Da li je moguće predvidjeti zemljotrese? Seizmologija: kako se predviđaju potresi
Danas nauka napreduje velikim koracima, a ljudi mogu unapred predvideti i predvideti mnoge prirodne fenomene, uključujući prirodne katastrofe. Potres je jedna od najopasnijih manifestacija prirode naše planete; Da li je danas moguće predvidjeti ovakve geološke poremećaje? Kako naučnici to rade? Odgovori na ova pitanja zanimaju mnoge ljude, prvenstveno one koji žive u seizmički opasnim područjima.
Nauka je čovječanstvu pružila određene mogućnosti u predviđanju geoloških katastrofa, iako predviđanja nisu uvijek 100% tačna. Vrijedi pričati o tome kako se prave.
Šta uzrokuje zemljotrese?
Potresi su posljedica geoloških procesa koji se odvijaju u plaštu i kori. Litosferne ploče se kreću, au normalnim situacijama to kretanje je jedva primjetno. Međutim, naprezanje se akumulira na rasjedima kore zbog neravnomjernih kretanja, što u konačnici uzrokuje potrese. Ove pojave se ne uočavaju svuda, one su karakteristične za geološki turbulentna mesta na spojevima zemljine kore. Najnestabilnije mjesto je takozvani "vatreni prsten", koji se proteže duž periferije Tihog okeana. Uokviruje najveću litosfernu ploču na planeti, na kojoj se nalazi ovaj okean.
Povezani materijali:
Kako se promijenila površina Zemlje?
Bilo kakvo, čak i najmanje pomicanje takve mase zemljine kore ne može se dogoditi bezbolno, pa se potresi stalno događaju duž njene periferije. Tamo je također velika vulkanska aktivnost.
Predviđanja zemljotresa u prošlosti
Ljudi su dugo pokušavali da predvide prirodne katastrofe. Prvi uspješni koraci u ovom pravcu napravljeni su prije više hiljada godina u geološki turbulentnim regijama. U Kini su drevni naučnici uspjeli stvoriti neobičnu vazu, koju su moderni arheolozi pronašli tokom iskopavanja. Keramički zmajevi sjede na rubu vaze, svaki drži loptu u ustima. Pri najmanjim vibracijama zemlje, vjesnicima nadolazećeg potresa, kugle su ispadale iz usta zmajeva - prije svega, iz smjera izvora budućeg potresa. Na taj način ljudi bi mogli na vrijeme saznati o neminovnoj katastrofi, pa čak i o tome na kojoj će se strani nalaziti izvor kataklizme.
Japan je takođe imao svoje razvoje - ova zemlja je oduvek bila turbulentno mesto. Ovdje su se ljudi više oslanjali na promatranja prirode. Prije potresa, ribe s dna se dižu do gornjih slojeva vode; To su primijetili i ribari, koji su svaki put u takvim slučajevima žurili kući kako bi upozorili svoje najmilije na nadolazeću katastrofu.
Povezani materijali:
Zašto se zemljotresi dešavaju?
Zanimljiva činjenica: Som se u japanskim legendama smatra ribom koja simbolizira zemlju i stabilnost. Možda je to upravo zbog činjenice da u mirnoj geološkoj situaciji riba mirno i polako pliva na dnu, a prije potresa počinje juriti okolo i tražiti zaklon.
Također je primjećeno da se vatra koja gori na svijeći ili krhotinu naglo smanjuje prije zemljotresa, a svijeća vrlo brzo izgara. To je zbog geomagnetskih promjena koje se događaju prije kataklizme. Također, posvuda su ljudi primijetili anksioznost kućnih ljubimaca i njihovu želju da napuste kuću prije katastrofe. Na osnovu ovih i drugih znakova, ljudi iz prošlosti često su uspjeli spasiti sebe, svoje najmilije ili imovinu tako što su na vrijeme napustili svoje domove i gradove.
Savremene metode predviđanja potresa
Danas se seizmografi koriste za sprječavanje zemljotresa. Ovi uređaji su posebno osjetljivi senzori koji bilježe sve vibracije na površini zemlje. Budući da se mikropotresi prvi put opažaju prije bilo kakvog potresa, uređaj daje prilično precizna predviđanja. On bilježi ove znakove upozorenja i prenosi informacije naučnicima, koji upozoravaju ljude putem medija. Danas svaki pojedinac može imati na raspolaganju svoj mali seizmograf - u prodaji su individualni seizmički monitori koji bilježe promjene i prenose ih unutar mreže, što vam omogućava primanje i slanje upozorenja.
20% teritorije Rusije pripada seizmički aktivnim područjima (uključujući 5% teritorije podvrgnuto izuzetno opasnim zemljotresima od 8-10 stepeni).
U poslednjih četvrt veka u Rusiji se dogodilo oko 30 značajnih zemljotresa, odnosno jačine veće od sedam stepeni Rihterove skale. 20 miliona ljudi živi u zonama mogućih razornih zemljotresa u Rusiji.
