Землетрясения: что это, причины, баллы, почему происходят

Что такое землетрясение

Землетрясения – это колебания земной поверхности и подземные толчки, возникающие в результате движения тектонических плит.

Почему происходят землетрясения

Земная кора разбита на несколько крупных тектонических плит, плавающих на полужидкой мантии под ними. В основном землетрясения происходят в результате движения этих плит. Когда они движутся друг против друга, возникает большое давление. В какой-то момент плиты скользят, высвобождая энергию в виде сейсмических волн, которые мы воспринимаем как землетрясения.

Во время землетрясения движение тектонических плит может колебаться от нескольких миллиметров до метров. Магнитуда землетрясения определяется величиной смещения, происходящего вдоль разлома, причем более сильные землетрясения соответствуют большему скольжению. Однако даже небольшие перемещения могут нанести значительный ущерб, если землетрясение происходит в густонаселенной местности и/или грунтовые условия усиливают сейсмические волны.

Виды землетрясений

• Тектонические землетрясения — возникают в результате движения и взаимодействия тектонических плит. Они являются наиболее распространенным типом землетрясений и могут произойти в любой точке мира.
• Вулканические землетрясения — происходят в результате вулканической деятельности, например, движения магмы или обрушения вулканического конуса. Чче всего они встречаются вблизи активных или потенциально активных вулканических зон.
• Обвальные землетрясения — происходят в результате обрушения подземных валов, подземных полостей или других искусственных сооружений.
• Взрывные землетрясения — возникают в результате искусственных взрывов, например, ядерных испытаний или взрывных работ в карьерах.
• Оползни — возникают в результате перемещения больших масс камня, земли или других материалов вниз по склону.
• Рой землетрясений — последовательность землетрясений, происходящих в определенной местности в течение короткого периода времени (1–15 дней). Они часто связаны с вулканической или геотермальной активностью.

Как измеряют землетрясения в баллах

В разных странах принято оценивать силу землетрясений по-разному.

• В России и некоторых других странах принята 12-балльная шкала Медведевой — Шпонхойера — Карника.
• В Европе — 12-балльная европейская макросейсмическая шкала.
• В США — 12-балльная модифицированная шкала Меркалли.
• В Японии — семибалльная шкала Японского метеорологического агентства.

Шкала Рихтера

Первую шкалу магнитуды землетрясений предложил американский сейсмолог Чарльз Рихтер в 1935 году, поэтому в обиходе магнитуду называют шкалой Рихтера. Шкала представляет собой логарифмическую шкалу, которая измеряет магнитуду землетрясений на основе амплитуды движений грунта, регистрируемых сейсмографами. Величина выражается числом, причем каждая единица увеличения соответствует десятикратному увеличению движения грунта.

Сейсмограф — устройство, используемое для определения силы, направления и измерения землетрясений. Он состоит из сейсмометра — датчика, измеряющего движение грунта, — и устройства, записывающего сигнал, создаваемый сейсмометром.

Проще говоря, сейсмограф похож на диктофон, который слушает землю и записывает. Разница лишь в том, что сейсмограф создает графический след волн землетрясения. После этого вы сможете проанализировать и определить магнитуду и место землетрясения.

Сейсмографическое оборудование

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника

Шкала Медведева — Шпонхойера — Карника (МСК-64) — это метод измерения интенсивности землетрясений, представляющий собой описание последствий подземных толчков на поверхности Земли и на искусственных сооружениях. Шкала была разработана в 1970-х годах советскими геологами и используется в основном на территории бывшего Советского Союза и Восточной Европы.

Шкала варьируется от 1 до 12, причем каждое увеличение на одну единицу соответствует увеличению интенсивности землетрясения. Каждый из уровней описывает величину ущерба зданиям и степень подвижки грунта. Информация, полученная с помощью этой шкалы, используется агентствами по управлению стихийными бедствиями для планирования мер реагирования и восстановления, а также для оценки потенциального воздействия землетрясений.

