Землятресение

Введение

В недрах нашей планеты непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего эти изменения  медленные, постепенные. Точные измерения  показывают, что одни участки земной поверхности поднимаются, другие опускаются. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутренние процессы протекают бурно и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города, опустошает целые районы.

Под угрозой землетрясений находятся  обширные территории, многие густонаселенные  области и даже целые страны, например Япония. Наибольшая опасность землетрясений  заключается в их неожиданности  и неотвратимости. Однако научные  достижения последних лет открывают  реальные возможности не только предсказывать  землетрясения, но и влиять на их ход.

Слово “землетрясение” - русское, и  смысл его ясен: землетрясение  – это трясение земли. А точнее, землетрясение – это колебание  земной поверхности при прохождении  волн от подземного источника энергии.

По-гречески землетрясение – seismos, следовательно, сейсмические явления – это те, что связаны с землетрясениями, а именно сейсмические волны, сейсмические приборы (сейсмографы), записи сейсмических колебаний (сейсмограммы), сейсмические станции и т.д.

Землетрясения – важная составная  часть окружающей нас среды, и  ни один район земного шара нельзя считать полностью от них избавленным. Сейсмологи работают во всех развитых, а также во многих развивающихся  странах. Они интересуются, почему и  как происходят землетрясения. Изучая волны, проходящие через Землю при  землетрясениях, ученые воссоздают существенные детали ее внутреннего строения. Разработанные  для такого изучения методы оказались  полезными также при поисках  нефти и других полезных ископаемых. В странах, где землетрясения  происходят часто, возникают важные социальные и экономические проблемы, специальные задачи должны решать архитекторы и инженеры. Таким образом, сейсмология служит как практической деятельности человека, так и познанию фундаментальных законов природы.

Сейсмология – это часть более  широкой науки - геофизики, возникшей  как пересечение и связующее  звено двух более старых наук –  геологии и физики. Геология в широком  смысле слова занимается всесторонним изучением Земли, однако в настоящее  время ее предметом, как правило, считают преимущественно описательное изучение происхождения и свойств  горных пород и содержащихся в  них ископаемых, а также преобразований земной поверхности под воздействием высоких температур, давления, электричества  и других сил. В сферу действия геофизики попадают, таким образом, разделы геологии, связанные с  физическими измерениями и расчетами, и разделы физики, рассматривающие Землю и ее атмосферу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Общие сведения о землетрясении.

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.

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.

 

 

 

 

2.Ранние объяснения причин землетрясений

В поисках причин землетрясений  Аристотель обратился к недрам Земли. Он полагал, что атмосферные вихри  внедряются в землю, в которой  много пустот и сквозных щелей. Вихри, думал он, усиливаются огнем и  ищут себе выхода, вызывая таким образом землетрясения, а иногда извержения вулканов. Эти представления просуществовали много веков, даже не смотря на то, что он не привел никаких аргументов в пользу своих гипотез, а просто дал волю своей бурной фантазии. Аристотель также “несет ответственность” за бытующее и поныне представление об особой “сейсмической погоде”. Он говорил, что когда воздух затягивается в землю перед землетрясением, оставшийся над землей воздух становится спокойнее и разреженней, затрудняя дыхание. Четырьмя веками позже Плиний писал: “Сотрясенья земли случаются, лишь когда море спокойно и небо столь недвижно, что птицы не могут парить, потому что нет поддерживающего их дыхания”. Поскольку такие условия бывают при жаркой влажной погоде, такую погоду стали называть “сейсмоопасной погодой”, полагая, что она сигнализирует о приближении землетрясений.

В мифологии разных народов наблюдается  интересное сходство в представлениях о причинах землетрясений. Это будто  бы движение некоего реального или  мифического животного, гигантского  скрытого где-то в глубинах Земли. У  древних индусов это слон, у  даяков Суматры – огромный вол. Древние японцы вину за землетрясения возлагали на сома, который сотрясал землю. Если бы он не был под надзором доброго бога, даймедзина

то земля сотрясалась бы постоянно. Однако добрый дух время от времени  утрачивал бдительность, и совесть  злого сома отягощалась следующим  землетрясением.

Землетрясения часто рассматривали  как наказание, ниспосланное рассерженными  богами. В греческой мифологии  землетрясения вызывает разъяренный  Посейдон, владыка морей. Нептун, его  аналог в римских мифах, мог не только вселять страх в людей, вызывая землетрясение, но и насылать на землю потопы, а на берега – огромные волны. В Европе ХVIII в. духовенство пыталось привить людям моралистический взгляд на землетрясения. Вот что можно прочесть в одной лондонской газете за 1752 год:”Землетрясения обычно случаются в больших городах. Карающий бич направлен туда, где есть жители, т.е. цель для предостережения, а не на голые утесы и необитаемые берега”. Знаменитое Лиссабонское землетрясение 1755г. произошло в День Всех Святых, в момент, когда люди были в церкви. Огромное число жертв было вызвано серией из некоторых толчков и гигантским цунами, обрушившимся на набережную. Положение усугубили пожары, расбушевавшиеся по всему городу. Те, кто верил в божью кару за грехи, видели в этом возмездие.