Od zemljotresa i cunamija najviše pate stanovnici dalekoistočnog regiona Rusije. Pacifička obala Rusije nalazi se u jednoj od „najtoplijih“ zona „Vatrenog prstena“. Ovdje, u području prijelaza s azijskog kontinenta na Tihi ocean i spoja Kurilsko-Kamčatskog i Aleutskog ostrvskog vulkanskog luka, događa se više od trećine ruskih potresa, 30 aktivnih vulkana, uključujući takve divove; Klyuchevskaya Sopka i Shiveluch. Ima najveću gustoću distribucije aktivnih vulkana na Zemlji: na svakih 20 km obale postoji jedan vulkan. Zemljotresi se ovdje događaju ne manje često nego u Japanu ili Čileu. Seizmolozi obično broje najmanje 300 značajnih zemljotresa godišnje. Na karti seizmičkog zoniranja Rusije, područja Kamčatke, Sahalina i Kurilskih ostrva pripadaju takozvanoj zoni osam i devet tačaka. To znači da u ovim područjima intenzitet podrhtavanja može doseći 8, pa čak i 9 bodova. Može doći i do uništenja. Najrazorniji zemljotres jačine 9,0 stepeni Rihterove skale dogodio se na ostrvu Sahalin 27. maja 1995. godine. Poginulo je oko 3 hiljade ljudi, grad Neftegorsk, koji se nalazi 30 kilometara od epicentra zemljotresa, gotovo je potpuno uništen.
Seizmički aktivne regije Rusije također uključuju istočni Sibir, gdje se razlikuju zone od 7-9 tačaka u regiji Bajkal, Irkutskoj regiji i Republici Burjat.
Jakutija, kroz koju prolazi granica evro-azijske i sjevernoameričke ploče, ne samo da se smatra seizmički aktivnom regijom, već je i rekorder: ovdje se često događaju potresi s epicentrom sjeverno od 70° N. Kao što seizmolozi znaju, najveći dio potresa na Zemlji događa se u blizini ekvatora i u srednjim geografskim širinama, a na visokim geografskim širinama takvi događaji se bilježe izuzetno rijetko. Na primjer, na poluotoku Kola otkriveno je mnogo različitih tragova potresa velike snage - uglavnom prilično starih. Oblici seizmogenog reljefa otkriveni na poluostrvu Kola slični su onima uočenim u zonama potresa sa intenzitetom od 9-10 poena.
Druge seizmički aktivne regije Rusije uključuju Kavkaz, ostruge Karpata i obale Crnog i Kaspijskog mora. Ova područja karakteriziraju potresi jačine 4-5. Međutim, tokom istorijskog perioda ovdje su zabilježeni i katastrofalni zemljotresi jačine veće od 8,0. Tragovi cunamija pronađeni su i na obali Crnog mora.
Međutim, potresi se mogu pojaviti i na područjima koja se ne mogu nazvati seizmički aktivnim. U Kalinjingradu su 21. septembra 2004. zabilježene dvije serije potresa jačine 4-5 poena. Epicentar zemljotresa bio je 40 kilometara jugoistočno od Kalinjingrada u blizini rusko-poljske granice. Prema kartama općeg seizmičkog zoniranja teritorije Rusije, Kalinjingradska oblast pripada seizmički bezbednom području. Ovdje je vjerovatnoća prekoračenja intenziteta takvih podrhtavanja oko 1% u roku od 50 godina.
Čak i stanovnici Moskve, Sankt Peterburga i drugih gradova koji se nalaze na Ruskoj platformi imaju razloga za brigu. Na teritoriji Moskve i Moskovske oblasti, poslednji od ovih seizmičkih događaja jačine 3-4 boda dogodio se 4. marta 1977. godine, u noćima sa 30. na 31. avgust 1986. i 5. maja 1990. godine. Najjači poznati seizmički potresi u Moskvi, sa intenzitetom od preko 4 poena, uočeni su 4. oktobra 1802. i 10. novembra 1940. godine. To su bili „odjeci“ većih zemljotresa u istočnim Karpatima.
Poslednjih dana juna 1981. glavni grad Perua, Lima sa zlatnim stubovima, bio je u previranju: američki naučnik Brajan Bredli predvideo je da će u nedelju, 28. juna, grad biti uništen zemljotresom izuzetne snage. Desetine snažnih podrhtavanja pretvorit će u prašinu pretrpane gradske blokove, nakon čega će valovi cunamija pasti na zadimljene ruševine, odnevši strašnim naletom sve što nekim čudom uspije preživjeti. Obalna područja grada oko zaliva Callao će pasti ispod nivoa okeana i postati morsko dno. Rascvjetana Lima "sunčana" nestat će sa lica Zemlje za nekoliko trenutaka.
Kako se bližio "sudnji dan", situacija u glavnom gradu je postala napeta. Hiljade izbezumljenih ljudi upali su na aerodrome, željezničke stanice i pristaništa brodova, pokušavajući napustiti grad osuđeni na smrt. Vrtovi automobila, zaprega, tovarnih mazgi i pješaka s ručnim kolicima i naprtnjačama na leđima zakrčili su autoputeve i seoske puteve iz osuđenog grada u potrazi za spasom. Cijene benzina i hrane su porasle, kriminal je alarmantno rastao, kuće i zemljište su hitno prodani u bescjenje, bolnice su se gušile od priliva ljudi osakaćenih u rastućoj panici.
Ali čas koji je naznačio gatar se približio, prošao... i ništa se nije dogodilo. Rastrgana na komade, ali neozlijeđena i još uvijek lijepa, Lima je nastavila spokojno da se kupa u zracima tropskog sunca. Ništa se nije dogodilo ni sljedeći dan ni sljedećih nekoliko dana. Rane koje je gradu zadao panični bijeg stanovništva postepeno su zacijelile, incident je počeo da se zaboravlja i pretvara u istorijsku anegdotu. Nesrećni prediktor neuspele katastrofe prepoznat je kao lažni naučnik i proglašen šarlatanom.
