Катастрофы в природе: землетрясения

Несмотря на революционное значение идей Маллета почти до конца XIX века торжествовало объяснение землетрясений подземными вулканическими взрывами. Оно было сделано Александром Гумбольдтом. Как и древнегреческий историк и географ Страбон Гумбольдт рассматривал вулканы как предохранительные клапаны Земли и «…в тех местах, где эти клапаны открыты, там напряжения вулканических сил слабее, нежели там где их нет».

Маллет опубликовал карты мировой сейсмической активности, впервые наглядно проиллюстрировавшие тот факт, что землетрясения концентрируются в опоясывающих Землю узких зонах. Объяснение этому факту было найдено только в ХХ веке.

Череда разрушительных землетрясений конца XIX и начала XX веков способствовала тому, что в странах Европы, России, США и Японии приступили к систематическим наблюдениям за землетрясениями. Были составлены первые каталоги инструментально зарегистрированных землетрясений, построены карты распределения их очагов. Это позволило установить связь между землетрясениями и трансформацией вещества на поверхности и внутри Земли. Стали понятны причины разрушения зданий, и появилась возможность не интуитивно, а на научной основе возводить инженерные сооружения в сейсмоопасных зонах.

В 1899 году немецкий геофизик, сейсмолог Эмиль Вихерт предположил, что фиксируемые на сейсмограмме продольные P и поперечные S сейсмические волны имеют глубинное происхождение. Иными словами связаны с источниками в недрах Земли. Прошло еще несколько лет, и эта точка зрения получила всеобщее признание. Стала понятна общая картина возбуждения и распространения сейсмических волн в недрах планеты.

В 1906 году Вихерт истолковал промежуточные группы волн на сейсмограмме как отраженные от земной поверхности, а англичанин Диксон Олдхэм (Олгрем) по характеру распространения S-волн предположил существование у планеты внутреннего ядра. Позже оно было подразделено на внешнее «жидкое» и внутреннее «твердое» ядро.

В 1907 году немецкий геофизик и сейсмолог Карл Цепприц доказал, что изучение амплитуд сейсмических волн позволяет судить о внутреннем строении Земли.

В 1909 году хорватский геофизик и сейсмолог Андрей Мохоровичич обнаружил границу между земной корой и лежащей под ней мантией.

В 1913 году прогресс в области геологических исследований и инструментальные сейсмические данные позволили американскому сейсмологу Бено Гуттенбергу сформулировать общее представление о внутреннем строении Земли.

Карта мировой сейсмичности Роберта Маллета, 1854 год.

В 1936 году датский геофизик, сейсмолог и преподаватель Королевского общества в Лондоне Инге Леманн по данным сейсмических станций Екатеринбург и Иркутск оборудованных сейсмографами Голицына установила существование у планеты внутреннего ядра. Но только спустя пятьдесят лет американскими и французскими учеными доказано, что твердое земное ядро состоит из железа и никеля, а его диаметр составляет 2,4 тысячи километров.

В 2005 году сейсмологи из США и Канады пришли к выводу, что ядро Земли вращается быстрее, чем ее мантия и кора, делая лишний оборот вокруг своей оси примерно раз в тысячу лет.

В 2013 году ученые из Австралийского национального университета обнаружили, что ядро нашей планеты, часто рассинхронизируется с остальными частями Земли и начинает вращаться с большей или меньшей скоростью.

Самый верхний слой земного шара получил название земной коры. Она подразделяется на два основных типа: материковый и океанический. Под земной корой расположена раскалённая мантия толщиной около трех тысяч километров.

В земной коре и мантии температура повышается с глубиной. Из мантии к дневной поверхности поднимается тепловой поток, в несколько тысяч раз меньший, чем поступает от Солнца. Здесь температура недостаточна для полного расплавления ее вещества. Под материками она достигает около 700 градусов по Цельсию.

Ниже мантии залегает земное ядро с радиусом в 3470 километров. В нём температура достигает астрономических величин – до пяти тысяч градусов по Цельсию, а вещество находится в расплавленном состоянии.

Из-за разных физических свойств материала, из которого состоит земной шар, с глубиной изменяются скорости распространения сейсмических волн. Изучение особенностей прохождения сейсмических волн вызванных землетрясениями и взрывами позволило получить представление о внутреннем строении Земли.

В сейсмологии многое взаимосвязано. Так, изучая места возникновения землетрясений, ученые выяснили внутреннее строение Земли, а затем то, что ее недра находятся в непрерывном движении. Изучение характера этих движений привело к пониманию процесса трансформации вещества внутри и на поверхности планеты. Это позволило построить модели для объяснения характера протекающих в её недрах физико-химических процессов. В свою очередь они привели к пониманию причин сейсмической активности планеты.

Сейсмология изучает землетрясения и их связь с процессами, происходящими внутри Земли. Методы и данные сейсмологии используются для исследования её внутреннего строения, производства оценок сейсмической опасности в том или ином месте, поиска месторождений полезных ископаемых.

Значительный вклад в сейсмологию внесли Д. Митчелл, Р. Маллет, Дж. Милн и Х. Джефрис (Великобритания), Б.Б.Голицын (Россия), Э. Вихерт и Б. Гуттенберг (Германия), К. Буллен (Австралия), Ф. Омори, А. Имамура и К. Вадати (Япония), А. Мохоровичич (Югославия), Б. Гутенберг, Ч. Рихтер (США), Ю. Ризниченко (СССР) и многие другие.

Землетрясения: Цифры и Факты

Самое сильное землетрясение XX века произошло в Чили в 1960 году с магнитудой 9.5 по шкале Канамори (по шкале Рихтера магнитуда 8,3).

