Землетрясения достигают иногда неистовой силы, и до сих пор не удается предсказать, когда и где они возникнут. Они так часто заставляли человека чувствовать себя беспомощным, что он стал постоянно бояться землетрясений. Во многих странах народная легенда связывает их с буйством гигантских чудищ, держащих на себе Землю.

Первые систематические и свободные от мистики представления о землетрясениях возникли в Греции. Жители ее часто были свидетелями извержения вулканов в Эгейском море и страдали от землетрясений, происходивших на берегах Средиземного моря и иногда сопровождавшихся «приливными» волнами (цунами). Многие древнегреческие философы предлагали для этих природных явлений физические объяснения. Например, Страбон заметил, что землетрясения чаще происходят на побережье, чем вдали от моря. Он, как и Аристотель, считал, что землетрясения вызываются сильнейшими подземными ветрами, воспламеняющими горючие вещества.

В начале нашего века во многих местах земного шара были созданы сейсмические станции. На них постоянно работают чувствительные сейсмографы, которые регистрируют слабые сейсмические волны, возникающие при удаленных землетрясениях. Например, Сан-Францисское землетрясение 1906 г. было отчетливо записано десятками станций в целом ряде стран за пределами США, в том числе в Японии, Италии и Германии.

Значение этой развернутой по всему миру сети сейсмографов состояло в том, что документация землетрясений уже больше не ограничивалась рассказами о субъективных ощущениях и визуально наблюдавшихся эффектах. Была разработана программа международного сотрудничества, которая предусматривала обмен записями землетрясений, что помогало бы точно определять местоположение очагов. Впервые возникла статистика времени возникновения землетрясений и их географического распределения.

Слово «цунами» произошло из японского языка и означает «гигантская волна в гавани». Возникают цунами на поверхности океана в результате извержения подводных вулканов или землетрясений. Водные массы начинают раскачиваться и постепенно приходят в медленное, но несущее в себе огромную энергию движение, которое из центра распространяется во все стороны. Длина волны, т.е. расстояние от одной водяной горы до другой, составляет от 150 до 600 км. До тех пор пока сейсмические волны имеют под собой большую глубину, их высота не превышает одного метра и они вполне безобидны. Чудовищная сила цунами обнаруживается лишь у берегов. Там волны замедляют свое движение, вода вздымается на невероятную высоту; чем круче берег, тем выше волны. Как при сильном отливе, вода сначала откатывается от берега, обнажая дно на целые километры. Затем приливает вновь уже за считанные минуты. Высота волн может достигать 60 метров, и несутся они на берег со скоростью 90 км/ч, все сметая на своем пути.

В дальнейшем возможность определять с одинаковой точностью местоположение землетрясений умеренной силы в любом районе земной поверхности сильно возросла в результате создания - по инициативе США - измерительного комплекса, названного Мировой сетью стандартизированных сейсмических станций (WWWSSN - World Standardized Seismograph Network).

Интенсивность землетрясения - на поверхности земли измеряется в баллах. В нашей стране принята международная М8К-64 (шкала Медведева, Шпонхойтера, Карника), в соответствии с которой землетрясения подразделяются по силе толчков на поверхности земли на 12 баллов. Условно их можно разделить на слабые (1-4 балла), сильные (5-8 баллов) и сильнейшие, или разрушительные (8 баллов и выше).

При 3-балльном землетрясении колебания отмечаются немногими людьми и только в помещении; при 5-ти балльном -- качаются висячие предметы и все, находящиеся в помещении отмечают толчки; при 6-балльном - появляются повреждения в зданиях; при 8-балльном - возникают трещины в стенах зданий, обваливаются карнизы и трубы; 10-балльное землетрясение сопровождается всеобщим уничтожением зданий и нарушением поверхности земли. В зависимости от силы подземных толчков могут разрушаться целые поселки и города.

1.2 Глубина очагов землетрясения

Землетрясение - это просто колебание грунта. Волны, которые вызывают землетрясение, называются сейсмическими волнами; подобно звуковым волнам, расходящимся от гонга при ударе по нему, сейсмические волны также излучаются из некоторого источника энергии, находящегося где-то в верхних слоях Земли. Хотя источник естественных землетрясений занимает некоторый объем горных пород, часто его удобно определять как точку, из которой расходятся сейсмические волны. Эту точку называют фокусом землетрясения. При естественных землетрясениях она, конечно, находится на некоторой глубине под земной поверхностью. При искусственных землетрясениях, таких как подземные ядерные взрывы, фокус расположен близко к поверхности. Точку на земной поверхности, расположенную непосредственно над фокусом землетрясения, называют эпицентром землетрясения.

Насколько глубоко в теле Земли находятся гипоцентры землетрясений? Одним из первых поразительных открытий, сделанных сейсмологами, было то, что, хотя фокусы многих землетрясений расположены на небольшой глубине, в некоторых районах их глубина составляет сотни километров. К таким районам относятся южноамериканские Анды, острова Тонга, Самоа, Новые Гебриды, Японское море, Индонезия, Антильские острова в Карибском море; во всех этих районах имеются глубоководные океанические желоба. В среднем частота землетрясений здесь резко убывает на глубинах более 200 км, но некоторые фокусы достигают даже глубин 700 км. Землетрясение, возникающие на глубинах от 70 до 300 км, весьма произвольно относят к категории промежуточных, а те, которые возникают на еще большей глубине, называют глубокофокусными. Промежуточные и глубокофокусные землетрясения происходят также и далеко от Тихоокеанского района: в Гиндукуше, Румынии, Эгейском море и под территорией Испании.

Мелкофокусные толчки - это те, очаги которых расположены непосредственно под земной поверхностью. Именно мелкофокусные землетрясения вызывают самые большие разрушения, и в общей сумме энергии, выделяющейся во всем мире во время землетрясений, вклад их составляет 3/4. В Калифорнии, например, все известные до сих пор землетрясения были мелкофокусными.

В большинстве случаев после умеренных или сильных мелкофокусных землетрясений в той же местности в течение нескольких часов, а то и нескольких месяцев отмечаются многочисленные землетрясения меньшей силы. Они называются афтершоками, и их число при действительно крупном землетрясении бывает иногда чрезвычайно большим.

Некоторым землетрясениям предшествуют предварительные толчки из той же очаговой области - форшоки; предполагается, что их можно использовать для предсказания главного толчка.

1.3 Типы землетрясений

Еще не так давно было широко распространено мнение, что причины землетрясений будут скрыты во мраке неизвестности, поскольку они возникают на глубинах, слишком далеких от сферы человеческих наблюдений.

Сегодня мы можем объяснить природу землетрясений и большую часть их видимых свойств с позиции физической теории. Согласно современным взглядам, землетрясения отражают процесс постоянного геологического преобразования нашей планеты. Рассмотрим теперь принятую в наше время теорию происхождения землетрясений и то, как она помогает нам глубже понять их природу и даже предсказывать их.

