Как изучают землетрясения

Как изучают землетрясения. За время своего существования человечество понесло немало жертв от землетрясений. Как изучают землетрясения , чтобы предупредить разрушения и человеческие жертвы, (подробнее: Какие землетрясения изменили лик Земли). Приборы для изучения землетрясений. Землетрясения изучают при помощи специальных приборов , называемых сейсмографами . Эти приборы непрерывно ведут точную запись всех колебаний земной коры на специальной ленте, называемой сейсмограммой («грамма» по-гречески — запись). Мировой известностью пользовались сейсмографы конструкции академика Б. Б. Голицына и дру­гих ученых. Первый сейсмограф и стенограмма. Современные сейсмографы — сложные электронные устройства.

Сейсмограф Татевского монастыря. Толчки землетрясения выявляли и другими спосо­бами. Большой интерес в этом отношении представляет Гавазан — качающийся восьмигранный каменный столб, высотой около 8 метров, в Татевском монастыре в Зангезуре (в Армян­ии). Этот древний монастырь был основан в IX веке. Он долгое время являлся центром армянской культуры и служил местом пребывания главы духовенства. Гавазан сооружен во дворе монастыря. В 1931 г. монастырь сильно пострадал от землетрясения, были разрушены все его сооружения, кроме самого Гавазана. Долгое время люди предполагали, что качающийся столб Гавазан имеет за­кругленное основание, которым входит в чашеобразное углубление. Высказывались предположения, что в это углубле­ние наливалась ртуть для большей чувствительности этого своеобразного сейсмоскопа, т. е. прибора, позволяющего отмечать толчки землетрясений (по-гречески «скопео» — смотрю). Гавазан завершается рельефным украшением в виде ажур­ного креста в квадратной каменной раме. Отсюда — второе его название хачкар — надгробный памятник. В середине ХХ века столб стоял неподвижно, так как, очевидно, был заклинен по­павшим в его основание щебнем, хотя еще недавно он легко на­клонялся от прикосновения руки. Архитекторы разобрали Гавазан, это помогло определить, что он установлен на шарнире. Точный расчет цента тяжести обеспечивал ему вертикальное положение, а шарнир помогал ему раскачиваться и возвращаться в вертикальное положение. Амплитуда раскачивания могла достигать 20 метров. В настоящее время, с целью сберечь старинный сесмограф, ученые застопорили механизм качания, а сам столб стянули металлическими обручами и скрепили болтами, поэтому он неподвижен. Как изучают землетрясения. Работа в области сейсмологии , иначе — науки о землетрясе­ниях, требует не только абсолютной точности приборов, но также и установки их в таком помещении, где наблюдается по­стоянная в течение года температура и куда не проникают слу­чайные толчки. Поэтому сейсмические станции устраиваются в глубоких подвалах, причем сами приборы устанавливаются на специальных глубоких фундаментах. Землетрясения большей или меньшей силы совершаются ча­сто, известия же, подтверждающие их, не всегда доходят до на­шего сведения, так как колебания земной коры могут про­исходить в странах малонаселенных, а также на дне океанов, занимающих в общем около трех четвертей поверхности земно­го шара (71%). Каждый год, по подсчетам специалистов, совершается в среднем до десяти тысяч землетрясений, иначе говоря, земная кора содрогается ежечасно. Если же учесть еще сигналы мор­ских глубин, то проявление жизни Земли, биение, так сказать, ее «пульса» будет еще чаще. На основании многолетних наблюдений сейсмических стан­ций, число которых в различных странах доходит до нескольких сотен, ученые в настоящее время приходят к такому выводу, что земная кора никогда не находится в состоянии сейсмического покоя. Незначительные ее колебания, отличающиеся удивитель­ным постоянством, отмечаются сейсмическими станциями даже при отсутствии землетрясений. Основние определения в сейсмологии. Нарушение равновесия пластов земной коры, происходящее во время землетрясений, сопровождается колебаниями различ­ной силы. Тот участок внутри земной коры, в котором происхо­дят эти изменения, называется очагом землетрясения или ги­поцентром (от греческого предлога «гипо» — под, а вместе — «под центром», т. е. под центром землетрясения). Глубина гипоцентра бывает различна, в зависимости от че­го различна и сила землетрясения: чем ближе к земной поверх­ности расположен гипоцентр, тем сотрясение сильнее и тем ограниченнее область его распространения. При значительной глубине гипоцентра сила землетрясения не велика, зато область распространения его огромна. Согласно большинству опреде­лений гипоцентры возникают в земной коре на глубине до 50 километров от земной поверхности, реже — до 100 