Je li moguće predvidjeti potrese? Seizmologija: kako se predviđaju potresi
Danas znanost ide naprijed velikim koracima, a ljudi mogu unaprijed predvidjeti i prognozirati mnoge prirodne pojave, uključujući i prirodne katastrofe. Potres je jedna od najopasnijih manifestacija prirode našeg planeta; može izazvati golemu štetu. Je li moguće predvidjeti takve geološke poremećaje danas? Kako znanstvenici to rade? Odgovori na ova pitanja zanimaju mnoge ljude, prvenstveno one koji žive u seizmički opasnim područjima.
Znanost je čovječanstvu dala određene mogućnosti u predviđanju geoloških katastrofa, iako predviđanja nisu uvijek 100% točna. Vrijedno je razgovarati o tome kako su napravljeni.
Što uzrokuje potrese?
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, na rasjedima kore dolazi do nakupljanja naprezanja zbog neravnomjernih kretanja, što u konačnici uzrokuje potrese. Ove pojave se ne opažaju posvuda; one su karakteristične za geološki turbulentna mjesta na spojevima zemljine kore. Najnestabilnije mjesto je takozvani "vatreni prsten", koji se proteže duž periferije Tihog oceana. Uokviruje najveću litosfernu ploču na planeti, na kojoj se nalazi ovaj ocean.
Povezani materijali:
Kako se promijenila površina Zemlje?
Svako, čak i najmanje, pomicanje takve mase zemljine kore ne može proći bezbolno, pa se potresi neprestano događaju duž njezine periferije. Tamo također postoji velika vulkanska aktivnost.
Predviđanja potresa u prošlosti
Ljudi su dugo pokušavali predvidjeti prirodne katastrofe. Prvi uspješni koraci u tom smjeru učinjeni su prije više tisuća godina u geološki turbulentnim područjima. U Kini su drevni znanstvenici uspjeli stvoriti neobičnu vazu koju su tijekom iskapanja pronašli moderni arheolozi. Keramički zmajevi sjede na rubu vaze, a svaki u ustima drži kuglu. Pri najmanjim vibracijama zemlje, vjesnicima nadolazećeg potresa, zmajevima su iz usta ispadale kugle - prije svega iz smjera izvora budućeg potresa. Tako bi ljudi mogli na vrijeme doznati za neminovnu katastrofu, pa čak i o tome s koje strane bi se nalazio izvor kataklizme.
Japan je također imao svoj razvoj - ova je zemlja oduvijek bila turbulentno mjesto. Ovdje su se ljudi više oslanjali na promatranje prirode. Prije potresa, pridnene ribe se dižu u gornje slojeve vode; To su primijetili ribari, koji su svaki put u takvim slučajevima požurili kući kako bi upozorili svoje najmilije na nadolazeću katastrofu.
Povezani materijali:
Zašto se događaju potresi?
Zanimljiva činjenica : Som se u japanskim legendama smatra ribom koja simbolizira zemlju i stabilnost. Možda je to zbog činjenice da u mirnoj geološkoj situaciji riba mirno i polako pliva na dnu, a prije potresa počinje juriti i tražiti zaklon.
Također je zabilježeno da se vatra koja gori na svijeći ili iveru prije potresa naglo smanjuje, a svijeća vrlo brzo izgori. To je zbog geomagnetskih promjena koje se događaju prije kataklizme. Također posvuda, ljudi su primijetili tjeskobu kućnih ljubimaca i njihovu želju da napuste kuću prije katastrofe. Vođeni ovim i drugim znakovima, ljudi prošlosti često su uspijevali spasiti sebe, svoje bližnje ili imovinu napuštajući svoje domove i gradove na vrijeme.
Suvremene metode predviđanja potresa
Danas se seizmografi koriste za sprječavanje potresa. Ovi uređaji su posebno osjetljivi senzori koji bilježe bilo kakve vibracije na površini zemlje. Budući da se mikropotresi prvi put opažaju prije bilo kakvog potresa, uređaj daje prilično točna predviđanja. On bilježi te znakove upozorenja i prenosi informacije znanstvenicima koji upozoravaju ljude putem medija. Danas svaki pojedinac može imati na raspolaganju svoj mali seizmograf - u prodaji su pojedinačni seizmički monitori koji bilježe promjene i prenose ih unutar mreže, što omogućuje primanje i slanje upozorenja.
20% teritorija Rusije pripada seizmički aktivnim područjima (uključujući 5% teritorija podložno izuzetno opasnim potresima magnitude 8-10).