Первый шаг к восприятию новых взглядов заключается в признании тесной связи в расположении тех районов земного шара, которые наиболее подвержены землетрясениям, и геологически новых и активных областей Земли. Большинство землетрясений возникает на окраинах плит: поэтому мы делаем вывод, что те же глобальные геологические, или тектонические, силы, которые создают горы, рифтовые долины, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба, те же самые силы представляют собой и первичную причину сильнейших землетрясений. Природа этих глобальных сил в настоящее время еще не совсем ясна, но несомненно, что их появление обусловлено температурными неоднородностями в теле Земли -неоднородностями, возникающими благодаря потере тепла путем излучения в окружающее пространство, с одной стороны, и благодаря добавлению тепла от распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах, - с другой.

Полезно ввести квалификацию землетрясений по способу их образования. Больше всех распространены тектонические землетрясения. Они возникают, когда в горных породах под действием тех или иных геологических сил происходит разрыв. Тектонические землетрясения имеют важное научное значение для познания недр Земли и громадное практическое значение для человеческого общества, поскольку они представляют собой самое опасное природное явление.

Однако землетрясения возникают и от других причин. Подземные толчки другого типа сопровождают вулканические извержения. И в наше время многие люди все еще считают, что землетрясения связаны главным образом с вулканической деятельностью. Эта идея восходит к древнегреческим философам, которые обратили внимание на широкое распространение землетрясений и вулканов во многих районах Средиземноморья. Сегодня мы также выделяем вулканические землетрясения - те, которые происходят в сочетании с вулканической деятельностью, но считаем что как извержения вулканов, так и землетрясения являются результатом действия тектонических сил на горные породы, и они не обязательно возникают вместе.

Третью категорию образуют обвальные землетрясения. Это небольшие землетрясения, возникающие в районах, где есть подземные пустоты и горные выработки. Непосредственная причина колебаний грунта заключается при этом в обрушении кровли шахты или пещеры. Часто наблюдаемая разновидность этого явления - так называемые «горные удары». Они случаются, когда напряжения, возникающие вокруг горной выработки, заставляют большие массы горных пород резко, со взрывом, отделяться от ее забоя, возбуждающая сейсмические волны. Горные удары наблюдались, например, в Канаде; особенно часто они отмечаются в Южной Африке.

Большой интерес вызывает разновидность обвальных землетрясений, возникающих иногда при развитии крупных оползней. Например, в результате гигантского оползня, образовавшегося 25 апреля 1974 г. на реке Мантаро в Перу, возникли сейсмические волны, эквивалентные землетрясению умеренной силы.

Последний тип землетрясений - это искусственные, производимые человеком взрывные землетрясения, возникающие при обычных или ядерных взрывах. Подземные ядерные взрывы, производившиеся в течение последних десятилетий на ряде испытательных полигонов в разных местах земного шара, вызвали довольно значительные землетрясения. Когда в скважине глубоко под землей взрывается ядерное устройство, высвобождается огромное количество ядерной энергии. За миллионные доли секунды давление там подскакивает до величин, в тысячи раз превышающих атмосферное давление, а температура увеличивается в этом месте на миллионы градусов. Окружающие породы испаряются, образуя сферическую полость диаметром во много метров. Полость разрастается, пока кипящая порода испаряется с ее поверхности, а породы вокруг полости под действием ударной волны пронизываются мельчайшими трещинами.

За пределами этой трещиноватой зоны, размеры которой измеряются иногда сотнями метров, сжатие в горных породах приводят к возникновению сейсмических волн, распространяющихся во всех направлениях. Когда первая сейсмическая волна сжатия достигает поверхности, грунт выгибается вверх и, если энергия волны достаточно велика, может произойти выброс поверхностных и коренных пород в воздух образованием воронки. Если скважина глубокая, то поверхность только слегка растрескается и порода на мгновение поднимется, чтобы затем снова рухнуть на подстилающие слои.

Некоторые подземные ядерные взрывы были настолько сильны, что распространившиеся от них сейсмические волны прошли через внутренние области Земли и были записаны на дальних сейсмических станциях с амплитудой, эквивалентной волнам землетрясений с магнитурой 7 по шкале Рихтера. В некоторых случаях эти волны поколебали здания в отдаленных городах.

1.4 Признаки готовящегося землетрясения

Прежде всего, особый интерес сейсмологов привлекают предвестниковые изменения скорости продольных сейсмических, волн, поскольку сейсмологические станции специально сконструированы так, чтобы точно отмечать время прихода волн.

Второй из параметров, которые могут быть использованы для прогноза, - это изменение уровня земной поверхности, например наклон поверхности грунта в сейсмических районах.

Третий параметр - выделение инертного газа радона в атмосферу вдоль зон активных разломов, особенно из глубоких скважин.

Четвертый параметр, привлекающий большое внимание, электропроводимость пород в зоне подготовки землетрясения. Из лабораторных экспериментов, проведенных на образцах горных пород, известно, что электрическое сопротивление водонасыщенной породы, например, гранита, резко меняется перед тем, как порода начинает разрушаться под действием высокого давления.

Пятый параметр - вариации уровня сейсмической активности. По этому параметру имеется больше сведений, чем по четырем другим, но полученные до сих пор результаты не позволяют сделать определенных выводов. Регистрируются сильные изменения нормального фона сейсмической активности - обычно это увеличение частоты слабых землетрясений.

Рассмотрим эти пять стадий. Первая стадия состоит в медленном накоплении упругой деформации благодаря действию главных тектонических сил. В течение этого периода все сейсмические параметры характеризуются нормальными значениями. На второй стадии в коровых породах зон разлома развиваются трещины что приводит к общему возрастанию объема - к дилатансии. Когда открываются трещины, скорость продольных волн, проходящих через такую раздувающуюся область, падает, дневная поверхность при этом воздымается, выделяется газ радон, уменьшается электрическое сопротивление может измениться частота микроземлетрясений, отмечаемых на данной площади. На третьей стадии происходит диффузия воды из окружающих пород в поры и микротрещины, что создаете условия неустойчивости. По мере заполнения трещин водой скорость проходящих через данный район Р-волн начинает снова возрастать, поднятие поверхности грунта прекращается, выделение радона из свежих трещин затухает, а электрическое сопротивление продолжает уменьшаться. Четвертая стадия соответствует моменту самого землетрясения, после чего сразу наступает пятая стадия, когда на площади возникают многочисленные афтершоки.

Давид ,
ученик 10-го класса, МОУ СОШ № 26, г. Владикавказ, РСО–Алания

Землетрясения и их прогнозирование

1. Введение

Объект исследования – геофизические процессы, предшествующие и сопровождающие землетрясения.