Pa, lako je razumeti dojmljive stanovnike peruanske prestonice, koji su odlučili da pobegnu iz grada zbog sigurne smrti pod ruševinama svojih kuća. Njihova zemlja se nalazi u vrlo seizmički opasnom području svijeta. Tokom pet vijekova koji su prošli od otkrića Novog svijeta, u Peruu se dogodilo 35 razornih zemljotresa, a naučna zapažanja u posljednjih 100 godina zabilježila su nekoliko hiljada potresa različite jačine. Vjerovatno je rijetka porodica u zemlji koja ne bi oplakivala svoje najmilije koji su izgubili živote u seizmičkim katastrofama. Prelijepa Lima je također više puta patila od jakih zemljotresa; u drugim tragičnim godinama, podzemni elementi uništili su veći dio grada.
Dakle, panična uzbuna stanovnika Lime imala je najozbiljnije razloge. Ali da se vratimo na nesretnog Brajana Bredlija. Na čemu i na osnovu čega je zasnivao svoje pretpostavke, još uvijek nije poznato. Stoga nije u redu osuđivati ga u odsustvu, nazivati pseudonaučnikom i optuživati ga za nadrilekarstvo, kao što su to radile temperamentne latinoameričke novine. Bolje je prvo pokušati razumjeti suštinu pitanja: da li je moguće, koristeći metode moderne nauke, predvidjeti početak zemljotresa, odnosno odrediti mjesto gdje će se dogoditi, njihov intenzitet i vrijeme? Uostalom, takve prognoze (ako se izdaju unaprijed), poput vremenske prognoze, omogućit će stanovništvu ugroženih područja da se pripremi za očekivane prirodne katastrofe, preduzme preventivne mjere i, ako ne spriječi, onda barem značajno smanji velike gubitke i gubitke. .
Mogućnost seizmičkog predviđanja sugeriralo je iskustvo promatranja prirodnih pojava, koje prethode seizmičkim udarima, služe kao vjesnici nadolazećih katastrofa. Odavno je zapaženo da se prije nekih zemljotresa po zemlji širi slab difuzni sjaj; ponekad je praćen bljeskovima ili sličnim munjama, odsjajima na oblacima (to se dogodilo 1966. u Taškentu). Na drugim mjestima se pojavljuje maglovita izmaglica koja se širi po površini zemlje i nestaje nakon podrhtavanja. Dešava se da prije podrhtavanja sa zemlje poteče lagani povjetarac koji se diže (u Japanu se zove "chiki") ili se čuje prigušena podzemna tutnjava; u ovom slučaju dolazi do nasumičnih oscilacija magnetne igle i mijenja se sila dizanja trajnih magneta.
Svi ovi fizički procesi koji prethode seizmičkim vibracijama utječu na ponašanje životinja, omogućavajući im da predosjećaju nadolazeću nesreću. O tome govore hronike, istorijski dokumenti i usmena predanja naroda Azije, Amerike i južne Evrope. U palačama kineskih careva u posebnim akvarijumima držane su posebne slatkovodne ribe koje su svojim nemirom upozoravale na približavanje prirodne katastrofe. Prije potresa stanovništvo Japana primijetilo je iznenadnu pojavu velikih jata jegulja, tuna i lososa u moru, nepoznate dubokomorske vrste su isplivale na površinu, a uobičajene rasprostranjene vrste su iznenada nestale. Mnoge hobotnice su doplivale do obala, obično se gnijezdeći u pukotinama podvodnih stijena.
Žabe, zmije, crvi i stonoge puze iz svojih skloništa prije zemljotresa. Pacovi napuštaju svoje rupe unaprijed. Ptice lete prema mirnijim područjima u unutrašnjosti. Konji, magarci, ovce i svinje pokazuju povećanu nervozu. Mačke i psi imaju poseban predosjećaj; Poznati su slučajevi kada su psi tjerali svoje vlasnike da napuste zgrade koje su naknadno uništene podzemnim udarima.
Postoje i ljudi obdareni sposobnošću predviđanja seizmičkih vibracija; Najčešće se radi o neurotičnim pacijentima sa povećanom mentalnom razdražljivošću, ali ima i zdravih osoba koje karakterizira povećana osjetljivost. Na primjer, 1855. godine, sluga japanskog samuraja predvidio je snažan potres u gradu Iedo (staro ime Tokija).
Na osnovu svih ovih zapažanja, naučnici su došli na ideju o mogućnosti naučnog predviđanja zemljotresa. Ova ideja je nastala 50-ih godina našeg vijeka gotovo istovremeno u različitim zemljama koje su bile podvrgnute razornom naletu seizmičkih katastrofa. Za njegovu provedbu bilo je potrebno naučiti koristiti instrumente za otkrivanje fizičkih predznaka podrhtavanja i korištenje dobivenih podataka za prognozu.
Do tada je već bilo jasno utvrđeno da potresi nastaju prilikom brzih pomicanja blokova zemljine kore duž rasjeda koji razdvajaju ove blokove. Čini se da je vrijedno promatrati ponašanje geoloških rasjeda - i problem prognoze će biti riješen: povećanje aktivnosti rasjeda će ukazati na približavanje prijetnje seizmičkim podrhtavanjem.
