Можно ли прогнозировать землетрясение. Маятник и песчаная куча

23 июля в Иране произошло четвертое за сутки землетрясение, а число пострадавших достигло 287. Днем ранее подземные толчки магнитудой 5,2 зарегистрировали в Чили. В целом за 7 месяцев 2018 года на Земле произошло 6881 землетрясение, забравшее 227 человеческих жизней. Но почему ученые так и не научились предсказывать эти катаклизмы? Разбирался Realist.

Как определяют сейсмически опасные зоны

Литосферные плиты находятся в постоянном движении. Сталкиваясь и растягиваясь, они увеличивают напряжение в горных породах, что приводит к их быстрому разрыву — землетрясению. Очаг(гипоцентр) землетрясения находится в недрах земли, а эпицентр является его проекцией на поверхности.

Силу землетрясений измеряют по шкале разрушения в баллах(от 1 до 12) , а также магнитудой — безразмерной величиной, которая отражает высвобождаемую энергию упругих колебаний(от 1 до 9,5 по шкале Рихтера).

Проще всего науке дается выявление сейсмически опасных зон и долгосрочное прогнозирование землетрясений на ближайшие 10−15 лет. Для этого исследователи анализируют цикличность активизации сейсмотектонического процесса: нет оснований полагать, что в ближайшие несколько сотен лет Земля начнет вести себя по-другому, чем в аналогичный промежуток времени в прошлом.

Можно ли предсказать землетрясения

Нет, по крайней мере с точностью, достаточной для того, чтобы можно было планировать программы эвакуации населения. И хотя большинство землетрясений происходят в предсказуемых местах вдоль хорошо известных геологических разломов, надежность краткосрочных прогнозов оставляет желать лучшего.

«У нас есть модели, которые показывают, что в Южной Калифорнии риск землетрясений магнитудой 7,5 и выше в ближайшие 30 лет составляет 38%. Если эти модели использовать для расчета вероятности землетрясений на ближайшую неделю, вероятность упадет примерно до 0,02%», — комментирует Томас Джордан, директор Центра землетрясений в Южной Калифорнии.

Такой риск довольно мал, но все же не равен нулю, а поскольку по территории штата Калифорния проходит трансформный разлом Сан-Андреас, в местных школах регулярно проводят учения по подготовке к большому землетрясению.

Почему большие землетрясения так трудно спрогнозировать

Надежные предсказания требуют определения сигналов, которые указывали бы на приближающееся большое землетрясение. Такие сигналы должны быть характерными только для крупных землетрясений: слабые и умеренные толчки магнитудой до 5 могут привести к раскачиванию висячих предметов, дребезжанию стекол или осыпанию штукатурки, что не требует эвакуации населения. Впрочем, в 5−10% случаев такие толчки оказываются форшоками, которые предшествуют более сильным землетрясениям. Согласно статистике, форшоковая активность характерна для 40% средних и 70% больших землетрясений.

Сейсмологи до сих пор не смогли выделить специфические события, которые регулярно происходят только перед большими землетрясениями.

Сегодня изучен широкий диапазон потенциальных предсказателей землетрясения — от увеличения концентрации радона в воздухе и необычного поведения животных до деформации земной поверхности и изменения уровня грунтовых вод. Но эти аномалии являются общими: каждая из них может возникнуть и перед самыми слабыми толчками.

Почему людей не эвакуируют при малейшем риске большого землетрясения

Основная причина — большая вероятность ложной тревоги. Так, в 1975 году в Хайчэне(Китай) сейсмологи зафиксировали участившиеся слабые землетрясения и объявили всеобщую тревогу 4 февраля в 2 часа дня. Спустя 5 часов 36 минут в городе произошло землетрясение силой более 7 баллов, многие здания оказались разрушенными, но благодаря своевременной эвакуации катаклизм обошелся практически без жертв.

К сожалению, в будущем столь удачные прогнозы не удалось повторить: сейсмологи спрогнозировали несколько больших землетрясений, которые не состоялись, а остановка предприятий и эвакуация населения повлекли за собой лишь экономические потери.

Как работают системы раннего оповещения о землетрясениях

Лучшей системой раннего оповещения о землетрясениях сегодня обладает Япония. Страна буквально« усеяна» станциями, которые с помощью чувствительной аппаратуры регистрируют сейсмические волны, выявляют потенциальные форшоки и передают информацию в Метеорологическое агентство, которое, в свою очередь, незамедлительно передает ее на ТВ, в интернет и на мобильные телефоны граждан. Так, к моменту прихода второй сейсмической волны население уже предупреждено об эпицентре землетрясения, его магнитуде и времени приближения второй волны.