Задача – рассмотреть причины сложного природного явления, а также способы его регистрации и перспективы прогнозирования с целью создания соответствующей аппаратуры.

Землетрясения – одно из проявлений геологической жизни Земли. Это «пульс» нашей планеты, а для людей – одна из страшных природных катастроф. Сейсмографы улавливают более 100 000 землетрясений в год. Из них около 100 можно отнести к разрушительным. Вот некоторые интересные исторические свидетельства :

• 868 и 876 гг., Византия – землетрясения длительностью по 40 дней;
• 1000 г., 29 марта – сильное землетрясение на всём земном шаре;
• 1101 г., Киев, Владимир – «…едва церкви устояли, а вреда много учинилось. Кресты с церквей попадали»;
• 1109 г., 2 февраля, Новгород – «…стресеся земля»;
• 1117 г., 16 сентября, Киевская Русь – сильное землетрясение;
• 1188 г., 15 сентября, Русь – землетрясение «сотрясе землю»;
• 1446 г., Москва – «…тоя же осени октября 1 день, в 6 час нощи той, потрясеся град Москва. Кремль и посады поколебашися»; аналогично в 1471 г.;
• 1525 г., Венгрия – «…в землю провалились дома и церкви»;
• 1595 г., Нижний Новгород – «…во полуденное время прииде шум велик, яко земли поколебаша, и разседеся земля… И церковь, и келии, ограда и житницы и двор конюшенный все погибаша, един только столб остался алтарной»;
• 1751 г., Финляндия – серия землетрясений с октября по декабрь, некоторые сопровождались шумом;
• 1771 г., Кавказ – «землетрясение близ горы Бештау… провалилась часть горы Машук»;
• 1785 г., 12–13 февраля, Моздок – первое землетрясение сопровождалось подземным гулом, второе – волнением воды в Тереке (землетрясения ощущались до Кизляра);
• 1798 г., Пермь, Екатеринбург, Верхотурье – 8 мая был сильный ливень, через 2 дня – гроза, ливень и град, 11 мая температура опустилась ниже нуля, в ночь на 12 мая выпал снег. В тот же день послышался глухой шум землетрясения. При этом дул сильный ветер, шёл снег и было очень холодно;
• 1809 г., 26 февраля, Вятская губерния – в самой Вятке два таких удара, что «все дома затряслись и затрещали», но ущерба не было;
• 1814 г., Таганрог, Азовское море – «28 апреля около 2 часов пополудни при тихой погоде послышался вдруг в море гром и затем на расстоянии около 400 метров от берега показалось из воды пламя, окружённое облаками дыма и сопровождаемое неумолкающим гулом, похожим на пушечные выстрелы. Огромные массы земли и камней выбрасывались с силой до самого вечера, когда увидели небольшой островок, извергавший через множество отверстий горную смолу»;
• 1817 г., Таманский полуостров – «посреди озера… появился новый курган»;
• 1832 г., 17 марта, Тифлис – землетрясению предшествовал сильный порывистый ветер, продолжавшийся трое суток;
• 1841 г., Нижний Тагил – были слышны подземные толчки и гул, небо в течение ночи озарялось разноцветным пламенем;
• 1851 г. 28 июля, Кутаисская губерния – вслед за землетрясением разразилась сильная гроза с дождём, шедшим почти всю ночь;
• 1856 г., 1 февраля, Гори – землетрясение, а ночью была буря;
• 1873 г., 9 февраля, Кола – в 4 часа раздался подземный удар и произошло землетрясение. «Дома шатались и утварь падала». Погода стояла тихая. Вдруг внезапно «сделалось темно», потом на восточной стороне неба появился огромный тёмно-багровый шар, который затем скрылся на западе. В этот момент раздался удар.
• 1883 г. – выдающаяся эпоха по сейсмическим и вулканическим явлениям на нашей планете (353 землетрясения).

2. Возникновение условий для землетрясений

Земная кора – самая верхняя часть литосферы. Теория литосферных плит и дрейфа материков создана в начале ХХ в. немецким учёным А. Вегенером. Согласно теории, кора вместе с частью верхней мантии разбита сложной сетью глубоких трещин, делящих литосферу на 7 больших плит и десятки плит поменьше. Плиты лежат на сравнительно мягком и пластичном слое мантии, скользя по которому друг относительно друга, соседние плиты могут сближаться и расходиться.

Подавляющая часть землетрясений (более 85%) происходит в условиях обстановки сжатия, и только 15% – в обстановке растяжения. Поддвигание мобильной Малоазиатской микроплиты под более стабильную Скифскую со скоростью примерно 3,5 см/год приводит к вздыманию по сей день горных систем Кавказа. Землетрясение – это мгновенное высвобождение энергии за счёт образования разрыва гор­ных пород, возникающего в некотором объёме, называемом очагом землетрясения. Могут происходить и менее масштабные процессы, в результате которых наблюдается так называемый горный удар, обусловленный наличием горных выработок.

3. Динамика грунтов. Опасность резонанса для сооружений

Сейсмический толчок вызывает низкочастотные колебания сооружений. Поскольку они обладают большой массой, то при колебаниях возникают значительные силы инерции. В общем случае сооружение как свободное тело имеет шесть степеней свободы. На его колебания влияют грунты, на которых оно стоит. Важнейшей задачей при расчёте колебательной системы сооружение–основание является прогноз резонансных частот и пиковых амплитуд смещения. Особенно опасно резонансное усиление маятниковых колебаний, когда центр тяжести сооружения значительно удалён от точки его опоры, что характерно для мостовых опор, труб и высотных зданий.

Сейсмический эффект определяется тремя параметрами: уровнем амплитуд, преобладающим периодом и продолжительностью колебаний. При Калифорнийском землетрясении 27 июня 1966 г. максимальные ускорения на поверхности достигали 0,5g , но из-за краткости воздействия не было существенных повреждений зданий. А длящееся сравнительно долго малоамплитудное воздействие может привести к серьёзным разрушениям. Задача усложняется плохо прогнозируемыми эффектами резонансного усиления сейсмических колебаний рыхлыми приповерхностными грунтами. В Мехико, расположенном в 300 км от эпицентра землетрясения 1985 г., в отдельных частях города резонансное усиление колебаний с периодом около 2 с достигало 75 раз. Это привело к разрушению 15–25-этажных зданий с близкими резонансными периодами. Погибли 10 000 человек .

Чаще всего очаги зем­летрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10–30 км. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки – форшоки. Сейсмические толчки, возни­кающие после главного удара, называются афтершоками.

4. Прогнозирование землетрясений

Предвестников землетрясений достаточно много . Рассмотрим наиболее значимые.