U tu svrhu organizirana su sistematska instrumentalna osmatranja mnogih seizmički aktivnih rasjeda koji su doživjeli razorne potrese. Očekivalo se da će prije seizmičkih potresa doći do povećanja deformacije vlačnih slojeva stijena, porasta i spuštanja kontaktnih blokova zemljine kore, oštrih promjena u nagibu slojeva (tzv. nagibne oluje"), slaba mala podrhtavanja koja prethode glavnom udaru ("mikropotresi") uzrokovana piezoelektričnim efektom je povećanje jačine telurskih struja koje izviru iz seizmičkog izvora, anomalne promjene u geomagnetskom polju ("lokalne magnetske oluje") i niz drugih pojava koje nagovještavaju oslobađanje tektonskog stresa u dubinama.
U stvari, situacija je bila mnogo komplikovanija. Zaista, u mnogim slučajevima uočeni su očekivani fenomeni; ali često su bili u suprotnosti s teorijskim modelom procesa ili otkrivali potpuno neočekivan, neobjašnjiv tok. Tako je u područjima Aljaske podložnim potresima obično dolazilo do vrlo sporog (nekoliko centimetara godišnje) slijeganja zemljine površine. Tri puta - 1923., 1924. i 1952. godine - uočeni su nagli "propadanja", tokom kojih su zaroni ubrzavali 5-6 puta; međutim, seizmički fenomeni nisu uočeni.
Destruktivni potres u Anchorageu na Aljasci dogodio se 1964. godine bez ikakvih preduvjeta u vidu naglog slijeganja ili podizanja slojeva. U japanskoj provinciji Niigata, gdje je, naprotiv, preovladavalo postepeno podizanje tla, 1959. godine stopa podizanja naglo se povećala 10 puta. Snažan potres nije uslijedio nakon ovog skoka, već je izbio bez vidljivih prethodnika tek pet godina kasnije. Iste nedosljednosti uočene su u uočenim promjenama nagiba slojeva, ponašanju geomagnetskih i električnih polja itd., iako su u nekim slučajevima seizmičkim potresima, kako se teorijski i očekivalo, prethodila oštra izbijanja anomalija.
Tijekom tri decenije istraživanja i pretraživanja, nije bilo moguće identificirati neosporne obrasce na koje se može osloniti prilikom predviđanja seizmičkih udara. Stoga se sada niko od stručnjaka ne usuđuje tvrditi da se određene pojave u zemljinoj kori mogu smatrati nedvosmislenim vjesnicima potresa i daju pouzdane osnove za predviđanja.
Trenutno je krug naučnika koji se bave problemom predviđanja potresa podijeljen u dva tabora - skeptike i optimiste. Skeptici smatraju da je s obzirom na trenutno stanje našeg znanja, koje je potpuno nedovoljno, ovaj problem nerješiv. Svojevremeno je predsjednik Akademije nauka SSSR-a M.V. Keldysh to nazvao fantastičnim. Najistaknutiji američki seizmolog, Charles Richter, piše: „Ovo je primamljiva volja... Trenutno niko ne može sa sigurnošću reći da će se zemljotres dogoditi u određeno vrijeme na datom mjestu. Nije poznato da li će takvo predviđanje biti moguće u budućnosti.” Čuveni sovjetski istraživač seizmičnosti u istočnom Sibiru V.P. Solonenko ironično citira izreku pripisanu kineskom mudracu Konfučiju: „Teško je uhvatiti crnu mačku u mraku, pogotovo ako je nema.
Optimisti i kod nas i u inostranstvu smatraju da je nauka o predviđanju zemljotresa na dobrom putu i da već značajno napreduje. Kao pouzdani prethodnik potresa, oni navode, na primjer, protok helijuma, argona, radona, hlora, fluora i drugih elemenata koji potiču iz dubokih zona Zemlje u podzemne vode prije seizmičkih udara, koji su identificirali sovjetski naučnici u nekim područjima Kavkaz i Centralna Azija; Nadu polažu i u proučavanje procesa dilatencije, čiji razvoj također prethodi ispuštanju seizmičkih elemenata. Međutim, još uvijek nije razjašnjeno koliko su ovi fenomeni univerzalni za teritorije s različitim geološkim strukturama. Neki stručnjaci pridaju veliku važnost određivanju periodičnosti seizmičkih procesa. Tako japanski naučnici, koji su za područje Tokija ustanovili period seizmičke aktivnosti od 69 godina, sa zebnjom iščekuju 1992. godinu, kada će, po njihovom mišljenju, doći do “velike katastrofe” slična zemljotresu jačine 8,2 stepena koji je razorio glavni grad. Zemlje uspona 1923. moglo bi se ponoviti. Ali fenomeni ponavljanja su još uvijek vrlo slabo proučeni, budući da se sistematska promatranja potresa u zemljinoj kori vrše tek oko 100 godina.
U ovim uslovima jasno je kakvim rizicima su izloženi prognostičari i kakvu odgovornost preuzimaju. Nema ništa iznenađujuće u predviđanju Briana Bradleya, osim ako nije. je napravljen na osnovu autentičnih naučnih podataka, ali nije potvrđen. Naprotiv, bilo bi iznenađujuće da se sve što je predviđeno dogodilo.
Međutim, postoje primjeri uspješnih prognoza. Prva takva prognoza napravljena je 4. februara 1975. u kineskoj provinciji Liaoning. Po nalogu vlasti, stanovništvo gradova Haichen i Yingkou napustilo je na današnji dan svoje domove, a preduzete su mjere za sprječavanje uništavanja fabrika, skladišta hrane, dječjih ustanova i bolnica. U 19:36 dogodio se snažan zemljotres (magnitude 7,3) koji je uništio gotovo sve stambene prostore, mnoge fabrike, brane i druge inženjerske i industrijske objekte. Zahvaljujući poduzetim mjerama bezbjednosti bilo je vrlo malo žrtava. Nakon toga su predviđena još dva manja zemljotresa. Međutim, kineski naučnici nisu uspjeli predvidjeti tragičnu katastrofu Tien Shana 27. jula 1976. godine, u kojoj je poginulo 680 hiljada, a povrijeđeno preko 700 hiljada, a ukupan broj žrtava premašio je 1,4 miliona ljudi.