U posljednjih četvrt stoljeća u Rusiji se dogodilo oko 30 značajnih potresa, odnosno s magnitudom većom od sedam stupnjeva po Richteru. U zonama mogućih razornih potresa u Rusiji živi 20 milijuna ljudi.
Od potresa i tsunamija najviše stradaju stanovnici dalekoistočne regije Rusije. Pacifička obala Rusije nalazi se u jednoj od "najtoplijih" zona "vatrenog prstena". Ovdje, u području prijelaza s azijskog kontinenta na Tihi ocean i spoju vulkanskih lukova Kuril-Kamčatka i Aleutskih otoka, događa se više od trećine potresa u Rusiji; postoji 30 aktivnih vulkana, uključujući takve divove kao što su Klyuchevskaya Sopka i Shiveluch. Ima najveću gustoću distribucije aktivnih vulkana na Zemlji: na svakih 20 km obale nalazi se jedan vulkan. Potresi se ovdje događaju ne rjeđe nego u Japanu ili Čileu. Seizmolozi obično broje najmanje 300 značajnih potresa godišnje. Na karti seizmičkog zoniranja Rusije, područja Kamčatke, Sahalina i Kurilskih otoka pripadaju takozvanoj zoni od osam i devet točaka. To znači da u tim područjima intenzitet podrhtavanja može doseći 8 pa čak i 9 bodova. Također može doći do uništenja. Najrazorniji potres jačine 9,0 po Richteru dogodio se na otoku Sahalinu 27. svibnja 1995. godine. Oko 3 tisuće ljudi je umrlo, grad Neftegorsk, koji se nalazi 30 kilometara od epicentra potresa, gotovo je potpuno uništen.
Seizmički aktivna područja Rusije također uključuju istočni Sibir, gdje se razlikuju zone od 7-9 točaka u regiji Baikal, regiji Irkutsk i Republici Buryat.
Jakutija, kroz koju prolazi granica euro-azijske i sjevernoameričke ploče, ne samo da se smatra seizmički aktivnim područjem, već je i rekorder: ovdje se često događaju potresi s epicentrima sjeverno od 70° N. Kao što je poznato seizmolozima, većina potresa na Zemlji događa se u blizini ekvatora i na srednjim geografskim širinama, au visokim geografskim širinama takvi se događaji bilježe izuzetno rijetko. Na primjer, na poluotoku Kola otkriveni su mnogi različiti tragovi potresa velike snage - uglavnom prilično stari. Oblici seizmogenog reljefa otkriveni na poluotoku Kola slični su onima uočenim u zonama potresa s intenzitetom od 9-10 bodova.
Ostala seizmički aktivna područja Rusije uključuju Kavkaz, ogranke Karpata i obale Crnog i Kaspijskog mora. Ova područja karakteriziraju potresi magnitude 4-5. Međutim, tijekom povijesnog razdoblja ovdje su zabilježeni i katastrofalni potresi magnitude veće od 8,0. Tragovi tsunamija pronađeni su i na obali Crnog mora.
No, potresi se mogu dogoditi iu područjima koja se ne mogu nazvati seizmički aktivnima. 21. rujna 2004. u Kalinjingradu su zabilježene dvije serije podrhtavanja jačine 4-5 bodova. Epicentar potresa bio je 40 kilometara jugoistočno od Kalinjingrada u blizini rusko-poljske granice. Prema kartama općeg seizmičkog zoniranja teritorija Rusije, Kalinjingradska oblast pripada seizmički sigurnom području. Ovdje je vjerojatnost prekoračenja intenziteta takvih podrhtavanja oko 1% unutar 50 godina.
Čak i stanovnici Moskve, Sankt Peterburga i drugih gradova koji se nalaze na Ruskoj platformi imaju razloga za brigu. Na području Moskve i Moskovske regije posljednji od ovih seizmičkih događaja jačine 3-4 boda dogodio se 4. ožujka 1977., u noći s 30. na 31. kolovoza 1986. i 5. svibnja 1990. godine. Najjači poznati seizmički potresi u Moskvi, intenziteta preko 4 boda, primijećeni su 4. listopada 1802. i 10. studenog 1940. godine. Bili su to “odjeci” većih potresa u istočnim Karpatima.
