество сделало настолько большой шаг вперед в техническом прогрессе, что иногда кажется, что мы приручили матушку-природу. Тем не менее, иногда он ставит нас на место, напоминая нам, кто держит бразды правления. Землетрясения – один из самых разрушительных катаклизмов, демонстрирующих наше бессилие перед силами природы. Мы не в силах им противостоять, но можем ли мы предсказать землетрясения и подготовиться к ним? В этой статье вы узнаете больше о методах прогнозирования этих экологических опасностей и определите, почему этот процесс так сложен.
Что такое землетрясения и как они происходят?
Землетрясения — это толчки или вибрации на поверхности Земли, которые происходят в результате внезапных сдвигов тектонических плит и разрывов земной коры или верхней мантии.
Представьте себе земную кору в виде гигантской мозаики тектонических плит, которые постоянно «плавают» на вершине мантии, вязкого слоя под корой. Движение плиты приводится в движение конвекционными потоками в мантии, которые напоминают движение воды в кипящем чайнике.
Плиты могут сталкиваться, расходиться или скользить друг мимо друга. В результате этого взаимодействия на их краях накапливается огромное напряжение. Когда напряжение превышает внутреннюю прочность горных пород, происходит резкий разрыв – землетрясение. Энергия, генерируемая в очаге или гипоцентре (точке внутри Земли, где начинается землетрясение), высвобождается наружу и распространяется из эпицентра (точки на поверхности Земли над очагом) в виде сейсмических волн, которые заставляют поверхность Земли вибрировать.
Как измерить землетрясения?
Сейсмографы оценивают силу землетрясения по двум основным параметрам: магнитуде, которая измеряет количество энергии, выделяемой в эпицентре, и интенсивности, характеризующей воздействие на поверхность Земли, людей, здания и окружающую природу.
В Европе и США чаще всего используют две шкалы интенсивности: EMS-98 и модифицированную шкалу Меркалли (MMI). Обе шкалы имеют 12 уровней и описывают повреждения следующим образом:
1 балл — Не ощущается людьми, фиксируется только приборами. Магнитуда ниже 1.0.
2 балла — Ощущается немногими в состоянии покоя на верхних этажах зданий. Магнитуда от 1.0 до 2.0.
3 балла — Слабая дрожь, заметная нескольким людям в помещении. Магнитуда от 2.0 до 3.0.
4 балла — Качаются подвешенные предметы, гремит стекло. Ощущается многими. Магнитуда от 3.0 до 4.0.
5 баллов — Качаются люстры, просыпаются люди. Трещины на окнах и штукатурке. Магнитуда от 4.0 до 5.0.
6 баллов — Мелкие трещины в штукатурке, осыпающиеся мелкие кусочки. Ощущаются всеми. Магнитуда от 5.0 до 6.0.
7 баллов — Трещины в стенах, пробитые дымоходы. Магнитуда от 6.0 до 7.0.
8 баллов — Большие трещины в стенах, обвалы уступов и дымоходов. Оползни и трещины на склонах. Магнитуда от 7.0 до 8.0.
9 баллов — Разрушения зданий: стены, перегородки и крыши повреждены. Обвалы, камнепады, оползни. Разрывы трубопроводов. Магнитуда от 8.0 до 9.0.
10 баллов — Полное разрушение зданий. Рельсы деформированы. Оползни и камнепады. Трещины в земле. Магнитуда от 9.0 и выше.
11 баллов — Многочисленные трещины на поверхности земли, крупные оползни. Разрушение зданий. Магнитуда выше 9.0.
12 баллов — Масштабные изменения рельефа, огромные оползни и камнепады. Тотальное разрушение зданий. Магнитуда выше 9.0.
Можно ли предсказать землетрясения заранее?
Как измеряют землетрясения: от ощущений до сложных приборов
Землетрясения, эти грозные проявления силы природы, издавна пугали и восхищали человечество. Но как мы узнаем, насколько сильным было землетрясение? Как ученые измеряют эту мощь? Ответ кроется в сочетании ощущений, наблюдений и, конечно же, сложных приборов.
1. Ощущения и наблюдения: шкала Меркалли
Самый простой и древний способ "измерить" землетрясение - это почувствовать его самому и оценить последствия. Именно на этом принципе основана шкала Меркалли. Она описывает интенсивность землетрясения, основываясь на том, как его ощущали люди, какие повреждения были нанесены зданиям и объектам инфраструктуры.
Пример: Землетрясение интенсивностью III по шкале Меркалли может ощущаться как вибрация, проезжающий грузовик. А землетрясение интенсивностью IX может привести к обрушению зданий и панике.
Шкала Меркалли полезна для понимания воздействия землетрясения на конкретной территории, но она субъективна и зависит от плотности населения, качества строительства и других факторов.
2. Сейсмографы: точные измерения силы толчков
Для более точного и объективного измерения землетрясений используются сейсмографы. Это приборы, которые регистрируют колебания земной поверхности. Современные сейсмографы - это высокочувствительные электронные устройства, способные фиксировать даже самые слабые толчки.