Самое смертоносное землетрясение произошло 23 января 1556 года в Китае в провинции Шэньси. Считается, что оно унесло жизни около 830 тысяч человек.

Самое трагическое по последствиям землетрясение XX века произошло в Китае в 1976 году. Оно имело магнитуду 7,8 по шкале Рихтера и, по разным оценкам унесло жизни от 240 до 670 тысяч человек. Экономический ущерб определён в 6 миллиардов долларов США.

Самое трагическое по последствиям землетрясение на территории бывшего СССР произошло в 1948 году в районе Ашхабада (Туркменистан). Оно имело магнитуду 7,3 по шкале Рихтера, и унесло жизни около сорока тысяч человек.

Самое трагическое землетрясение на территории Российской Федерации произошло на Сахалине в поселке Нефтегорск в 1995 году. Оно унесло жизни 2068 человек.

Самое трагическое землетрясение начала XXI века произошло 26 декабря 2004 года в Юго-Восточной Азии. От него и последовавшего за ним цунами погибло около 232 тысячи человек. В их числе оказались несколько тысяч туристов из европейских стран. До него самым кровавым считалось цунами в Японии унесшее в 1896 году жизни 27 тысяч человек.

Самое сильное из вулканических землетрясений на памяти человека произошло в Индонезии при извержении вулкана Кракатау в 1883 году.

Самое сильное обвальное землетрясение произошло в 1974 году, когда со склона хребта Викунаек в Перуанских Андах в долину реки Мантаро с высоты почти двух километров обрушилось 1,5 миллиарда кубометров горной породы.

Самое сильное на памяти человека ударное землетрясение произошло 30 июня 1908 года от падения Тунгусского метеорита. Сейсмические колебания от его взрыва зарегистрировали сейсмографы Иркутска, Ташкента, Тбилиси и Йены.

Самое продолжительное землетрясение произошло в Средиземноморье (Южная Греция) в виде множества сейсмических толчков. Оно началось 29 июля 1870 года и закончилось в августе 1873 года. Произошло 86 тысяч толчков, из которых 300 вызвали разрушения.

Самая смертоносная в истории железнодорожная катастрофа произошла из-за землетрясения 26 декабря 2004 года. Вызванное им мегацунами обрушилась на пассажирский поезд «The Queen of the Sea» шедший из Коломбо в курортный город Галле. Из 1,7 тысяч пассажиров спаслось только несколько десятков человек.

Самое мощное искусственное воздействие на Земле осуществлено при испытаниях в СССР термоядерной бомбы АН602 (Царь-бомба). Мощность взрыва составила от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Вызванные им сейсмические волны три раза обогнули земной шар

Самые мощные зарегистрированные сейсмическими станциями колебания от запуска ракеты вызвал старт «Сатурн-5» осуществлённый по программе американских лунных миссий.

Самый крупный экономический ущерб XX века вызвало землетрясение на Тайване 1999 года – около ста миллиардов долларов США.

Самый большой в мире город XX века с населением почти 26 миллионов человек расположенный в сейсмически опасной зоне – Мехико, столица Мексики.

Самое большое количество землетрясений происходит на глубинах до 70 км от земной поверхности.

Свыше 70% всей энергии землетрясений выделяются сильными землетрясениями с магнитудой от 7 и выше по шкале Рихтера.

Свыше 75% всей энергии выделяемой при землетрясениях на Земле принадлежит поверхностным землетрясениям и только 3% глубоким, т.е. с очагами лежащими ниже 300 км от земной поверхности.

Самые глубокие очаги землетрясений (до 720 км) расположены на территории Индонезии.

Самое большое число (75%) поверхностных землетрясений с глубиной очага до 70 км, 90% землетрясений с глубиной очага до 300 км и все глубокие (начиная с 300 км) возникают в Тихоокеанском тектоническом кольце.

Самое большое число (около 80%) землетрясений происходят на дне океанов и только 20% на материках.

Самое большое число землетрясений (75%) происходит по границам Тихоокеанской литосферной плиты, 22% – в Альпийско-Гималайском сейсмическом поясе и только 3% возникает в пределах срединно-океанических поднятий и во внутренних частях литосферных плит.

Самое большое число человеческих жертв (почти 75%) от землетрясений в мире приходится на Альпийско-Гималайский сейсмический пояс (Афганистан, Индия, Иран, Китай, Пакистан, Турция и т.д.).

Самая большая возможная величина землетрясения по шкале Рихтера равна магнитуде 9. Она ни разу не наблюдалась за всю историю человечества. По шкале Канамори учитывающей сейсмический момент землетрясения максимальная величина магнитуды может быть выше.

Самая минимальная регистрируемая величина землетрясения по энергетической шкале Раутиян равна единице. Это примерно в 10

 раз меньше максимально возможной магнитуды землетрясения по шкале Рихтера.

Самое максимально возможное сотрясение от землетрясения на дневной поверхности равно XII баллам по шкале MSK-64. Возможно, такие колебания возникали только на морском дне.

Впервые на памяти современного человечества землетрясение 26 декабря 2004 года у берегов острова Суматра вызвало цунами от которого пострадали страны расположенные на огромных расстояниях друг от друга. От Малайзии на востоке до африканских государств на западе.

Впервые в мире на основании сохранившихся индейских преданий установлен мемориал в память о землетрясении и цунами погубивших тысячи американских индейцев более трехсот лет тому назад. Он расположен в США на отмели Сайлец Бэй в Линкольн Сити штата Орегон.

Почему происходят землетрясения?