Сейсмические. Обычно скорость накопления напряжений не превышает 10 Н/см² в год и чем больше магнитуда землетрясения и выделяемая энергия, тем длиннее интервал между сильными землетрясениями. Д.И. Мушкетов высказал идею о том, что для областей альпийской складчатости (например, для Кавказа) характерна бóльшая частота, но меньшая сила землетрясений, чем для молодых горных областей, возникших на месте платформ (например, для Тянь-Шаня) .

Геофизические. Точные измерения деформаций и наклонов земной поверхности с помощью деформаторов указывают, что перед землетрясением скорость деформаций резко возрастает. В Японии в среднем на расстоянии 25 км друг от друга стоят датчики движения земной коры. Это колонны из нержавеющей стали высотой 4,5 м с приёмником спутниковой системы определения координат на вершине. Каждые 30 с приёмник определяет координаты местонахождения датчика с погрешностью около 2 мм . Применяются также лазерные дальномеры, следящие за подвижками земной коры. Радиолокационные спутники InSAR , работая в паре, получают карты подвижек земной поверхности на больших площадях . Аналогичная аппаратура поставлена на МКС 16.07.2008 г.

Любое изменение напряжённо-деформи­рован­но­го состояния земной коры сказывается на электрическом сопротивлении горных пород, а также на изменениях магнитного поля, обусловленного магнитными минералами. Отсюда следует существование электромагнитных предвестников. В конце 1960-х гг. ХХ в. ректор Томского политехнического института А. Воробьёв высказал идею о том, что под Землёй должны быть электромагнитные поля, связанные с процессами в недрах Земли. Например, в местах соприкосновения блоков возникает сила трения, приводящая к электризации. Если соседние блоки «склеиваются», то трение прекращается и электромагнитные поля исчезают, зато накапливаются механические напряжения, снимаемые землетрясением. Статистика свидетельствует, что обычно комплекс блоков разрушается через 8–10 дней. Эффект «затишья» – сигнал о землетрясении. Но для повышения точности прогноза нужны сведения от сети наблюдательных станций данного района . В процессе экспериментов учёные выяснили два механизма электризации, важных при деформации земной коры:

– при контакте двух диэлектриков или полупроводников происходит диффузия носителей заряда и возникает контактная разность потенциалов. А в присутствии жидкости образуются двойные электрические слои на поверхности раздела твёрдое тело–жидкость. При разрыве этих контактов возникают различные электрические эффекты;

– внутри ионных диэлектриков (таково вещество земной коры) при разрушении происходит перемещение зарядов (движение заряженных дислокаций и трещин) под действием механических сил, что равносильно локальным токам. Это называется механоэлектрическими процессами (МЭП).

Наблюдения ведутся за изменениями атмосферного электрического потенциала, электротеллурического (Земля и ионосфера – обкладки сферического конденсатора) и геомагнитного полей, естественного импульсного электромагнитного поля. Было установлено, что после окончания возмущения естественных электромагнитных полей и параметров ионосферы (или на завершающей стадии) могут происходить сейсмические события. Но полной корреляции нет, т. к. причины могут быть другие. Например, параметры ионосферы сильно зависят от космического воздействия и геомагнитной обстановки. На электрический потенциал влияет метеобстановка. При прогнозировании необходимо учитывать расположение источников возмущений в пространстве.

МЭП идут при деформации и разрушении земной коры в следующих областях: очаг землетрясения; граница блоков и разломов; поверхностный слой земной коры, испытывающий деформации на стадии подготовки землетрясения. (Подповерхностные слои из-за высокой электрической проводимости не вызывают искажения естественных электромагнитных полей.) Таким образом, МЭП становятся источниками излучения в радиодиапазоне. Они влияют на электротеллурическое и геомагнитное поля, а также на атмосферный электрический потенциал. Но наиболее эффективным будет крупномасштабный источник тока (размером в десятки километров), получаемый вдоль границ блоков, где будут синхронно идти множество МЭП. Такой пульсирующий источник работает на частоте 10–1000 Гц и способен проникнуть высоко в ионосферу .

Есть гипотеза греческих учёных (группа П. Варотсоса) о пьезокристаллическом эффекте в некоторых горных породах, возникающем перед землетрясением.

Рис. 2. Перед сильным землетрясением ширина волновода земля–ионосфера изменяется: его верхняя стенка (ионосфера) опускается: 1 – передающая станция; 2 – очаг землетрясения; 3 – возмущённая область ионосферы; 4 – ионосфера; 5 – стратосфера; 6 – зондирующий радиолуч; 7 – приёмная станция

Рис. 1. Электростатическое поле в ионосфере и поле сейсмического источника на земле

Ионосферные. Впервые инструментальные наблюдения электромагнитных явлений, связанных с подготовкой землетрясения, выполнил в 1924 г. Б.А. Чернявский. Он описал возмущение атмосферного электричества перед Джелал-Абадским землетрясением в Узбекистане. Перед землетрясениями магнитудой более 5 за несколько часов до толчка иногда регистрировались изменения напряжённости вертикального электростатического поля на поверхности Земли в эпицентральной области от нескольких десятков до 1000 В/м. Возле земной поверхности поле вертикально, а на ионосферных высотах разворачивается параллельно земле. Образуется зона радиусом от десятков до сотен километров (рис. 1). В ионо­сфере на высоте 100–120 км перед землетрясением может наблюдаться свечение атмосферного газа. Таким образом, очаг землетрясения индукционно воздействует на нижнюю часть ионосферы. В результате исследований установлено, что перед сильным землетрясением ширина волновода земля–ионосфера изменяется: его верхняя стенка (ионо­сфера) опускается (рис. 2). Первоначальные сведения о том, что электромагнитное поле в волноводе или усиливается, или ослабевает, были получены при регистрации разрядов молний, имеющих закономерный суточный ход. То есть образуется область с повышенной или пониженной концентрацией заряженных частиц за несколько часов до землетрясения. Контроль нижней части ионосферы, являющейся стенкой волновода, осуществлялся наклонным зондированием волнами частотой 10–15 кГц. Возмущённая область ионосферы нарушала нормальное распространение радиоволн. Так, искажение фазы радиосигнала было зафиксировано перед землетрясением в Узбекистане 10.09.1984 г.

Рис. 3. Возмущения фазы радиосигнала за 1,5 ч перед землетрясением в Румынии (М = 7,2)

Г.Т. Несторов в Болгарии 4.03.1977 г. за 1,5 ч перед землетрясением в Румынии (М = 7,2) обнаружил фединги – быстрые флуктуации и даже замирание радиосигнала (рис. 3). Расчёты краткосрочной сейсмической опасности по учёту изменяемости параметров волновода земля–ионосфера показали, что в одном случае из пяти прогноз был ложным, пропусков сильных землетрясений не было. В целом всегда появлялись сообщения о шуме в телефонных аппаратах, как при грозе, о запахе озона во время землетрясения и случаях воздействия электричества на людей и животных.

