11

Что вызывает землетрясение?

Когда происходит сильное землетрясение, оно может иметь разрушительные последствия – можно сравнять с землей целые города, не говоря уже о человеческих жертвах. Так что же происходит, когда земля начинает дрожать под нашими ногами?

Чтобы это выяснить, нам нужно уйти глубоко под землю. В центре нашей планеты – на глубине от 5000 до 6000 километров под поверхностью – находится чрезвычайно горячее твердое ядро, сделанное в основном из железа и, возможно, никеля, окруженное расплавленным внешним ядром (также считается, что оно состоит в основном из железа и немного никеля). Дальше мы находим еще один высокотемпературный слой, называемый конвектирующей мантией, который не совсем расплавлен, но некоторое движение все еще возможно при достаточном времени. Эта конвекционная мантия позволяет конвекционным потокам, вызванным теплом от ядра планеты, медленно «течь» внутри нее.

Самая верхняя часть мантии относительно холодная, хрупкая и упруго деформируется. Наконец, над этим слоем находится кора, самый внешний слой планеты (то есть то, на чем мы стоим). Этот спаренный слой коры и самой верхней мантии называется литосферой, и хотя он кажется твердым, когда мы ходим по нему, литосфера на самом деле очень тонкая по сравнению с другими слоями Земли – от менее 20 километров до более 200 километров. толстая на разных участках.

Схема слоев Земли
Земля не представляет собой однородный каменный шар, она состоит из нескольких слоев, которые имеют разные химические и физические характеристики. (Изображение не в масштабе).

Но в отличие от гладкой яичной скорлупы, которую вы можете себе представить, земная кора не представляет собой сплошной сплошной слой. Скорее, он состоит из секций, называемых тектоническими плитами, которые располагаются поверх медленно текущей и движущейся мантии.

Эти плиты не остаются неподвижными: со временем они перемещаются по планете, иногда сталкиваясь друг с другом или сталкиваясь друг с другом, образуя горные хребты. В других местах, где пластины движутся навстречу друг другу, одна пластина прижимается к другой пластине. Результаты известны как зоны субдукции, и в этих регионах происходят самые большие землетрясения в мире.

Иллюстрация границ тектонических плит
Земная кора состоит из нескольких тектонических плит, которые медленно перемещаются по поверхности Земли. Большая часть тектонической активности, включая землетрясения, происходит там, где встречаются эти плиты.

Со всем этим динамичным движением, постоянно происходящим по всей планете, большими каменными плитами, движущимися и натыкающимися друг на друга, неудивительно, что иногда оно становится немного нестабильным. Поскольку пластины перемещаются относительно друг друга, в течение длительного периода времени может накапливаться огромное напряжение. В конце концов наступает момент, когда все накопленное напряжение внезапно снимается: камни ломаются, а огромные участки коры растрескиваются и смещаются.

Эти движения приводят к возникновению энергетических волн, называемых сейсмическими волнами, которые излучаются во всех направлениях. Волны перемещаются внутрь планеты и к поверхности Земли. Вся эта активность происходит глубоко внутри Земли, что затрудняет мониторинг и, следовательно, затрудняет прогнозирование того, когда может произойти будущее землетрясение.

Неудивительно также, что наиболее сейсмически активные регионы планеты расположены по краям тектонических плит, но не все землетрясения происходят вдоль этих границ. Весь континент Австралия находится в центре тектонической плиты, и ни одна ее часть не находится рядом с границей основных плит. И все же Австралия не застрахована: землетрясения все еще происходят время от времени, например, смертоносное землетрясение 1989 года в Ньюкасле с магнитудой 5,4.

Как мы измеряем землетрясения?

Землетрясения измеряются с помощью инструментов, называемых сейсмометрами, которые обнаруживают вибрации, вызванные сейсмическими волнами, когда они проходят через земную кору. Сейсмические волны могут быть как естественными (от землетрясений), так и вызванными деятельностью человека (взрывы). Концепция сейсмометра проста: груз имеет тенденцию оставаться неподвижным при движении Земли, а относительное движение можно нарисовать на рулоне бумаги в виде зигзагообразной линии. Чем больше вибрация, тем больше зигзаг. Современные системы используют электронику для получения более точных результатов, но принцип тот же.

Сейсмограф
Запись сейсмограммы землетрясения 2011 года в Тохоку, Япония, сделанного на другой стороне Тихого океана в Национальном парке вулканов Гавайев.

Сила (или «магнитуда») землетрясений обычно определялась по шкале Рихтера, которая сравнивает относительную силу различных землетрясений. Шкала является логарифмической, что означает, что землетрясение магнитудой 6 в десять раз сильнее землетрясения магнитудой 5. Землетрясение магнитудой 7 в 10 раз сильнее, чем магнитудой 6, и в 100 раз сильнее, чем землетрясение магнитудой 5.

В наши дни, хотя термин «шкала Рихтера» все еще используется в средствах массовой информации и широко используется среди населения, ученые теперь используют более точную физическую меру силы землетрясения, называемую «моментной магнитудой». Он измеряет, насколько прочен грунт (сколько энергии необходимо для его разрушения), сколько фактического смещения происходит и сколько смещается скальная порода.

Чтобы дать представление о том, что испытывают люди с разной величиной, все, что превышает 5,5, может нанести ущерб зданиям, а значение, превышающее 7,0, обычно вызывает серьезные повреждения. Между тем, вы, вероятно, проспите все, что меньше 2,5, и это, вероятно, будет зафиксировано только сейсмографами.

Земля не такая прочная, как может показаться: это динамичная планета, под поверхностью которой происходит большая активность. По мере того, как ученые продолжают изучать его внутренние механизмы, мы сможем лучше прогнозировать силу землетрясений до того, как они произойдут. А до тех пор предстоит еще многому научиться.