километров (примером могут служить Карпатские землетрясения 1802 и 1940 гг.) и лишь единичные землетрясения — от 300 километров и глубже. Участок поверхности земли, находящийся непосредственно над гипоцентром, называется эпицентром (от греческого предло­га «эпи» — на, т. е. район землетрясения на поверхности земли). Здесь землетрясение проявляется наиболее резко. Во время сильных землетрясений в эпицентре ощущаются вертикальные толчки, подбрасывающие вверх все предметы. По мере удале­ния от эпицентра толчки принимают более косое, боковое на­правление, постепенно теряя свою разрушительную силу. Удары, получающиеся при землетрясении, передаются во все стороны как в глубинах земной коры, так и по ее поверх­ности. Распространение и силу ударов можно грубо сравнить с теми волнами, которые получаются на гладкой поверхности воды от брошенного в нее камня. Большой камень, производя значительное колебание частиц воды, дает большие волны, ма­ленький — небольшие. Точно так же и сила землетрясений за­висит от мощности подземных ударов. Колебания частиц жид­кости, конечно, отличны от колебаний частиц твердого тела. Они не могут прийти в такое колебательное движение, как частицы жидкости — движения их ограничены соседними частица­ми; они могут только сжиматься, изменять свой объем. Волны землетрясений. Волны землетрясений распространяются двумя путями: первый путь — снизу вверх, иначе говоря, в направлении удара; этот путь называется продольным, потому и волны получают определение продольных волн ; другой путь — направление попе­речное, т. е. перпендикулярно предыдущему, почему волны и называются поперечными . И те и другие волны возникают од­новременно в гипоцентре и распространяются от него во все стороны по радиусам. Наибольшей скоростью распространения отличаются про­дольные волны — от 8 до 10 километров в секунду. Эти волны отмечаются сейсмографами первыми. Скорость поперечных волн приблизительно вдвое меньше продольных —4 километра в се­кунду, а скорость поверхностных еще меньше — 3,5 километра. Эти волны, по данным Пулковской сейсмической станции, обе­жали весь земной шар во время Мессинского землетрясения (1908) за 3 часа 8 минут 51 секунду. При особенно сильных землетрясениях возникают в области эпицентра, особенно в рыхлых породах, волны тяжести, подобные волнам на поверхности воды. Распространяются эти волны с весьма незначительной скоростью — 4 метра в секунду, зато действие их особенно разрушительно. Этим волнам не могут сопротивляться ни почва, ни постройки. Именно эти волны заставляют нагибаться деревья, качаться заводские трубы, соборы и высотные дома. Нередко подобные волны так и запечатлеваются на поверхности земли. Расшифровка, иначе — чтение, сейсмограмм какого-нибудь землетрясения требует от исследователя большой работы для выяснения содержания всех записей в целом и ответа на вопрос как изучают землетрясения. Сейсмические шкалы. В мире существует большое число сейсмических шкал . Первоначально сила землетрясений определялась по специальной шкале Росси — Фореля. Эти ученые (Росси и Форель), в 1883 году расположили в определенной последовательности те характерные признаки, которые наблюдаются во время землетрясений, и разделили их на десять номеров, или баллов. В настоящее время эта шкала используется в странах Латинской Америки. В России применяется наиболее широко используемая в мире 12?балльная шкала землетрясений МSK?64 (Медведева?Шпонхойера?Карника), основанная на шкале Меркалли?Канкани (1902 г.). В Японии используют 7?балльную шкалу землетрясений. Шкала землетрясений. Ознакомимся с содержанием Шкалы землетрясений по описанным ниже баллам: Колебания непосредственно не ощущаются людьми, а об­наруживаются только специальными приборами. Очень слабые сотрясения, замечаемые только отдельными лицами в состоянии покоя. Весьма слабые сотрясения, замечаемые большинством лю­дей только внутри здания и часто смешиваемые с сотрясениями здания от грузовика. Слабые колебания почвы, ощущаемые людьми в движе­нии и работе. Дребезжание оконных стекол и посуды, скрип двери, полов, треск потолков. Довольно сильное землетрясение, ощущаемое всеми. Со­трясение зданий. Колебание кроватей, стульев и другой мебели. Качание ветвей деревьев, как при небольшом ветре. Занавески, люстры и картины покачиваются. Двери и окна открываются и закрываются. Спящие пробуждаются. Сильное землетрясение, чувствительные удары. Падение картин со стен и книг с полок. Движение мебели. Остановка ча­сов с маятником. Штукатурка, начинает осыпаться. Пробужде­ние всех спящих. Очень сильное землетрясение. Сильные удары. Опрокиды­вание предметов квартирной