Выводы. Перед землетрясением появляются механические и электрические напряжения в земной коре Область дополнительной ионизации может создать вторичное широкополосное радиоизлучение и световые эффекты, а также исказить распространение радиоволн в сверхдлинноволновом и длинноволновом диапазонах. Пульсирующий на земле источник может вызвать резонанс колебательного контура Земля–ионосфера (ν рез ~ 10 2 Гц). Это вызовет всплеск переменного электрического тока в ионосфере, её дополнительный нагрев и ионизацию. В результате могут появиться новые источники радиоволн Более надёжный признак сильного землетрясения – не возмущение в нижней ионосфере, а увеличение частоты этих возмущений Область ионосферных возмущений может смещаться на 500–1000 км, т. е. среда «выбирает» самое слабое место для сильного землетрясения Для повышения достоверности прогноза надо учитывать энергонасыщенность горной среды (потенциальную энергию, обусловленную упругими деформациями). Кроме того, какие-то свои эффекты могут быть на более высоких уровнях той же ионосферы .

В результате учёными предложены модели, связывающие развитие аномалий в ионосфере с выбросами радона, изменением напряжённости электрического поля в атмосфере, возмущением ионосферы низкочастотными упругими колебаниями, возникающими при подготовке землетрясения. Правда, перечисленные изменения слишком малы и не заметны на фоне «шума». К сожалению, они выявляются только статистически, т. к. представляют собой изменения среднестатистических характеристик ионосферы за определённые промежутки времени при подготовке землетрясения или во время него .

Чувствительность животных (электромагнитные предвестники, инфразвуки). Наибольшей чувствительностью у живых организмов обладает нервная система. Для движения крови существенное значение имеют её электромагнитные свойства. В организме непрерывно упорядоченно движутся заряды (электроны, ионы), определяющие процессы жизнедеятельности клеток. Кроме того, существуют органы, специально воспринимающие геомагнитную карту местности, что необходимо для ориентации. Всё это в комплексе даёт возможность почувствовать изменения электромагнитных и геомагнитных полей в окружающей среде.

Учёные установили, что в основе механизма ориентирования птиц и некоторых животных лежит тонкий баланс сложных химических реакций, течение которых изменяется под воздействием магнитного поля, хотя оно и очень слабое, около 50 мкТл . В целом остаётся неясным, что именно влияет на животных, т. к. опасность предчувствуют и животные на суше (собаки, лошади, слоны и др.), и рыбы (в море и в аквариумах – японские карликовые сомики и пр.). Сомики являются надёжными индикаторами цунами, возникающих в результате подводных землетрясений. У этих рыб (а также у карповых рыб, баренцевоморских скатов, форели, длиннопалых раков) выявлен максимум электрочувствительности в диапазоне 7–8 Гц. (У человека есть альфа-ритм головного мозга, но способность предчувствовать мы, видимо, потеряли.)

Гидродинамические. Сжатие пород повышает уровень подземных вод и, следовательно, уровень воды в скважинах и колодцах. Может меняться период гейзеров.

Геохимические. Изменяется уровень радона. За 15–20 ч до горного удара (в шахтах) в зоне сжатия уровень содержания этого газа уменьшается. Зато он в 8–9 раз повышается в дальней зоне, где происходит растяжение. Горный удар происходит после прохождения максимума концентрации радона. Как правило, изучаются концентрации радона, растворённого в подземных водах изливающихся скважин. Изменения чувствуются за 3–4 месяца до сейсмического события и особенно чётко проявляются за 1–2 недели .

Проницаемость горного массива, наличие в нём связанных пор и трещин заметно зависит от его напряжённо-деформированного состояния. Динамические изменения концентрации радона в приповерхностном слое почвы отражают это состояние.

Радон радиоактивен и является продуктом альфа-распада радия. Эти химические элементы входят в радиоактивное семейство урана-238. Радон – оптимальный индикатор при различных геологических исследованиях. Его концентрация в горном массиве обычно постоянна, т. к., хотя часть атомов попадает в воздух, а часть распадается с периодом полураспада 3,825 сут., эта убыль постоянно компенсируется новым поступлением, которое зависит от концентрации урана и соответственно радия в данном горном массиве. Газовые струи, включающие радон, могут выходить с глубин до 200 м. Проблем с регистрацией радона не возникает ввиду его радиоактивности – он надёжно регистрируется даже в малых дозах (30–50 распадов в 1 м 3 за 1 с, т. е. 30–50 Бк/м 3 , что соответствует концентрации 10 -16 % в газовой смеси). Для реализации прогноза требуется создание системы мониторинга по всей сейсмогенной площади. При этом расстояние между станциями не должно быть более 25 км, а накопление данных должно осуществляться за время не более 24 ч. Кроме того, испускаемые радиоактивным радоном заряженные частицы ионизируют молекулы воздуха, порождая центры конденсации, и способствуют образованию тумана.

Иногда зоны активных геологических разломов проявляют себя по линейным скоплениям облаков при наблюдениях с самолёта или из космоса. Однако пока прогноз по картам облачности успеха не принёс .

Диффузия лёгких газов из недр Земли и состояние образующихся при этом структур позволяют прогнозировать возможность сильного землетрясения с точностью до одних суток, но по обширной территории .

Влияние взаимного расположения Луны и Солнца, т. к. приливы и отливы происходят и в земной коре.

Заключение

В спорах о принципиальной возможности предсказания землетрясений пока ни одна модель не получила аргументированной и однозначной победы. Сценарии нарастающих в глубине Земли катастроф зависят от столь большого числа факторов, что полный анализ всегда затруднён. Поэтому хуже всего дело обстоит с кратко­срочными (дни, часы) прогнозами, а достоверность долгосрочных (десятки лет) и среднесрочных (годы, месяцы) прогнозов составляет 0,7–0,8, несмотря на комплексный мониторинг (не только регистрация колебаний земной поверхности, но и измерения уровня, температуры и химического состава воды в скважинах, скорости движения земной поверхности, аномалий гравитационного и геомагнитного полей, мониторинг атмо­сферных, ионо­сферных и геоэлектрических явлений), пока не удалось получить эффективный и экономически оправданный прогноз землетрясений, при котором предотвращённые потери превосходили бы ущерб от ложных тревог.

Важную роль играет также изостатическая тектоника, когда при разрушении гор (солнце, ветер и вода) размягчённое вещество астеносферы «засасывается» для восстановления равновесия. Увлекаемые потоками этого вещества плавающие литосферные плиты, подходя к горам с разных сторон, создают горизонтальные сжатия. Пример изостатики – поднятие хребтов Кавказа и прогибание Индоло-Кубанской зоны.