Несмотря на технологические достижения, даже японская система оповещения срабатывает после того, как стихийное бедствие произошло. Но пока исследователи досконально не изучат физические процессы, связанные с землетрясениями, рассчитывать на большее не приходится. Жителям сейсмически активных зон остается надеяться, что сейсмометры станут более чувствительными, а спутниковое наблюдение поможет ускорить время прогноза.

20% территории России относится к сейсмоактивным районам (в том числе 5% территории подвержено чрезвычайно опасным 8-10-балльным землетрясениям).

За последние четверть века в России произошло около 30 значительных, то есть силой более семи баллов по шкале Рихтера, землетрясений. В зонах возможных разрушительных землетрясений России проживает 20 миллионов человек.

От землетрясений и цунами больше всего страдают жители Дальневосточного региона России. Тихоокеанское побережье России находится в одной из самых "горячих" зон "огненного кольца". Здесь, в области перехода от Азиатского континента к Тихому океану и сочленения Курило-Камчатской и Алеутской островных вулканических дуг происходит более трети землетрясений России, находятся 30 действующих вулканов, в числе которых такие гиганты, как Ключевская сопка и Шивелуч. Здесь самая высокая плотность распределения действующих вулканов на Земле: на каждые 20 км побережья - один вулкан. Землетрясения здесь происходят не реже, чем в Японии или в Чили. Сейсмологи насчитывают обычно не менее 300 ощутимых землетрясений в год. На карте сейсмического районирования России районы Камчатки, Сахалина и Курильских островов относятся к так называемой восьми- и девяти- балльной зоне. Это означает, что в этих районах интенсивность сотрясений может достигать 8 и даже 9 баллов. Соответствующими могут быть и разрушения. Самое разрушительное землетрясение силой 9 баллов по шкале Рихтера произошло на острове Сахалин 27 мая 1995 года. Погибли около 3 тыс. человек, почти полностью разрушен город Нефтегорск, расположенный в 30 километрах от эпицентра землетрясения.

К сейсмически активным районам России относится также Восточная Сибирь, где в Прибайкалье, Иркутской области и Бурятской Республике выделяют 7-9-балльные зоны.

Якутия, через которую проходит граница Евро-Азиатской и Северо-Американской плит, не только считается сейсмоактивной областью, но также является рекордсменом: здесь нередко происходят землетрясения с эпицентрами севернее 70° с.ш. Как известно сейсмологам, основная часть землетрясений на Земле происходит в районе экватора и в средних широтах, а в высоких широтах такие события регистрируются крайне редко. Например, на Кольском полуострове обнаружено множество разнообразных следов землетрясений большой мощности - в основном достаточно давних. Формы обнаруженного на Кольском полуострове сейсмогенного рельефа сходны с теми, что наблюдаются в зонах землетрясений с интенсивностью 9-10 баллов.

Среди других сейсмоактивных районов России - Кавказ, отроги Карпат, побережья Черного и Каспийского морей. Для этих районов характерны землетрясения с магнитудой 4-5. Однако за исторический период здесь отмечались и катастрофические землетрясения с магнитудой более 8,0. На побережье Черного моря обнаруживались и следы цунами.

Однако землетрясения могут происходить и в тех районах, которые никак не назовешь сейсмоактивными. 21 сентября 2004 года в Калининграде зафиксированы две серии подземных толчков силой 4-5 баллов. Эпицентр землетрясения находился в 40 километрах юго-восточнее Калининграда в районе российско-польской границы. По картам общего сейсмического районирования территории России, Калининградская область относится к сейсмобезопасному району. Здесь вероятность превышения интенсивности таких сотрясений составляет около 1 % в течение 50 лет.

Даже у жителей Москвы, Санкт-Петербурга и других городов, расположенных на Русской платформе, есть повод волноваться. На территории Москвы и Московской области последние из таких сейсмических событий силой 3-4 балла имели место 4 марта 1977 года, в ночь с 30 на 31 августа 1986 года и 5 мая 1990 года. Наиболее сильные из известных сейсмических сотрясений в Москве, интенсивностью свыше 4 баллов, наблюдались 4 октября 1802 года и 10 ноября 1940 года. Это были "отзвуки" более крупных землетрясений в Восточных Карпатах.