Naša zemlja ima iskustva u predviđanju jednog od manjih potresa (5 stepeni Rihterove skale) u Taškentskoj regiji, malog zemljotresa u nenaseljenom području doline Alai kod Andijana i nekoliko drugih sličnih seizmičkih fenomena u drugim područjima Centralne Azije.
Mora se reći da u svim navedenim primjerima nema garancije da je tačnost predviđanja posljedica tačnosti prognoze, a ne slučajne slučajnosti. Postoji niz kontraprimjera, kada prognoze o navodno budućim potresima nisu potvrđene.
S vremena na vrijeme masovni izvori informacija naglo počnu da udaraju u bubnjeve i naširoko najavljuju izuzetne uspjehe na polju seizmičke prognoze, a čini se kao da je većina problema ove važne naučne oblasti već riješena. Međutim, u stvari, situacija nije nimalo ohrabrujuća i lažni patos ove informacije ostaje na savjesti njenih autora i distributera.
Zaista, osim jednog slučaja u provinciji Liaoning (Haicheng), tokom 30-godišnjeg perioda rada na problemu seizmičkog predviđanja, nije predviđen nijedan katastrofalni zemljotres ni u jednom dijelu svijeta. Konkretno, kako ističe poznati sovjetski istraživač B.A.Petruševski, u SSSR-u nisu davane nikakve upozoravajuće prognoze ni za oblast Taškent 1966. godine, ni za region Gazli 1976. i 1984. godine, zbog čega je tamošnja razaranja bila tako neočekivana i teška. . S jedne strane, moderno predviđanje još uvijek ne može identificirati glavne predznake nadolazećeg oslobađanja seizmičkih naprezanja i odrediti lokaciju potresa: tokom dramatične katastrofe u kineskom Tien Shanu 1976. godine, zapažanja su ocrtala ogromnu seizmičku zonu, ali su mogla ne odrediti izvor seizmičkog oslobađanja; U tom pogledu, prognoza vulkanskih erupcija je u boljoj poziciji jer se bavi određenim tačkama na tlu.
S druge strane, nedostatak sposobnosti prepoznavanja i kontrole „mehanizma okidača“ potresa ne dozvoljava nam da odredimo tačno vrijeme događaja: nakon potresa u Anchorageu 1964. godine, mnogi naučnici su došli do zaključka da je on bio izazvan visoka morska plima, koja je djelovala kao „mehanizam okidača“, povećavajući opterećenje zemljine kore. Prije potresa to nikome nije bilo jasno; u isto vrijeme, prema drugim stručnjacima, inicijator šoka bio je snažan poremećaj u magnetnom polju, zabilježen 1 sat prije katastrofe. Osim toga, naučnici još nemaju nikakve direktne metode za izračunavanje jačine mogućih vibracija.
Po svemu sudeći, najpravedniju ocjenu problema predviđanja potresa dao je C. Richter, koji smatra da je na sadašnjem nivou nauke predviđanje pražnjenja seizmičke energije moguće - bez tačnog datuma - samo na određenim tektonskim rasedima koji imaju sistematski i dugo proučavano. Vjerovatno je da će u budućnosti, uz unapređenje metoda istraživanja svemira i postavljanje mreže stacionarnih osmatranja na tlu, biti moguće predvidjeti seizmičke pojave na ogromnim područjima zemljine površine.
Treba napomenuti da seizmička prognoza, iako pomaže u rješavanju problema smanjenja broja ljudskih žrtava, ne čini ništa da spriječi materijalne gubitke i razaranja u potresima. Stoga su od mnogo većeg značaja rad na razjašnjavanju seizmičkog zoniranja sa diferencijacijom teritorije prema stepenu opasnosti, razvoj potresno otporne gradnje u opasnim područjima i smanjenje privrednih aktivnosti u visoko opasnim područjima; ove aktivnosti imaju za cilj rješavanje oba problema. Bez postavljanja sebi za cilj da znaju kada će se potres tačno dogoditi, dozvoljavaju sebi da budu spremni za njega u svakom trenutku.
Nedavno su u inženjerskoj seizmologiji izražene ideje o mogućnosti kontrole potresa. Primijećeno je da podzemne nuklearne eksplozije uzrokuju niz kasnijih, slabijih potresa; slične pojave se javljaju nakon što se voda pumpa u podzemlje kroz duboke bunare pod visokim pritiskom. Pretpostavlja se da je ovakvim tehničkim sredstvima moguće osloboditi energiju nakupljenu u dubinama i isprazniti je u malim porcijama, sprečavajući destruktivne potrese. Razumni stručnjaci napominju: nema garancije da će se proces razvijati onako kako želimo.
Zemlja ima jedno nesretno svojstvo: ponekad vam izmiče ispod nogu, a to nije uvijek povezano s rezultatima vesele zabave u prijateljskom krugu. Podrhtavanje tla dovodi do toga da se asfalt prevrće i kuće se urušavaju. Šta ima kod kuće?! — katastrofalni zemljotresi mogu podići ili uništiti planine, isušiti jezera i preokrenuti rijeke. U takvim situacijama stanovnicima kuća, planina i obala preostaje samo jedno: pokušati što bolje preživjeti.