Как баллы МСК-64 соответствуют повреждениям на поверхности

1. Это не ощущается. Регистрируется только сейсмическими приборами.
2. Очень слабые переводы. Они замечают лишь некоторых людей, находящихся в полном покое на верхних этажах зданий, и домашних животных.
3. Слабое. Это происходит только внутри некоторых зданий, как сотрясение земли от проезжающего трамвая.
4. Интенсив. Большинство людей замечают такое землетрясение. Можно вернуться назад легкое обебание или безезжение предметов быта за оконным столом. Можно скрипеть дверцами и/или станками.
5. Довольно сильное. Ощущают много вне зданий, а внутри — все. Шатается мебель, останавливаются маятники часов, могут появиться трещины в окнах и штукатурке.
6. Сильный. Ощущается всеми. Предметы падают с полок, а картины — со стен. Откололись отдельные куски штукатурки.
7. Очень сильное. В стенах домов появляются трещины, появляются видимые повреждения.
8. Разрушительное. Видимые трещины образуются на крутых склонах и во влажной почве. Памятники двигаются, заводские трубы не выдерживают и падают. Дома сильно повреждены.
9. сравнительное. Сильно поврежденные или разрушенные каменные и кирпичные постройки. В деревянных домах нарушена геометрия.
10. Уничтожение. Трещины в земле достигают ширины метра. Со склонов происходят оползни и оползни. Каменные здания рушатся. Ж/д рельсы искривляются
11. Катастрофа. В поверхностных слоях земли появляются крупные трещины. Происходят многочисленные оползни и оползни. Каменные дома и мосты почти полностью разрушены.
12. Сильная катастрофа. Огромные изменения в земной коре: множество трещин, обвалов, оползней. Рельеф меняется: появляются водопады, запруды, течение реки отклоняется. Ни одно сооружение не выживает.

Модифицированная шкала Меркалли в Европе и США

12-балльная европейская макросейсмическая шкала, известная также как шкала интенсивности Меркалли, была разработана в начале 20 века итальянским сейсмологом Джузеппе Меркалли. Шкала также основана на мониторинге воздействия землетрясений на окружающую среду и искусственные сооружения, такие как здания, дороги и мосты.

При этом определения различных уровней интенсивности в MSK-64 и европейской шкале могут незначительно отличаться. Например, MSK-64 основывается на величине ущерба зданиям на конкретной территории, тогда как определение того же уровня интенсивности по европейской макросейсмической шкале учитывает как степень подвижки грунта, так и величину ущерба искусственным объектам структуры.

В США тоже используют модифицированную шкалу Меркалли (Modified Mercalli Intensity, MMI). Он также основан на сочетании показаний приборов и наблюдений за воздействием землетрясений на окружающую среду и искусственные сооружения и варьируется от 1 (не ощущается) до 12 баллов (полное повреждение), но был модифицирован для лучшего отражения последствий землетрясений в Соединенные Штаты.

Индустрия 4.0 Защита от всех катастроф: как выглядят современные бункеры и кто их роет

Японская шкала сейсмической интенсивности

Японское метеорологическое агентство (JMA) использует собственную шкалу сейсмической интенсивности, также известную как шкала Синдо, для измерения силы землетрясений. Шкала Синдо варьируется от 0 до 7 баллов и учитывает как показания приборов, так и наблюдения за воздействием землетрясения на искусственные сооружения и окружающую среду.

Шкала Синдо была названа в честь японского сейсмолога Киё Синдо, который разработал ее в 1950-х годах. Шкала была разработана для отражения интенсивности землетрясений в Японии, где последствия землетрясений для сооружений могут существенно различаться из-за уникальной географии страны и стиля строительства.