В земной коре существуют направления (каналы) распространения сейсмических волн. Кроме того, могут быть искусственные землетрясения, спровоцированные крупномасштабными земляными работами и далёкими землетрясениями, а также взрывами. Чтобы отделить несейсмические влияния, вычленить влияние источников возмущений (в поверхностных слоях земной коры, в атмосфере, в ионосфере), необходимы комплексные сейсмологические, деформационные и электромагнитные исследования. При этом можно делать большую ставку на электромагнитные предвестники землетрясений, т. к. они несут важную информацию о развитии процесса – переходе среды из устойчивого состояния в неустойчивое, за которым следует землетрясение.

Новые спутниковые технологии позволяют отслеживать деформации земной поверхности, изменения температуры почв при выбросах глубинных флюидов, изменения свойств ионосферы, связанные с подготовкой и реализацией сильных землетрясений.

Прорывом в исследовании землетрясений можно считать бурение в течение 2004–2006 гг. глубинной скважины в разломе Сан-Андреас (США) и установкой в ней обсерватории, рассчитанной на 20 лет работы. Она будет измерять сейсмическую активность, давление грунтовых вод, температуру и деформации непосредственно в зоне очагов микроземлетрясений разлома . Сама же физическая теория сейсмического процесса всё ещё в процессе становления. Сейчас происходит переход к вероятностной модели прогноза.

Изучение разнообразных предвестников привело к следующим выводам:

– время появления предвестника зависит от магнитуды (энергии) будущего землетрясения и с её увеличением тоже увеличивается;

– радиус области проявления предвестников также увеличивается с увеличением магнитуды;

– амплитуда предвестников плавно затухает по мере удаления от эпицентра будущего землетрясения.

При прогнозе землетрясения выделяют три параметра: координаты эпицентра, время и магнитуду (знергию). Соответственно должны быть показаны погрешности этих величин. Эффективность предвестников различна. В частности, геохимические (концентрация газов в подземных водах) и гидродинамические (температура и уровень подземных вод) рассматриваются как крайне неустойчивые, потому что они не всегда соответствуют указанным выше особенностям предвестников. Поэтому поиски новых предвестников не прекращаются.

358 214 эпицентров землетрясений, произошедших в 1963–1998 гг. Видно, что они хорошо очерчивают границы тектонических плит (Магнитуда землетрясения // Википедия – свободная энциклопедия. [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org)

Магнитуда землетрясения – величина, характеризующая выделившуюся в виде сейсмических волн энергию. Первоначальная шкала магнитуд была предложена американским сейсмологом Ч. Рихтером в 1935 г., поэтому в обиходе значение магнитуды ошибочно называют шкалой Рихтера . По Рихтеру, сила землетрясения (в его эпицентре) M L оценивается как десятичный логарифм перемещения А (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда–Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра: M L = lgA + f , где f – корректирующая функция, вычисляемая по таблице и зависящая от расстояния до эпицентра. Энергия землетрясения примерно пропорциональна A 3/2 , т. е. увеличение магнитуды на 1,0 соответствует увеличению амплитуды колебаний в 10 раз и увеличению энергии примерно в 32 раза. Магнитуда – безразмерная величина, она не выражается в баллах. Правильно говорить: «землетрясение магнитудой 6.0» (а не «землетрясение магнитудой 6 баллов») или: «землетрясение силой 5 магнитуд по шкале Рихтера», а не «землетрясение силой 6 баллов по шкале Рихтера» (там же.)

13 января 2010 г. на Гаити произошла серия землетрясений, магнитуда самого сильного оценивается 7 по шкале Рихтера. (Отметим, что сам Рихтер в силу «слабости» своих приборов максимально мог зафиксировать магнитуду 6,8.) Как отметил главный научный сотрудник Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН Владимир Кособоков, ситуация возникла из-за «конфликта» между Карибской и Северо-Американской литосферными плитами. Очаг землетрясения залегал на глубине всего 10 км к юго-западу от острова. Карибская тектоническая структура скользит здесь боком по Североамериканской плите. И проскальзывание произошло прямо под городом Порт-о-Пренс. После главного толчка наблюдалось свыше 80 афтершоков (URL: http://www.izvestia.ru).

Специалисты, основываясь на наблюдениях из космоса, говорят о возможности нового землетрясения в районе островов Карибского моря. Космические снимки показывают, что Карибская плита медленно движется в восточном направлении со скоростью примерно 2 см в год и всё больше наползает на Атлантическую плиту. Это движение создаёт огромную энергию. Половина этой энергии вырвалась наружу на Гаити, а вторая ожидает своей очереди. Учёные опасаются, что если она вырвется через подводный разлом, то землетрясение может вызвать катастрофическое цунами. В российской «красной зоне» сейсмических угроз находятся Дальний Восток, Прибайкалье, Алтай, Дагестан. Большую тревогу у сейсмологов вызывают Курилы. Однако, по прогнозам учёных, в ближайшие полгода катастрофических землетрясений здесь произойти не должно (URL: http://www.internovosti.ru). – Ред.

Литература

1. Борисенков Е.П., Пасецкий В.М. Тысячелетняя летопись необычных явлений природы. М.: Мысль, 1988.
2. Вознесенский Е.А. Землетрясения и динамика грунтов // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 2. С. 101.
3. Короновский Н.В., Абрамов В.А. Землетрясения: причины, последствия, прогноз // Cоросовский образовательный журнал. 1998. № 12.
4. Гохберг М.Б., Гуфельд И.Л. Электромагнитные предвестники землетрясений // Земля и Вселенная. 1987. № 1. С. 16.
5. Физика и техника. Новости: исследование физической природы землетрясений // Физика в школе. 2003. № 3. С. 7.
6. Родкин М. Прогноз непредсказуемых катастроф //Вокруг света. 2008. № 6. С. 89.
7. Хегай В.В. Возможные ионосферные предвестники землетрясений // Земля и Вселенная. 1990. № 4. С. 17.
8. Степанюк И. А. Предчувствие геофизических катастроф // Физика. 2008. № 9. С. 42–44.
9. Птичий компас // Популярная механика. 2008. № 7. С. 22.
10. Уткин В.И. Радон и проблема тектонических землетрясений // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 12. С. 69–70.

Давид Тучашвили занимается исследовательской деятельностью с 7-го класса. Постоянный призёр республиканских конкурсов «Шаг в будущее», «Ступень в науку». Дипломант всероссийских конкурсов «Национальное достояние России» в 2008 и 2009 гг. На Всероссийской выставке научно-технического творчества молодёжи (ВВЦ, г. Москва) в 2009 г. получил медаль «За успехи в научно-техническом творчестве». Его работа упомянута в обзоре журнала «Радио» № 8/2009. На международном конкурсе «Колмогоровские чтения» в 2009 г. занял III место. Вошёл в число кандидатов на присвоение Премии в рамках национального проекта. Имеет публикации (наука, литература). Рисует – занимается графикой. Любит географию. Участник Форума победителей «Прорыв» (Москва, 2009 г.).