Ljudi su se suočili sa nasiljem zemaljskog svoda otprilike od vremena kada su sišli na ovaj svod sa drveća. Očigledno, prvi pokušaji da se objasni priroda potresa datiraju još od početka ljudske ere, u kojoj se podzemni bogovi, demoni i drugi pseudonimi tektonskih pokreta pojavljuju u izobilju. Kako su naši preci sticali stalne nastambe s pripadajućim tvrđavama i kokošinjcima, šteta od podrhtavanja tla pod njima bivala je sve veća, a želja da se Vulkan umiri, ili barem predvidi njegovu nemilost, jača.
Međutim, različite zemlje u drevnim vremenima potresali su različiti entiteti. Japanska verzija daje vodeću ulogu divovskim somovima koji žive pod zemljom, koji se ponekad kreću. U martu 2011. još jedan nered riba doveo je do snažnog zemljotresa i cunamija.
Shema širenja cunamija u Tihom okeanu. Slika u boji prikazuje visinu valova koji se razilaze u različitim smjerovima, a koje je generirao zemljotres u blizini Japana. Podsjetimo, potres 11. marta srušio je talas cunamija na obalu Japana, koji je doveo do smrti najmanje 20 hiljada ljudi, širokog razaranja i transformacije riječi „Fukušima“ u sinonim za Černobil. Odgovor na cunami zahtijeva veliku brzinu. Brzina okeanskih talasa mjeri se kilometrima na sat, a seizmički valovi mjere se kilometrima u sekundi. Zbog toga postoji vremenska rezerva od 10-15 minuta za koje je potrebno obavijestiti stanovnike ugroženog područja.
Nestabilan Firmament
Zemljina kora se kreće veoma sporo, ali neprekidno. Ogromni blokovi se pritiskaju jedan na drugi i deformišu se. Kada naprezanja pređu vlačnu čvrstoću, deformacija postaje neelastična - zemljine čvrste tvari se lome, a slojevi se pomiču duž rasjeda uz elastični trzaj. Ovu teoriju prvi je predložio prije skoro sto godina američki geofizičar Harry Reid, koji je proučavao potres 1906. koji je gotovo potpuno uništio San Francisco. Od tada, naučnici su predložili mnoge teorije, detaljno opisuju tok događaja na različite načine, ali osnovni princip je uglavnom ostao isti.
Dubina mora je promjenjiva. Dolasku cunamija često prethodi povlačenje vode sa obale. Elastične deformacije zemljine kore koje prethode zemljotresu ostavljaju vodu na mestu, ali se dubina dna u odnosu na nivo mora često menja. Praćenje dubine mora vrši se mrežom posebnih instrumenata - mjerača plime i oseke, postavljenih kako na obali tako i na udaljenosti od obale.
Raznolikost verzija, nažalost, ne povećava obim znanja. Poznato je da je izvor (u znanstvenom smislu hipocentar) potresa prošireno područje u kojem dolazi do razaranja stijena uz oslobađanje energije. Njegov volumen je direktno povezan s veličinom hipocentra - što je veći, to je drhtanje jače. Žarišta razornih potresa protežu se na desetine i stotine kilometara. Tako je izvor potresa na Kamčatki 1952. bio dug oko 500 km, a potres na Sumatranu, koji je u decembru 2004. izazvao najgori cunami u modernoj istoriji, bio je dugačak najmanje 1.300 km.
Dimenzije hipocentra ne zavise samo od naprezanja akumuliranih u njemu, već i od fizičke čvrstoće stijena. Svaki pojedinačni sloj koji se nađe u zoni uništenja može ili puknuti, povećavajući razmjer događaja, ili preživjeti. Ispostavilo se da konačni rezultat ovisi o mnogim faktorima nevidljivim sa površine.
Tektonika u slikama. Sudar litosferskih ploča dovodi do njihove deformacije i nagomilavanja naprezanja.
Seizmička klima
Seizmičko zoniranje teritorije omogućava predviđanje jačine mogućih podrhtavanja na datoj lokaciji, čak i bez navođenja tačne lokacije i vremena. Dobivena karta se može uporediti sa klimatskom kartom, ali umjesto atmosferske klime prikazuje seizmičku klimu – procjenu moguće jačine potresa na datom mjestu.
Početna informacija su podaci o seizmičkoj aktivnosti u prošlosti. Nažalost, povijest instrumentalnih promatranja seizmičkih procesa seže nešto više od stotinu godina, au mnogim regijama i manje. Određenu pomoć može pružiti prikupljanje podataka iz povijesnih izvora: opisi čak i antičkih autora obično su dovoljni da se utvrdi jačina potresa, budući da se odgovarajuće skale grade na osnovu svakodnevnih posljedica - razaranja zgrada, reakcija ljudi itd. Ali to, naravno, nije dovoljno - čovječanstvo je još premlado. Samo zato što u regionu nije bilo zemljotresa jačine 10 stepeni Rihterove skale u poslednjih nekoliko hiljada godina, to ne znači da se on neće desiti tamo sledeće godine. Dokle god je riječ o običnoj niskogradnji, rizik ovog nivoa se može tolerirati, ali postavljanje nuklearnih elektrana, naftovoda i drugih potencijalno opasnih objekata očito zahtijeva veću preciznost.