Posljednjih dana lipnja 1981. glavni grad Perua, Lima sa zlatnim stupovima, bila je u nemiru: američki znanstvenik Brian Bradley predvidio je da će u nedjelju, 28. lipnja, grad uništiti neobično snažan potres. Deseci snažnih potresa pretvorit će prenapučene gradske blokove u prašinu, nakon čega će se valovi tsunamija sručiti na ruševine koje se dime, odnoseći strašnim jurišom sve što nekim čudom uspije preživjeti. Obalna područja grada oko zaljeva Callao pasti će ispod razine oceana i postati morsko dno. Procvjetala “sunčana” Lima za nekoliko će trenutaka nestati s lica Zemlje.
Kako se bližio “sudnji dan”, situacija u glavnom gradu postajala je napeta. Tisuće izbezumljenih ljudi upale su u zračne luke, željezničke postaje i brodska pristaništa, pokušavajući napustiti grad osuđen na smrt. Kolone automobila, zaprežnih kola, tovarnih mazgi i pješaka s ručnim kolicima i naprtnjačama na leđima zakrčile su autoceste i seoske ceste iz osuđenog grada u potrazi za spasom. Cijene benzina i hrane su skočile, kriminal je alarmantno porastao, kuće i zemlja hitno su prodavani u bescjenje, bolnice su se gušile od priljeva ljudi osakaćenih u sve većoj panici.
Ali čas koji je naznačila proricateljica se približio, prošao... i ništa se nije dogodilo. Raščupana, ali neozlijeđena i još uvijek lijepa, Lima se nastavila spokojno kupati u zrakama tropskog sunca. Ništa se nije dogodilo sljedeći dan ili sljedećih nekoliko dana. Postupno su zacijelile rane koje je gradu nanio panični bijeg stanovništva, događaj se počeo zaboravljati i pretvarati u povijesnu anegdotu. Nesretni predskazatelj neuspjele katastrofe prepoznat je kao lažni znanstvenik i proglašen šarlatanom.
Pa, lako je razumjeti dojmljive stanovnike peruanske prijestolnice, koji su odlučili pobjeći iz grada zbog sigurne smrti pod ruševinama svojih kuća. Njihova se zemlja nalazi na vrlo seizmički opasnom području zemaljske kugle. Tijekom pet stoljeća, koliko je prošlo od otkrića Novog svijeta, u Peruu se dogodilo 35 razornih potresa, a znanstvena promatranja u proteklih 100 godina zabilježila su nekoliko tisuća podrhtavanja različitih snaga. Vjerojatno je malo obitelji u zemlji koje ne žale za svojim najmilijima koji su živote izgubili u seizmičkim katastrofama. Lijepa Lima također je više puta stradala od jakih potresa; u drugim tragičnim godinama, podzemni elementi uništili su veći dio grada.
Dakle, panični alarm stanovnika Lime imao je najozbiljnije razloge. Ali vratimo se nesretnom Brianu Bradleyu. Na čemu i na kojim osnovama je temeljio svoje pretpostavke još uvijek nije poznato. Stoga nije u redu osuđivati ga u odsutnosti, nazivati ga pseudoznanstvenikom i optuživati ga za nadriliječništvo, kao što su to učinile temperamentne latinoameričke novine. Bolje je prvo pokušati shvatiti bit pitanja: je li moguće metodama moderne znanosti predvidjeti početak potresa, odnosno odrediti mjesto na kojem će se dogoditi, njihov intenzitet i vrijeme? Uostalom, takve prognoze (ako budu izdane unaprijed), kao i vremenska prognoza, omogućit će stanovništvu ugroženih područja da se pripreme za očekivane elementarne nepogode, poduzmu preventivne mjere i ako ne spriječe, onda barem značajno smanje velike gubitke i gubitke. .
Mogućnost seizmičkog predviđanja sugerirana je iskustvom promatranja prirodnih pojava koje, prethodeći seizmičkim udarima, služe kao vjesnici nadolazećih katastrofa. Odavno je primijećeno da se prije nekih potresa nad tlom širi slabašni difuzni sjaj; ponekad je popraćeno bljeskanjem ili sličnim munjama, odrazima na oblacima (to se dogodilo 1966. u Taškentu). Na drugim mjestima pojavljuje se maglovita izmaglica, koja se širi površinom zemlje i nestaje nakon podrhtavanja. Događa se da prije potresa s tla struji lagani povjetarac (u Japanu se to zove "chiki") ili se čuje prigušena podzemna tutnjava; u tom slučaju dolazi do slučajnih oscilacija magnetske igle i mijenja se sila dizanja permanentnih magneta.