Как это работает: Сейсмограф состоит из инерционной массы (например, маятника) и устройства, регистрирующего ее движение относительно земной поверхности. Когда происходит землетрясение, земная поверхность начинает колебаться, а инерционная масса остается относительно неподвижной. Это относительное движение регистрируется и преобразуется в сейсмограмму - график колебаний.
3. Шкала Рихтера: магнитуда землетрясения
На основе данных, полученных с сейсмографов, рассчитывается магнитуда землетрясения. Самая известная шкала для этого - шкала Рихтера. Она была разработана в 1935 году и позволяет оценить энергию, высвобожденную при землетрясении.
Важно понимать: Шкала Рихтера логарифмическая. Это значит, что увеличение магнитуды на 1 единицу соответствует увеличению амплитуды колебаний в 10 раз и увеличению энергии примерно в 32 раза. Например, землетрясение магнитудой 6 высвобождает в 32 раза больше энергии, чем землетрясение магнитудой 5.
4. Шкала моментной магнитуды (Mw): современный стандарт
Шкала Рихтера хорошо работает для землетрясений небольшой и средней силы, но для очень мощных землетрясений она может давать неточные результаты. Поэтому сейчас чаще используется шкала моментной магнитуды (Mw). Она основана на более сложных расчетах, учитывающих размер разрыва в земной коре и смещение пород.
Преимущества Mw: Шкала Mw более точно отражает энергию, высвобожденную при мощных землетрясениях, и позволяет сравнивать землетрясения разной силы и глубины.
Измерение землетрясений - это сложный процесс, включающий в себя как субъективные оценки, так и точные инструментальные измерения. Шкала Меркалли помогает понять воздействие землетрясения на людей и инфраструктуру, а сейсмографы и шкалы Рихтера и Mw позволяют оценить его силу и энергию. Благодаря этим методам ученые могут лучше понимать природу землетрясений, прогнозировать их последствия и разрабатывать меры по снижению рисков.
Как японцы предсказывают землетрясения?
Землетрясения – обычное явление для жителей Японских островов. В среднем в Японии происходит около 1500 подземных толчков в год, и около 20-30 из них достигают магнитуды 6 и выше. Чтобы свести к минимуму число жертв и разрушений, Япония разработала комплексные методы прогнозирования землетрясений, подразделяющиеся на краткосрочные и долгосрочные.
Краткосрочный прогноз землетрясений
Краткосрочный прогноз землетрясений – это попытка предсказать сейсмическое событие на короткий период, от нескольких часов до нескольких дней.
Геофизические наблюдения
Эти предвестники не являются однозначными и могут быть вызваны другими факторами, но их мониторинг часто полезен для прогнозирования землетрясений.
- Измерение уровня грунтовых вод: колебания уровня воды в скважинах могут быть вызваны деформацией земной коры перед землетрясением.
- Мониторинг выбросов радона: радон — это радиоактивный газ, который может быть выброшен из земной коры перед землетрясением.
- Измерение ЭМП (электромагнитного поля): некоторые исследования обнаружили связь между изменениями электромагнитного поля Земли и приближением землетрясений.
- Мониторинг поведения животных: считается, что животные могут чувствовать приближение землетрясений, хотя это не было научно доказано. Тем не менее, неоднократно отмечалось, что животные ведут себя странно перед толчком.
Например, в 1975 году, за несколько недель до разрушительного землетрясения, жители китайского города Хайчэн заметили множество змей, покидающих свои норы, несмотря на то, что была зима и животные должны были впадать в спячку. Также сообщалось о странном поведении крыс, птиц и домашнего скота. А накануне землетрясения в Индийском океане в 2004 году слоны в национальном парке Шри-Ланки стали беспокойными и перебрались на возвышенности.
Сейсмические наблюдения
Более 4200 сейсмометров, расположенных по всей Японии, фиксируют даже малейшие колебания земной коры, что позволяет быстро определить местоположение, глубину и силу землетрясения. Полученные данные отправляются в Японское метеорологическое агентство (JMA) в режиме реального времени.
Метеорологи также постоянно анализируют различные типы сейсмических волн (P – первичные, S – вторичные), чтобы определить характеристики землетрясения и его возможную разрушительную силу.
Система раннего предупреждения о землетрясениях (EEW)
Если землетрясение достаточно сильное и представляет угрозу, система автоматически формирует предупреждения, распространяемые по различным каналам:
- Сирены: сирены и громкоговорители гражданской обороны используются в городах и поселках.
- Телевидение и радио: предупреждения транслируются по телевидению и радио.
- Мобильные телефоны: SMS-сообщения или push-уведомления отправляются на мобильные телефоны граждан.
- Интернет: Информация о землетрясении публикуется в социальных сетях и на специализированных сайтах.