Pokazalo se da je problem rješiv ako se sa pojedinačnih potresa prijeđe na razmatranje toka seizmičkih događaja, koje karakteriziraju određeni obrasci, uključujući gustinu i ponavljanje. U ovom slučaju moguće je utvrditi ovisnost učestalosti potresa o njihovoj jačini. Što su potresi slabiji, to je njihov broj veći. Ova zavisnost se može analizirati matematičkim metodama, a nakon što se utvrdi za određeni vremenski period, iako mali, ali potkrijepljen instrumentalnim zapažanjima, moguće je ekstrapolirati s dovoljno pouzdanosti tok događaja nakon stotina, pa čak i hiljada godina. Vjerovatni pristup omogućava nametanje prihvatljivih ograničenja tačnosti na razmjeru budućih katastrofa.
Karta seizmičkog zoniranja OSR-97D. Boje označavaju maksimalnu razornu moć potresa s periodom ponavljanja od oko 10.000 godina. Ova karta se koristi u izgradnji nuklearnih elektrana i drugih kritičnih objekata. Jedna od manifestacija zemaljskih aktivnosti su vulkani. Njihove su erupcije šarene i ponekad destruktivne, ali seizmički udari koje stvaraju su u pravilu slabi i ne predstavljaju samostalnu prijetnju.
Kao primjer kako se to radi, možemo navesti OSR-97 set karata seizmičkog zoniranja koji se trenutno koristi u Rusiji. Prilikom sastavljanja utvrđeni su rasjedi na osnovu geoloških podataka – potencijalni izvori potresa. Njihova seizmička aktivnost je modelirana korištenjem vrlo složene matematike. Virtuelni tokovi seizmičkih događaja su zatim provjereni u odnosu na stvarnost. Rezultirajuće zavisnosti mogle bi se relativno pouzdano ekstrapolirati u budućnost. Rezultat je bio niz mapa koje prikazuju maksimalan broj događaja koji se mogu ponoviti na datoj teritoriji sa periodikom od 100 do 10.000 godina.
Preteče nevolje
Seizmičko zoniranje omogućava razumijevanje gdje treba "postaviti slamu". Ali da bi se šteta svela na najmanju moguću meru, bilo bi dobro znati tačno vrijeme i mjesto događaja - osim procjene „klime“, imati i „vremensku“ prognozu.
Najimpresivnija kratkoročna prognoza zemljotresa napravljena je 1975. godine u kineskom gradu Haichen. Naučnici koji su nekoliko godina pratili seizmičku aktivnost oglasili su alarm 4. februara oko 14 sati. Stanovnici su izvedeni na ulice, a trgovine i industrijska preduzeća zatvoreni. Zemljotres jačine 7,3 stepena po Rihterovoj skali dogodio se u 19:36 sati, pričinivši značajnu štetu gradu, ali je bilo malo žrtava. Nažalost, ovaj primjer ostaje jedan od rijetkih do sada.
Naponi koji se nakupljaju u debljini zemlje dovode do promjena u njenim svojstvima, a u većini slučajeva mogu biti „uhvaćeni” instrumentima. Danas je poznato nekoliko stotina takvih promjena — seizmolozi ih nazivaju vjesnicima — i njihova lista raste iz godine u godinu. Povećana naprezanja zemlje mijenjaju brzinu elastičnih valova u njima, električnu provodljivost, nivo podzemne vode itd.
Jedna od tipičnih posljedica razornog zemljotresa. Stručnjaci bi intenzitet potresa ocijenili sa oko 10 bodova (na skali od 12 bodova).
Problem je što su vjesnici hiroviti. Oni se različito ponašaju u različitim regijama, pojavljujući se istraživačima u različitim, ponekad bizarnim kombinacijama. Da biste pouzdano sastavili „mozaik“, morate znati pravila njegovog sastava, ali nemamo potpune informacije i nije činjenica da će ga jednog dana biti.
Studije od 1950-ih do 1970-ih su pokazale korelaciju sadržaja radona u podzemnim vodama u oblasti Taškenta sa seizmičkom aktivnošću. Sadržaj radona prije potresa u radijusu do 100 km mijenjao se 7-9 dana prije udara, prvo se povećao do maksimuma (pet dana), a zatim opao. Ali slične studije u Kirgistanu i Tien Shanu nisu pokazale stabilnu korelaciju.
Elastične deformacije zemljine kore dovode do relativno brze (mjeseci i godine) promjene nadmorske visine područja. Ove promjene su dugo i pouzdano „uhvaćene“. Početkom 1970-ih, američki stručnjaci su identificirali površinsko izdizanje u blizini grada Palmdalea u Kaliforniji, koje se nalazi direktno na rasjedu San Andreas, kojem država duguje svoju reputaciju seizmički problematičnog mjesta. Znatan trud, novac i oprema utrošeni su na pokušaj praćenja razvoja događaja i na vrijeme upozoravanja. Do sredine 1970-ih, porast površine je porastao na 35 cm. Također je zabilježen pad brzine elastičnih valova u debljini zemlje. Posmatranja vjesnika su se nastavljala dugi niz godina, koštali su mnogo dolara, ali... nije se dogodila katastrofa, stanje područja se postepeno vraćalo u normalu.
Posljednjih godina pojavili su se novi pristupi predviđanju koji se odnose na razmatranje seizmičke aktivnosti na globalnom nivou. Konkretno, seizmolozi Kamčatke, koji su tradicionalno na „najboljoj ivici“ nauke, izvještavali su o prediktivnim uspjesima. Ali stav prema predviđanju naučnog sveta u celini ipak bi se pravilnije okarakterisao kao oprezni skepticizam.