На фото: Давид у своего стенда «Землетрясения» во Всесоюзном выставочном центре (Москва, НТТМ, июнь 2009 г.). Он представил модель своего прибора, способного регистрировать колебания и фиксировать проявления электромагнитных предвестников землетрясений. Для повышения достоверности прогноза он исследует возможность комплексной обработки сигналов от датчиков вибраций, магнитного поля и др.

Давид Тучашвили сейчас учится в 11-м классе, но начал работать над этой темой вместе с Валерием Дряевым в 7-м (Радченко Т.И. Ученические проекты // Физика-ПС. 2007. № 4.). Публикуем фрагмент этой совместной работы. – Ред.

Некоторым сильным землетрясениям предшествуют более слабые толчки, так называемые форштоки. Установлена последовательность событий, предшествовавших нескольким сильным землетрясениям в Новой Зеландии и Калифорнии. Во-первых, это тесно сгруппированная серия толчков примерно равной магнитуды, которая называется «предваряющим роем». За ним следует период, названный «предваряющим перерывом», в тече

ние которого нигде в окрестностях сейсмических толчков не наблюдается. Затем следует «главное землетрясение», сила которого зависит от величины роя землетрясений и продолжительности перерыва. Предполагается, что рой вызывается раскрытием трещин. Возможность прогнозирования землетрясений на основе этих представлений очевидна, однако имеются определенные трудности в выделении предваряющих роев из других сходных по характеру групповых землетрясений, и каких – либо бесспорных успехов в этой области не достигнуто. Положение и число землетрясений различной магнитуды может служить важным индикатором приближающегося сильного землетрясения. В Японии исследования этого явления признаны заслуживающими доверия, но надежным на 100% этот метод не станет никогда, ибо многие катастрофические землетрясения происходили без каких-либо предварительных толчков.

Известно, что очаги землетрясений не остаются на одном и том же месте, а перемещаются в пределах сейсмической зоны. Зная направления этого перемещения и его скорость, можно было бы предположить будущее землетрясение. К сожалению, такого рода перемещение очагов не происходит равномерно. В Японии скорость миграции очагов определена величиной 100 км в год. В районе Мацуширо в Японии регистрировалось множество слабых толчков – до 8000 в день. Через несколько лет оказалось, что очаги приближаются к поверхности и смещаются в южном направлении. Было вычислено вероятное местоположение очага следующего землетрясения и непосредственно к нему была пробурена скважина. Толчки прекратились.

Наблюдение за необычным поведением животных перед землетрясением признано очень важным, хотя отдельные специалисты утверждают, что речь идет о случайности. В ответе на вопрос, что же, воспринимают животные ученые не пришли к согласию. Представляются разные возможности: может быть с помощью органов слуха животные слышат подземные шумы или улавливают ультразвуковые сигналы перед толчками, либо организм животных реагирует на незначительные изменения барометрического давления или на слабые изменения магнитного поля. Возможно животные воспринимают слабые продольные волны, в то время как человек ощущает только поперечные.

Уровень грунтовых вод перед землетрясениями часто повышается или понижается, по-видимому, из-за напряженного состояния горных пород. Землетрясения могут влиять на уровень воды. Вода в скважинах может колебаться при прохождении сейсмических волн, даже если скважина находится далеко от эпицентра. Уровень воды в скважинах, находящихся вблизи эпицентра, часто испытывает стабильные изменения: в одних скважинах он становится выше, в других – ниже.

5. Трудности прогноза

Проблема предсказания землетрясения в настоящее время привлекает и ученых, и общественность как одна из серьезнейших и вместе с тем весьма актуальных. Мнения исследователей о возможности и путях решения проблемы далеко не однозначны.

Принципиальная основа решения проблемы прогноза землетрясений состоит в установленном лишь в последние30 лет фундаментальном факте, что перед землетрясением меняются физические (механические и электрические в первую очередь) свойства горных пород. Возникают аномалии разного рода геофизических полей: сейсмического, поля скоростей упругих волн, электрического, магнитного, аномалии в наклонах и деформациях поверхности, гидрогеологическом и газохимическом режиме и т.д. В сущности, на этом и основано проявление большинства предвестников. Всего сейчас известно свыше 300 предвестников, из них 10-15 неплохо изучены.

Прогноз землетрясения можно считать полным и практически значимым, если заблаговременно предсказываются три элемента будущего события: место, интенсивность (магнитуда) и время толчка. Карта сейсмического районирования, даже самая надежная, в лучшем случае дает сведения о возможной максимальной интенсивности землетрясений и средней частоте их повторения в какой-то зоне. Она содержит необходимые элементы прогноза, но самого прогноза обеспечить не в состоянии, так как не говорит о конкретных ожидаемых событиях. В ней отсутствует главнейший элемент прогноза – предсказания времени события.

Трудности в отношении прогноза времени землетрясения огромны. Да и предвидение места и интенсивности будущих подземных бурь – тоже еще далеко не решенная задача. До сих пор не разработаны принципиальные возможности и конкретные способы предвидения землетрясений в любой части сейсмически опасного региона с заданной точностью места и интенсивности в заданный отрезок времени. Поэтому долгое время идеальной будет, по-видимому, такая схема: в пределах сейсмогенного региона выделяется некая достаточно обширная область, где в течение нескольких лет или десятилетий можно ожидать крупное сейсмическое событие. Предшествующими исследованиями область ожидаемого события снижается, уточняются возможная сила толчка или его энергетическая характеристика – магнитуда и опасный период времени На следующей стадии разработок определяется место предстоящего толчка, а время ожидания события сокращается до нескольких дней и часов. В сущности, схема предусматривает три последовательные стадии прогноза – долгосрочный, среднесрочный и краткосрочный.

Заключение

Однако проблема «что делать с прогнозом» остается. Некоторые сейсмологи сочли бы свой долг выполненным, предав свое предупреждение по телеграфу премьер – министру, другие пытаются подключить социологов к исследованию вопроса о том, какова будет наиболее вероятная реакция общества на сделанное предупреждение. Простой гражданин едва ли будет обрадован сообщению, что городской совет предлагает ему посмотреть кинокартину на открытом воздухе в городском сквере, если он будет знать, что его дом по всей вероятности будет разрушен через один или два часа.

Нет сомнений, что социальные и экономические проблемы, которые возникнут в результате предупреждения, будут весьма серьезными, но что произойдет в действительности в большей степени, зависит от содержания предупреждения. В настоящее время представляется вероятным, что сейсмологи вначале будут делать заблаговременные предупреждения, возможно, на несколько лет вперед, а затем постепенно уточнять время, место и возможную магнитуду ожидаемого землетрясения по мере его приближения. Ведь стоит сделать предупреждение, и страховые премии, как и цены на недвижимость резко изменятся, может начаться миграция населения, новые строительные объекты будут заморожены, начнется безработица среди рабочих, занятых ремонтом окраской зданий. С другой стороны может возникнуть повышенный спрос на лагерное оборудование, средства борьбы с огнем, товары первой необходимости, за чем последуют их нехватка и повышение цен.