обстановки. Звон больших коло­колов. Откалывание кусков штукатурки и лепных украшений. Повреждение дымовых труб. Появление оползней, изменение уровней колодцев. Разрушительное землетрясение, весьма сильные удары. Образование трещин в стенах зданий. Разрушение дымовых труб. Падение фабричных труб. Деревья сильно раскачиваются и даже ломаются. Многие испытывают «морскую болезнь». Опустошительное землетрясение. Разрушение отдельных частей зданий или целых построек. Появление трещин в почве. Необыкновенно сильные удары. Всеобщее разрушение. Образование трещин в земле, сбросы, обвалы, оползни. Искрив­ление железнодорожных рельсов. Разрывы водопроводной, ка­нализационной, газовой и электрической сети. На дорогах появляются трещины и волнообразные выпячивания. Катастрофическое землетрясение. Образование широких трещин, многочисленных оползней и обвалов. Полное разру­шение каменных построек и устоев мостов, разрушение насы­пей, плотин и других сооружений. Сильное катастрофическое землетрясение. Образование сбросовых трещин, сдвигов и разрывов. Громадные изменения в природной обстановке: появление водопадов, отклонение тече­ний рек, образование озер в результате завалов рек. Окончательное разрушение всех сооружений, воздвигнутых чело­веком. Определения района землетрясения. Для определения района землетрясения отмечают по кар­те в пунктах наблюдения время ощущения толчков и их силу. Соединяя пункты с одинаковыми по времени отметками, полу­чают линии — гомосейсты (от древнегреческого слова «гомос» — одинаковый), а одинаковые по силе удара пункты дают изосейсты (от греческого слова «изос» — равный по мере, по силе). Область наибольших разрушений называется плейстосейстовой (что значит в переводе с древнегреческого «наиболее потрясенной», т. е. испытавшей наибольшее потрясение). Очер­тания этой области имеют различную форму — более или ме­нее правильного круга, овала, наконец, полосы. При Верненском землетрясении (1887) плейстосейстовая область занимала 5476 кв. км, а область распространения самого землетрясения 1 478 570 кв. км; область распространения второго Крымского землетрясения была свыше 1 млн. кв. км. Продолжительность каждого в отдельности удара земле­трясения бывает весьма незначительна, в редких случаях она продолжается минуту. В начале землетрясения удары бывают обыкновенно часты, до трех в секунду, затем они становятся все реже и реже. Тот срок, в течение которого повторяются в данной местности удары, называется периодом землетрясения. Он отличается различной продолжительностью — от нескольких минут до нескольких лет; например, в Верненском землетрясе­нии он продолжался около трех лет. Фокидское землетрясение 1870 г. (Фокида — провинция в Греции), беспримерное по силе, продолжалось три года и дало до 750 тысяч ударов (из которых 300 сопровождалось страшными разрушениями). Наибольшей силой отличаются удары в начале землетрясе­ния, к концу его периода удары постепенно замирают. Самые первые удары бывают обыкновенно слабее тех, которые следу­ют непосредственно за ними. Землетрясения могут неоднократно повторяться в одном и том же районе. В связи с этим различают сейсмические области , где землетрясения часты, например побережье Тихого океана (Японские острова, Курильские, Алеутские, Филиппинские, Ан­ды, а из других горных районов — Апеннины, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань, Гималаи), страны Латинской Америки. Землетрясения часто являются последствием перемещения тектонических плит земной коры. Карта сейсмических областей Земли. Асейсмические области , где землетрясения более редки или вовсе отсутствуют, такова, например, Русская равнина, Западно-Сибирская низменность и др. Первые землетрясения отмечаются по летописям в Киеве в 1107, 1122, 1196 и 1211 гг. Особенно сильное впечатле­ние произвело на современников «потрясение земли» во Влади­мире, Киеве и Переяславле в 1230 г. В Москве заметные колебательные движения были отмече­ны несколько раз: в 1445 г., как говорит летопись: В 6 час. нощ­и потрясеся град Москва, Кремль и посад весь и храм поколебашеся, мнози люди не спяще и слышавши то, во многи скорби быша и живота отчаявшеся. Затем отмечались сотрясе­ния также в 1802 г. и в 1940 г. Более незначительные колебания имели местный характер и были вызваны провалами кровель известковых пустот. Москва белокаменная в основном на глу­бине 10—30 метров лежит на каменноугольных известняках, в которых встречаются значительные пустоты, обусловленные раз­мывающей деятельностью воды, (подробнее: Горные породы слагающие земную кору). При постройке метро такие пустоты действительно были обнаружены во многих местах.