Как связаны магнитуда и разрушения на поверхности

Хотя магнитуда землетрясения и объем разрушений на поверхности земли коррелируют, было бы неправильно связывать их напрямую. Важно учитывать глубину очага землетрясения и другие параметры. Например, землетрясение, очаг которого находится на большой глубине, может очень слабо ощущаться на поверхности. Но землетрясение такой же магнитуды с неглубоким очагом может иметь разрушительные последствия.

Как предсказать землетрясение

В настоящее время учёные не способны точно предсказывать землетрясения. Существуют методы обнаружения изменений сейсмической активности и деформаций земной коры, которые могут указывать на повышенную вероятность землетрясения, но на основе этих методов невозможно определить его точное время и место.

Основное внимание в настоящее время во всем мире уделяется совершенствованию системы раннего оповещения, а также подготовке и повышению осведомленности населения. Системы раннего предупреждения используют сети сейсмического мониторинга для обнаружения начала землетрясения и быстрого оповещения тех, кто находится в пострадавшем районе, что позволяет им принять защитные меры до начала сильного землетрясения.

В качестве инструмента прогнозирования землетрясений и систем раннего оповещения сейчас активно рассматривают (но пока не широко используют) нейронные сети. Алгоритмы искусственного интеллекта, такие как машинное обучение и глубокое обучение, можно обучить на исторических сейсмических данных для выявления закономерностей и прогнозирования будущих землетрясений. Эти алгоритмы также можно использовать для анализа сейсмических данных в режиме реального времени. Однако точность прогноза землетрясений на основе ИИ пока ограничена. Ряд факторов усложняет прогнозирование землетрясений, включая ограниченный набор данных, доступных для обучения, нелинейный и хаотичный характер землетрясений, а также влияние деятельности человека на измерения.

Зеленая экономика Как санкции и сотрудничество помогут избежать климатической катастрофы

Кто исследует землетрясения

Исследованиями землетрясений занимается множество компаний и организаций — как частных, так и государственных.

• Геологическая служба США (USGS) — научное агентство правительства США, предоставляющее информацию о землетрясениях и других стихийных бедствиях. Геологическая служба США управляет Передовой национальной сейсмической системой (ANSS), национальной сетью сейсмических устройств, которые отслеживают землетрясения в США.
• Земная обсерватория Ламонта-Доэрти — исследовательское подразделение Колумбийского университета, специализирующееся на науках о Земле и окружающей среде, включая землетрясения.
• Калифорнийский технологический институт (Калтех) — ведущий исследовательский университет, где расположены сейсмологические лаборатории, которые проводят исследования землетраёсения и искания симесической пагании.
• Японское метеорологическое Ангествой (JMA) — национальное метеорологическое агентство Японии, отвечающее за мониторинг землетрясений и их исследование в Японии.
• Научно-геологические компании, такие как Schlumberger, Halliburton и CGG, — используют методы семической семики для изучения подверхностной структуры Земли.
• Инжиниринговые и консалтинговые компании, такие как Arup, MWH Global и GHD, специализируются на оценке и снижении сейсмических рисков, а также на сейсмостойком проектировании и модернизации зданий.
• Технологические компании, такие как Early alert Labs, ShakeAlert и MyShake, разрабатывают и внедряют системы раннего предупреждения о землетрясениях, используя сочетание сенсорных сетей, машинного обучения и других передовых технологий.

В России существует несколько организаций, которые занимаются исследованием и мониторингом землетрясений.

• Институт физики Земли — ведущий российский научно-исследовательский институт, специализирующийся на геофизике, в том числе на изучении землетрясений.
• Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) — государственный орган, отвечающий за мониторинг и прогнозирование опасных природных явлений, в том числе землетрясений.
• Институт динамики геосферы — научно-исследовательский институт РАН, специализирующийся на геодинамике, сейсмологии и изучении землетрасии.
• Дальневосточные оделители РАН — филиал Российской Академии наук, корой проводят исследования в выходные области, чем сейсмологию и обучение землетраеснию в Дальневосточном регионе.

Читайте также: Как ⭐ определить географическое положение объекта по карте: координаты 5 класс