Система оповещения в Японии является одной из самых передовых в мире, за ней следуют ShakeAlert (США) и SASMEX (Мексика). Однако, несмотря на большой потенциал для спасения жизней, такой быстрый прогноз землетрясений имеет и существенный недостаток. Даже если опасность прогнозируется, может быть очень мало времени (от нескольких минут до секунд) для эвакуации и других мер безопасности.
Долгосрочный прогноз землетрясений
Этот метод предполагает определение вероятности возникновения землетрясений в том или ином регионе в течение длительного периода, от нескольких лет до десятилетий. Как составляется прогноз?
Анализ исторических данных
- Каталогизация землетрясений: Япония веками хранила подробные каталоги землетрясений. Изучение этих данных может помочь выявить закономерности в сейсмической активности и оценить вероятность будущих подземных толчков.
- Палеосейсмология: изучение геологических отложений дает информацию о древних землетрясениях, произошедших тысячи лет назад.
- Геологические исследования: включают в себя изучение разломов в земной коре, а также определение их активности и потенциала для возникновения сильных землетрясений.
GPS мониторинг
Разветвленная сеть GPS-станций позволяет отслеживать деформации земной поверхности. На основе данных, полученных со спутников, каждая станция с высокой точностью определяет свои координаты (широту, долготу и высоту). Изменение этих координат может свидетельствовать о смещениях поверхности Земли, вызванных тектоническими возмущениями.
Чем полезны долгосрочные прогнозы землетрясений?
Несмотря на свою ограниченную точность, долгосрочное прогнозирование землетрясений позволяет более тщательно подготовиться к стихийным бедствиям и минимизировать их последствия.
Вот его основные преимущества:
- Сейсмостойкое строительство: выявление сейсмически опасных зон позволяет разработать строительные нормы с учетом потенциальной силы землетрясений. Это помогает снизить риск обрушения зданий.
- Зонирование: помогает спланировать размещение объектов критической инфраструктуры (больниц, электростанций) в более безопасных местах.
- Системы предупреждения: долгосрочные прогнозы оказываются полезными для выявления регионов, где необходимо развернуть системы раннего предупреждения о землетрясениях.
- Готовность к землетрясениям: позволяет проводить обучение населения по сейсмической безопасности и учениям по эвакуации.
- Страхование: страховые компании используют данные долгосрочного прогноза для оценки рисков и формулирования специальных страховых тарифов.
Благодаря прогнозированию Япония добилась значительного прогресса в защите своего населения от землетрясений. Количество жертв ежегодно уменьшается, и статистика доказывает этот факт. Если в 1923 году Великое землетрясение Канто, силой 7,9 балла по шкале Рихтера, унесло жизни свыше 140 000 человек, то Великое восточно-японское землетрясение 2011 года привело к значительно меньшему количеству жертв (около 20 000 человек), несмотря на свою большую магнитуду в 9 баллов. Что касается жертв вызванных ими землетрясений и цунами за последние 10 лет, то число погибших сейчас измеряется не сотнями людей, а тысячами.
Япония продолжает совершенствовать свои методы прогнозирования землетрясений и предлагает поделиться этим опытом с другими странами, расположенными в сейсмически активных зонах.
Как прогнозировать землетрясения в вашем районе?
Что вы можете сделать в вашем районе:
Хотя вы не можете предсказать землетрясение, вы можете подготовиться к нему и повысить свою безопасность:
- Узнайте, находится ли ваш район в зоне сейсмической активности. Информацию можно найти на сайтах местных органов власти или геологических служб.
- Ознакомьтесь с рекомендациями по поведению во время землетрясения. Запомните правило "Упасть, укрыться, держаться".
- Соберите аварийный комплект: В него должны входить вода, еда, аптечка, фонарик, радиоприемник и другие необходимые вещи.
- Укрепите свой дом: Проверьте состояние фундамента, стен и крыши. Закрепите тяжелую мебель и предметы, которые могут упасть.
- Обсудите с семьей план действий в случае землетрясения. Определите место встречи после землетрясения.
Важно помнить:
- Не доверяйте непроверенным источникам информации о прогнозах землетрясений. Официальные предупреждения будут распространяться через местные органы власти и СМИ.
- Будьте бдительны и готовы к землетрясению, но не паникуйте.
Помните: землетрясения могут произойти где угодно, даже в районах с низким уровнем риска. Быть готовым заранее — лучший способ снизить риски.
Можем ли мы точно предсказать землетрясения в будущем?
Авторитетные мнения на этот счет разделились. Некоторые ученые считают, что в ближайшие десятилетия мы сможем создать краткосрочные системы прогнозирования землетрясений, которые будут предупреждать о подземных толчках за несколько часов или даже дней. Другие настроены более скептически и признают, что вопрос «Можно ли точно предсказать землетрясения?» останется без ответа еще очень долго.
Как бы то ни было, исследования в области прогнозирования землетрясений продолжаются, и каждый новый шаг в этом направлении приближает нас к пониманию этого сложного и опасного природного явления.