На вопрос, где может произойти землетрясение, ответить сравнительно просто. Давно существуют сейсмические карты, на которых отмечены сейсмически активные зоны земного шара (рис. 17). Это те участки земной коры, где тектонические движения возникают особенно часто.

Следует заметить, что эпицентры землетрясений локализованы в очень узких зонах, определяющих, по мнению ряда ученых, взаимодействующие края литосферных плит. Различают три главных сейсмических пояса - Тихоокеанский, Средиземноморский и Атлантический. В первом из них совершается около 68 % всех землетрясений. Он включает Тихоокеанское побережье Америки и Азии и через систему островов доходит до берегов Австралии и Новой Зеландии. Средиземноморский пояс тянется в широтном направлении - от островов Зеленого Мыса через побережье Средиземного моря, юг Советского Союза до Центрального Китая, Гималаев и Индонезии. Наконец, Атлантический пояс проходит вдоль всего подводного Срединно-Атлантического хребта от острова Шпицберген и Исландии до острова Буве.

Рис. 17. Схема размещения сейсмически активных зон земного шара. 1, 2, 3 - неглубокие, промежуточные и глубокие точки соответственно.

На территории Советского Союза около 3 млн. квадратных километров заняты сейсмически опасными районами, где возможны землетрясения в 7 баллов и более. Это некоторые районы Средней Азии, Прибайкалья, Камчатско-Курильской гряды. Сейсмически активна южная часть Крыма, где еще не забыли 8-балльного Ялтинского землетрясения 1927 г. Не менее активны районы Армении, где в 1968 г. также произошло сильное 8-балльное землетрясение.

Во всех сейсмически активных зонах землетрясения возможны, в других местах они маловероятны, хотя и не исключены: некоторые москвичи, возможно, помнят, как в нашей столице в ноябре 1940 г. произошло 3-балльное землетрясение.

Предвидеть, где произойдет землетрясение сравнительно легко. Гораздо труднее сказать, когда оно произойдет. Замечено, что перед землетрясением наклон земной поверхности, измеряемый специальными приборами (наклономерами), начинает быстро изменяться, причем в разные стороны. Происходит «буря наклонов», которая может служить одним из предвестников землетрясения. Другой способ прогноза - подслушивание «шепота» пород, тех подземных шумов, которые появляются перед землетрясением и по мере его приближения усиливаются. Высокочувствительные приборы регистрируют усиление местного электрического поля - результат сжатия пород перед землетрясением. Если на побережье после подземных толчков резко меняется уровень воды в океане, значит надо ждать цунами.

Сегодня наука двигается вперед широкими шагами, и люди могут заранее спрогнозировать и предсказать многие природные явления, включая стихийные бедствия. Землетрясение – это одно из наиболее грозных проявлений природы нашей планеты, оно способно нанести огромный урон. Возможно ли сегодня предсказывать такие геологические возмущения? Как это делают ученые? Ответы на эти вопросы интересуют множество людей, в первую очередь, тех, кто живет в сейсмически опасных районах.

Наука предоставила человечеству определенные возможности в предсказании геологических катастроф, хотя прогнозы не всегда оказываются стопроцентно точными. Стоит рассказать о том, как они делаются.

Из-за чего происходят землетрясения?

Землетрясения – это следствие геологических процессов, протекающих в мантии и земной коре. Литосферные плиты движутся, и в обычной ситуации это движение едва заметно. Однако на разломах коры накапливается напряжение вследствие неравномерности подвижек, что и вызывает в итоге землетрясения. Эти явления наблюдаются не повсеместно, они характерны для геологически неспокойных мест на стыках земной коры. Самое нестабильное место – это так называемое «огненное кольцо», протянувшееся по окраинам Тихого океана. Оно обрамляет самую крупную литосферную плиту планеты, на которой этот океан и расположился.

Материалы по теме:

Землетрясения и вулканы

Любое, даже малейшее движение такой массы земной коры не может протекать безболезненно, поэтому землетрясения по ее периферии происходят постоянно. Там же присутствует массовая вулканическая активность.