U Iranu se 23. jula dogodio četvrti potres u jednom danu, a broj žrtava dostigao je 287. Dan ranije potresi jačine 5,2 stepena su zabilježeni u Čileu. Generalno, tokom 7 mjeseci 2018. godine, na Zemlji se dogodio 6881 potres koji je odnio 227 ljudskih života. Ali zašto naučnici nikada nisu naučili da predvide ove kataklizme? Realist je to shvatio.
Kako se određuju seizmičke zone?
Litosferske ploče su u stalnom kretanju. Sudarajući se i rastežući, povećavaju naprezanje u stijenama, što dovodi do njihovog brzog pucanja - zemljotresa. Izvor (hipocentar) potresa nalazi se u utrobi zemlje, a epicentar je njegova projekcija na površinu.
Jačina potresa se mjeri na skali razaranja u tačkama (od 1 do 12), kao i magnituda - bezdimenzionalna veličina koja odražava oslobođenu energiju elastičnih vibracija (od 1 do 9,5 na Rihterovoj skali).
Najlakši način za nauku je identifikacija seizmički opasnih zona i dugoročno predviđanje potresa za sljedećih 10-15 godina. Da bi to učinili, istraživači analiziraju cikličnu aktivaciju seizmotektonskog procesa: nema razloga vjerovati da će se Zemlja u sljedećih nekoliko stotina godina početi ponašati drugačije nego u sličnom vremenskom periodu u prošlosti.
Da li je moguće predvidjeti zemljotrese
Ne, barem s dovoljnom preciznošću da omogući planiranje programa evakuacije. I iako se većina potresa događa na predvidljivim lokacijama duž dobro poznatih geoloških rasjeda, pouzdanost kratkoročnih prognoza ostavlja mnogo da se poželi.
“Imamo modele koji pokazuju da u južnoj Kaliforniji rizik od zemljotresa magnitude 7,5 ili većeg u narednih 30 godina iznosi 38%. Ako se ovi modeli koriste za izračunavanje vjerovatnoće zemljotresa u narednoj sedmici, vjerovatnoća pada na oko 0,02%”, komentira Thomas Jordan, direktor Centra za potrese južne Kalifornije.
Ovaj rizik je prilično mali, ali još uvijek nije jednak nuli, a budući da transformacijski rasjed San Andreas prolazi kroz državu Kaliforniju, lokalne škole redovno provode vježbe kako bi se pripremile za veliki potres.
Zašto je tako teško predvidjeti velike zemljotrese?
Pouzdana predviđanja zahtijevaju identifikaciju signala koji bi ukazivali na nadolazeći veliki potres. Takvi signali trebali bi biti karakteristični samo za velike potrese: slabi i umjereni potresi magnitude do 5 mogu dovesti do ljuljanja visećih predmeta, zveckanja stakla ili pada gipsa, što ne zahtijeva evakuaciju stanovništva. Međutim, u 5-10% slučajeva takvi potresi se ispostavljaju kao predpotresi, koji prethode jačim potresima. Prema statistikama, foreshock aktivnost je karakteristična za 40% srednjih i 70% velikih potresa.
Seizmolozi još uvijek nisu uspjeli identificirati specifične događaje koji se redovno događaju samo prije velikih potresa.
Danas je proučavan širok raspon potencijalnih prediktora potresa, od povećane koncentracije radona u zraku i neobičnog ponašanja životinja do deformacije zemljine površine i promjena nivoa podzemnih voda. Ali ove anomalije su općenite: svaka od njih može se pojaviti i prije najslabijih šokova.
Zašto se ljudi ne evakuišu pri najmanjoj opasnosti od velikog zemljotresa?
Glavni razlog je velika vjerovatnoća lažnog alarma. Tako su 1975. godine u Haichengu (Kina) seizmolozi zabilježili sve veću učestalost slabih potresa i proglasili opštu uzbunu 4. februara u 14 sati. Nakon 5 sati i 36 minuta u gradu se dogodio potres jačine više od 7 stupnjeva, mnoge zgrade su uništene, ali zahvaljujući pravovremenoj evakuaciji, kataklizma se dogodila gotovo bez žrtava.
Nažalost, takva uspješna predviđanja nisu se mogla ponoviti u budućnosti: seizmolozi su predvidjeli nekoliko velikih potresa koji se nisu dogodili, a gašenje poduzeća i evakuacija stanovništva rezultirali su samo ekonomskim gubicima.
Kako funkcionišu sistemi ranog upozoravanja na zemljotres?
Japan danas ima najbolji sistem ranog upozoravanja na zemljotrese. Zemlja je bukvalno “prešana” stanicama koje, koristeći osjetljivu opremu, snimaju seizmičke valove, identifikuju potencijalne predpotrese i prenose informacije Meteorološkoj agenciji, koja ih, zauzvrat, odmah prenosi na TV, internet i mobilne telefone građana. Dakle, do dolaska drugog seizmičkog vala stanovništvo je već upozoreno o epicentru potresa, njegovoj jačini i vremenu približavanja drugog vala.
Uprkos tehnološkom napretku, čak i japanski sistem upozorenja se gasi nakon prirodne katastrofe. Ali dok istraživači temeljito ne prouče fizičke procese povezane sa potresima, ne može se računati na više. Stanovnici seizmički aktivnih zona mogu se samo nadati da će seizmometri postati osjetljiviji, a satelitsko promatranje pomoći će ubrzanju vremena prognoze.