3.Современные объяснения причин землетрясений

Наука о землетрясениях, сейсмология, хотя и молода, но сделала серьезные  успехи в познании объекта своего исследования. Имена А.П. Орлова, И.В. Мушкетова, К.И. Богдановича, В.Н. Вебера, Б.Б. Голицина, Г.А.Гамбурцева, С.В. Медведева, Ю.В. Ризниченко – яркие опорные точки на кривой роста отечественной и мировой сейсмологии.

Ценою усилий нескольких поколений  исследователей специалисты теперь неплохо представляют, что происходит при землетрясении и как оно  проявляется на поверхности Земли. Но ведь поверхностные явления –  это результат того, что происходит в недрах . И основное внимание специалистов теперь сосредоточено на познании глубинных процессов в недрах Земли, процессов, приводящих к землетрясению, его сопровождающих и за ним следующих.

Теория землетрясений как геофизического процесса еще только разрабатывается. Хотя в исследованиях такого рода ныне широко используется физическое и математическое моделирование, познание различных природных феноменов, связанных с землетрясениями, в  значительной мере основывается на наблюдениях  на земной поверхности.

Научная геология (ее становление  относится к ХVIII в.) сделала правильные выводы о том, что сотрясаются главным образом молодые участки земной коры. Во второй половине ХIХ в. уже была выбрана общая теория, согласно которой земная кора была подразделена на древние стабильные щиты и молодые, подвижные горные сооружения. Выяснилось, что молодые горные системы – Альпы, Пиренеи, Карпаты, Гималаи, Анды – подвержены сильным землетрясением, в то время как древние щиты ( к ним относится Чешский массив) являются областями где сильные землетрясения отсутствуют.

К числу наиболее употребительных  сейсмологический терминов, связанных  с понятием “землетрясение”, можно  отнести следующие: очаг, гипоцентр, эпицентр, магнитуда, балл.

Под очагом тектонического землетрясения  понимается замкнутый объем земного  вещества, в котором достаточно короткого, до 1-3 минут, времени произошли разрушения. Как правило, в области очага  происходит смещение (подвижка) одной  части объема относительно другой. Место, в котором начинается подвижка, именуется гипоцентром.

Именно с этой точки начинается процесс генерации сейсмических волн, которые могут привести к  разрушениям за пределами очага. Проекция гипоцентра по вертикали на земную поверхность получила название эпицентра.

Понятие балла характеризует интенсивность  сотрясения в точке наблюдения. В  нашей стране с 1964 года используется 12-бальная шкала MSK – 64. Следует отметить, что несейсмологи в баллах зачастую характеризуют саму силу землетрясения в очаге. Это неверно, однако в газетных сообщениях встречается регулярно. Как правило, это касается шкалы Рихтера, в которой используется безразмерная величина магнитуды М землетрясения, пропорциональная логарифму выделенной в очаге энергии. Путаница возникла в связи с двумя обстоятельствами:

1) магнитуды известных до сих  пор землетрясения не превышает  9 единиц (в каталогах есть только  М (макс.) равна 8,9) ,то есть магнитуда  численно близка к значениям  баллов сотрясений;

2) мы привыкли к тому, что  любой параметр имеет размерность  (метры, килограммы, градусы) ,а ведь логарифмы любых параметров всегда безразмерны. Поэтому, если в печати появляется сообщения типа “ землетрясение имело 7 баллов по шкале Рихтера”, то в действительности это означает, что магнитуда землетрясения М=7. А ощущаться в разных пунктах оно может силой 10 баллов, 8 баллов,5 баллов-это зависит от расстояния до очага. Таким образом если бальность зависит от расстояния до очага, то магнитуда – не зависит.

Шкала MSK-64 составлена применительно  к зданиям и сооружениям, не имеющем сейсмостойкого усиления конструкций. Приведу здесь описание первых четырех баллов этой шкалы без изменений, а начиная с пятого, когда возможны повреждения строений, опишу основные отличительные признаки землетрясений и вероятное их воздействие на здания современной застройки на Камчатке. При описании каждого балла в скобках указана частота повторяемости землетрясений данной силы для Петропавловска- Камчатского.

1 б а л л. Неощутимое землетрясение. Интенсивность колебаний лежит ниже предела чувствительности, сотрясения почвы обнаруживаются и регистрируются только сейсмографами.