Предсказания землетрясений в прошлом

Предугадывать стихийные бедствия люди стремились издавна. Первые удачные шаги в этом направлении были сделаны тысячи лет назад в геологически неспокойных регионах. В Китае древние ученые смогли создать необычную вазу, найденную современными археологами при раскопках. На вазе по краю сидят керамические драконы, каждый из которых держит во рту шарик. При малейших колебаниях земли, предвестниках надвигающегося землетрясения, шарики выпадали изо рта драконов – в первую очередь, со стороны очага будущего землетрясения. Так люди могли вовремя узнать о близкой беде, и даже о том, с какой стороны будет находиться очаг катаклизма.

Свои наработки имелись и в Японии – эта страна всегда была неспокойным местом. Здесь люди основывались больше на наблюдениях природы. Перед землетрясением придонные рыбы поднимаются в верхние слои воды, сомы проявляют особое беспокойство. Это было замечено рыбаками, которые каждый раз в таких случаях спешили домой, чтобы предупредить близких о надвигающейся беде.

Материалы по теме:

Янтарь - ископаемая смола

Интересный факт : сом в японских легендах рассматривается как рыба, символизирующая землю и стабильность. Возможно, это связано как раз с тем фактом, что при спокойной геологической обстановке рыба мирно и неспешно плавает у дна, а перед землетрясениями начинает метаться, искать убежище .

Отмечалось также, что огонь, горящий на свече или лучине, перед землетрясениями резко уходит вниз, свеча при этом сгорает очень быстро. Это связано с геомагнитными изменениями, которые возникают перед катаклизмом. Также повсеместно люди отмечали беспокойство домашних животных, их желание покинуть дом перед катастрофой. Ориентируясь по этим и другим приметам, люди прошлого нередко успевали спасти себя, своих близких или имущество, вовремя покинув дома и города.

Современные способы предсказания землетрясений

Сегодня для предупреждения землетрясений используют сейсмографы. Эти приборы являются особо чувствительными датчиками, которые фиксируют любые вибрации на поверхности земли. Так как перед любым землетрясением сначала наблюдаются микротолчки, прибор дает довольно точные предсказания. Он фиксирует эти предвестники и передает сведения ученым, которые предупреждают людей через СМИ. Сегодня собственный небольшой сейсмограф может быть в распоряжении каждого отдельного человека – в продаже есть индивидуальные сейсмические мониторы, которые фиксируют изменения и передают их в рамках сети, что позволяет получать предупреждения и посылать их.

О землетрясениях мы знаем мало. Одно очевидно: землетрясение легче предупредить, чем справляться с его последствиями. Пока развивается космическая геодезия, сейсмологи наблюдают за животными, прислушиваются к народным приметам и следят за водой.

Всем миром в режиме online

Одной из самых быстроразвивающихся методик предупреждения землетрясений является мониторинг популярных социальных сетей. Отслеживая микроблог «Твиттера» по тегам, ученые могут отслеживать и предугадывать сейсмические процессы.

Самым успешным случаем применения этой по настоящему революционной технологии можно назвать оперативное реагирование на землетрясение, произошедшее в 2011 году в американском штате Вирджиния. Тогда исследователям удалось проанализировать информацию из микроблога и принять упреждающие меры.
Существенную помощь могут оказать также сейсмические мониторы. Они находятся в свободной продаже. Пользователи, обычные граждане, смогут передавать данные своих мониторов c помощью Wi-Fi или смартфонов.

Этот способ предупреждения катастрофы получает сегодня все большее распространение. Справляться с угрозой «всем миром» при помощи Интернета – чем не пример благого использования Всемирной паутины?

Спасительный телеграф

Сегодня землетрясения предсказывают, в том числе, с помощью специальных приборов сейсмографов, которые реагируют на горизонтальные и вертикальные движения. Их предшественником был, как ни странно, телеграф.

В 1897 году иранский кассир и телеграфист Юсеф из города Кермана заметил необычный электромагнитный сигнал, зафиксированный прибором, а через несколько минут произошло землетрясение. 27 октября 1909 года в Иране снова произошло землетрясение, его эпицентр находился в 58 км к юго-востоку от Кермана. И снова оператор станции принял его «послание», зафиксировав необычные движения телеграфной иглы, после чего ему удалось предупредить людей, работавших в здании, и они успели эвакуироваться. Юсеф понял, по колебаниям почвы и передаче электрического импульса по проводам можно предупреждать катастрофу. Он опубликован статью, в которой написал, что «если создать более сложный прибор, необычные движения иглы будут прогнозировать землетрясение за несколько секунд до того, как оно произойдет. А если прибор оснастить большим колоколом, его звук услышат множество людей, и их жизни будут спасены». Согласно геологу Мануэлю Бербериану, открытие Юсефа осталось незамеченным. Возможно, потому, что нескольких секунд не всегда достаточно, чтобы даже выбежать из дома.