Механизм возникновения

Любое землетрясение - это мгновенное высвобождение энергии за счет образования разрыва горных пород, возникающего в некотором объеме, называемом очагом землетрясения, границы которого не могут быть определены достаточно строго и зависят от структуры и напряженно-деформированного состояния горных пород в данном конкретном месте. Деформация, происходящая скачкообразно, излучает упругие волны. Объем деформируемых пород играет важную роль, определяя силу сейсмического толчка и выделившуюся энергию.

Большие пространства земной коры или верхней мантии Земли, в которых происходят разрывы и возникают неупругие тектонические деформации, порождают сильные землетрясения: чем меньше объем очага, тем слабее сейсмические толчки. Гипоцентром, или фокусом, землетрясения называют условный центр очага на глубине. Глубина его обычно бывает не больше 100 км, но иногда доходит и до 700 километров. А эпицентром - проекцию гипоцентра на поверхность Земли. Зона сильных колебаний и значительных разрушений на поверхности при землетрясении называется плейстосейстовой областью(рис. 1.2.1.)

Рис. 1.2.1.

По глубине расположения гипоцентров землетрясения делятся на три типа:

1) мелкофокусные (0-70 км),

2) среднефокусные (70-300 км),

3) глубокофокусные (300-700 км).

Чаще всего очаги землетрясений сосредоточены в земной коре на глубине 10-30 километров. Как правило, главному подземному сейсмическому удару предшествуют локальные толчки - форшоки. Сейсмические толчки, возникающие после главного удара, называются афтершоками.Происходящие в течение значительного времени,афтершоки способствуют разрядке напряжений в очаге и возникновению новых разрывов в толще горных пород, окружающих очаг.

Рис. 1.2.2 Типы сейсмических волн: а - продольные P; б - поперечные S; в - поверхностные ЛяваL; г - поверхностные Рэлея R. Красной стрелкой показано направление распространения волны

Сейсмические волны землетрясения, возникающие из-за толчков, распространяются во все стороны от очага со скоростью до 8 километров в секунду.

Различают четыре вида сейсмических волн: P (продольные) и S (поперечные) проходят под землей, волны Лява (L) и Рэлея (R) - по поверхности (рис.1.2.2.)Все виды сейсмических волн распространяютсяочень быстро. Волны P, сотрясающие землю вверх и вниз, самые стремительные, они движутся со скоростью 5 километров в секунду. Волны S, колебания из стороны в сторону, лишь незначительно уступают в скорости продольным. Поверхностные волны медленнее, однако, именно они вызывают разрушения, когда удар приходится на город. В твердой породе эти волны распространяются так быстро, что их нельзя увидеть глазом. Однако рыхлые отложения(в уязвимых районах, например, в местах подсыпки грунта) волны Лява и Рэлея в состоянии превратить в текучие, так что можно видеть проходящие по ним, как по морю, волны. Поверхностные волны могут опрокидывать дома. И во время землетрясения 1995 года в Кобе (Япония), и в 1989 году в Сан- Франциско серьезней всего пострадали здания, построенные на насыпных грунтах.

Очаг землетрясения характеризуется интенсивностью сейсмического эффекта, выражаемого в баллах и магнитуде. В России используется 12-балльная шкала интенсивности Медведева-Шпонхойера-Карника. Согласно этой шкале, принята следующая градация интенсивности землетрясений (1.2.1.)

Таблица 1.2.1. 12-балльная шкала интенсивности

Иногда очаг землетрясения может быть и у поверхности Земли. В таких случаях, если землетрясение сильное, мосты, дороги, дома и другие сооружения оказываются разорванными и разрушенными .

Есть сообщения о погибших. Предупреждение об угрозе цунами объявлено для большой части тихоокеанского региона. Можно ли избежать человеческих жертв при подобных природных катаклизмах? На вопросы Радио Свобода отвечает заведующий лабораторией цунами Институт океанологии РАН им. П.П.Ширшова:

– Нынешнее цунами, пожалуй, одно из сильнейших в Тихом океане за последние 30-40 лет. В Японии волна достигла 10 метров – это то, что известно достоверно. Но, возможно, была больше. На Курилах прошла эвакуация населения, эвакуировано более 11 тыс. человек.

– Есть какие-то способы минимизировать последствия такого стихийного бедствия?

– Да. Незадолго до сегодняшнего цунами, пару месяцев назад, была установлена глубоководная станция где-то напротив острова Итуруп. И вот она сработала, я как раз сейчас смотрю эти записи. На основании этих записей и других американских записей Служба цунами на Сахалине сумела быстро выработать прогноз цунами – и население было эвакуировано вовремя. В Японии, конечно, это сделать сложнее, потому что там время пробега волны очень короткое. Для жителей Хонсю всё, конечно, более трагично.

– Как быстро приближается цунами обычно?

– В открытом океане оно идет с большой скоростью – порядка 800 км/час, то есть со скоростью самолета. Думаю, разрушения будут. Я очень надеюсь, что суда вовремя ушли из портов и вышли в открытый океан… Прежде всего, следует опасаться за Шикотан, Южно-Курильск, Кунашир. А вообще главная опасность, прежде всего, угрожает портовым сооружениям и судам.

– В какой степени японское побережье подготовлено к такого рода стихийным бедствиям? Япония славится все-таки высокими технологиями, высокоразвитой промышленностью... Сейсмографическая служба, очевидно, в этой стране налажена очень основательно?

– Подготовлены японцы действительно хорошо. Но когда речь идет о столь коротком времени пробега волны – всего 5-10 минут… За это время никакая служба не способна людей увезти далеко. Это практически невозможно. Обычно мы закладываем на эвакуацию населения 15-20 минут. Вот такие нормативы существуют, и то не всегда в них можно уложиться.

– Насколько вероятно повторение подземных толчков?

– Подземные толчки будут, конечно, повторяться в этом районе еще, по крайней мере, полгода и даже год. Другое дело, будут ли они достигать такой силы, чтобы вызывать подобные волны и разрушения. В принципе, толчки должны ослабляться, затухать, если происходит сильнейший разлом. В Японии произошел разлом, и он продолжает еще двигаться некоторое время.

Кстати, нынешнее землетрясение и цунами отмечены таким не очень частым событием, как форшок (сейсмический толчок, предшествующий главному сейсмическому толчку землетрясения. – РС ). По-моему, 9 марта в этом же районе было зафиксировано несильное землетрясение и очень небольшое цунами, около полуметра.

Этот и другие важные материалы итогового выпуска программы "Время Свободы" читайте на странице