«И реки потекут вспять»

Это не страшная фраза из пророчества о конце света, а основной принцип предсказания землетрясений сегодня. Очаги землетрясения обнаруживают с помощью грунтовых вод. Подземные реки протекают, в том числе, в зонах, где создается новый очаг землетрясения. Естественно, что вода реагирует на движение породных масс, которые выдавливают ее или наоборот увеличивают объем за счет изменения объема трещин и микропустот. В результате, меняется само поведение грунтовых вод, которое приводит к изменению уровня воды в колодцах и поворачивает реки вспять. За переменами следят в специальных скважинах, где перед землетрясением вода мутнеет или нагревается.

Живой сигнал

Боязнь перед неожиданным землетрясением – еще один повод завести себе домашнего питомца. В мире давно бытует мнение, что животные более чувствительны к мельчайшим изменениям в окружающем мире, нежели люди. Науке известно множество примеров, когда перед первыми толчками звери начинали вести себя необычно – кошки носились по комнате, собаки становились агрессивными и убегали из дома. Сверхчувствительные способности приписывают даже рыбам, которые уже за несколько дней до толчков проявляют беспокойство, скапливаются в одном месте или выбрасываются на берег. Такое поведение животных не могло пройти мимо внимания ученых и не натолкнуть их на еще один, казалось бы, очевидный способ предсказания катастрофы. Но проблема заключается в том, что пока не выявлена закономерность и причина изменения поведения разных видов фауны – для исследователей это не более чем череда случайностей.

Народные методы

Китай считается одной из самых сейсмологически опасных зон. Поэтому у китайцев исторически выработались свои «народные» способы предсказания землетрясений, уникальные в каждой деревне – где-то уровень воды изменился, где-то змеи из насиженных гнезд повыползали, а в соседнем курятнике куры раскудахтались. Как ни странно, с большими погрешностями, но метод работал. Чтобы хоть как-то систематизировать «народные традиции» и сделать из них эффективное оружие против катастрофы, Мао Цзэдун наладил связь – районы-центр. Люди должны были сообщать по почте или телефону в специальное учреждение обо всех необычных явлениях, которые могли быть предшественниками бедствия. Система функционировала, но не долго. Предупредив таким способом одно сильное землетрясение, она развалилась сразу же после смерти Мао. Результаты не заставили себя ждать. В 1976 году никто не предупредил центр о приближающейся трагедии. На Китай обрушилось сокрушительное Таншанское землетрясение, в котором погибло несколько сотен человек.

Космическая геодезия

Наиболее эффективный способ предсказывать землетрясения сегодня – это использование метода космической геодезии. Задаются потенциально опасные точки, а потом со спутников наблюдается движение поверхности и изменения в этом районе. Полученные данные используются для прогнозов. Лучше всего эта система функционирует в Японии, Калифорнии (США), Потсдаме (Германия) и, конечно же, в Китае. В России способ пока не развит, мы располагаем около 30 таких GPS пунктов на Камчатке и Курилах, в остальных районах они практически не представлены. Тем не менее, по сбываемости прогнозов отстаем не сильно – у США 50%, у нас порядка 40%. Показатели, как можно заметить, не особо высокие. В мире, по-прежнему, не существует хорошей теории прогноза землетрясений.

Последний способ, описанный нами, вполне соответствует поговорке «из огня да в полымя». Речь идет о предупреждении грядущего сильного землетрясения, с помощью более слабых толчков – форшоков, которые обычно ему предшествуют. Так как высокая форшоковая активность может начаться за несколько дней перед настоящей катастрофой, у властей есть шанс спасти население. Например, Китайское сейсмологическое бюро на этом основании начало эвакуацию миллиона человек за день до сильного землетрясения в 1975 году. К сожалению, у этого способа есть свои подводные камни. Несмотря на то, что половине крупных землетрясений предшествуют форшоки, из общего числа землетрясений, форшоками являются только 5-10%. Это приводит к ложным предупреждениям, которые слишком дорого обходятся государству.

Источник миниатюры: wikipedia.org