Svi ovi fizički procesi koji prethode seizmičkim vibracijama utječu na ponašanje životinja, omogućujući im da predoče nadolazeću nesreću. O tome govore kronike, povijesni dokumenti i usmena predaja naroda Azije, Amerike i Južne Europe. U palačama kineskih careva u posebnim akvarijima držane su posebne slatkovodne ribe koje su svojim nemirom upozoravale na približavanje prirodne katastrofe. Stanovnici Japana su prije potresa primijetili iznenadnu pojavu velikih jata jegulja, tuna i lososa u moru, nepoznate dubokomorske vrste isplivale su na površinu, a uobičajeno raširene vrste iznenada su nestale. Do obala je doplivalo mnogo hobotnica koje su se obično gnijezdile u pukotinama podvodnih stijena.
Žabe, zmije, crvi i stonoge ispužu iz svojih skloništa prije potresa. Štakori napuštaju svoje rupe unaprijed. Ptice lete prema mirnijim područjima u unutrašnjosti. Konji, magarci, ovce i svinje pokazuju pojačanu nervozu. Mačke i psi imaju poseban predosjećaj; Poznati su slučajevi kada su psi prisilili svoje vlasnike da napuste zgrade koje su kasnije uništene podzemnim udarima.
Postoje i ljudi obdareni sposobnošću predviđanja seizmičkih vibracija; Najčešće su to neurotični bolesnici s povećanom mentalnom razdražljivošću, ali postoje i zdravi ljudi koji se odlikuju povećanom osjetljivošću. Na primjer, 1855. godine sluga japanskog samuraja predvidio je jak potres u gradu Iedo (drevno ime Tokija).
Na temelju svih ovih opažanja znanstvenici su došli na ideju o mogućnosti znanstvenog predviđanja potresa. Ova ideja nastala je 50-ih godina našeg stoljeća gotovo istovremeno u različitim zemljama koje su bile podvrgnute razornom napadu seizmičkih katastrofa. Za njegovu provedbu bilo je potrebno naučiti koristiti instrumente za otkrivanje fizičkih vjesnika podrhtavanja i koristiti dobivene podatke za prognoziranje.
Do tog vremena već je jasno utvrđeno da se potresi događaju tijekom brzih kretanja blokova zemljine kore duž rasjeda koji razdvajaju te blokove. Čini se da je vrijedno promatrati ponašanje geoloških rasjeda - i problem prognoze bit će riješen: povećanje aktivnosti rasjeda ukazivati će na približavanje prijetnje seizmičkim potresima.
U tu svrhu organizirana su sustavna instrumentalna motrenja na mnogim seizmički aktivnim rasjedima koji su doživjeli razorne potrese. Očekivalo se da će prije seizmičkih potresa doći do povećanja deformacije vlačnih slojeva stijena, uspona i spuštanja dodirnih blokova zemljine kore, oštrih promjena u nagibu slojeva (tzv. " nagibne oluje"), slaba mala podrhtavanja koja prethode glavnom udaru ("mikropotresi") uzrokovana piezoelektričnim efektom je povećanje jakosti 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.
Zapravo je situacija bila mnogo kompliciranija. Doista, u mnogim su slučajevima uočeni očekivani fenomeni; no često su proturječili teoretskom modelu procesa ili otkrivali posve neočekivan, neobjašnjiv tijek. Tako je u potresnim područjima Aljaske obično dolazilo do vrlo sporog (nekoliko centimetara godišnje) slijeganja zemljine površine. Tri puta - 1923., 1924. i 1952. - primijećeni su nagli "padovi", tijekom kojih su se zaroni ubrzali 5-6 puta; međutim, nisu uočene nikakve seizmičke pojave.
Razorni potres u Anchorageu na Aljasci dogodio se 1964. godine bez ikakvih preduvjeta u obliku oštrog slijeganja ili izdizanja slojeva. U japanskoj pokrajini Niigata, gdje je, naprotiv, prevladavalo postupno izdizanje tla, 1959. godine stopa izdizanja naglo je porasla 10 puta. Snažan potres nije uslijedio nakon ovog skoka, već je izbio bez vidljivih prethodnika tek pet godina kasnije. Iste nedosljednosti zabilježene su u promatranim promjenama u nagibu slojeva, ponašanju geomagnetskih i električnih polja itd., iako su u nekim slučajevima seizmičkim podrhtavanjima, kao što se teoretski očekivalo, prethodila oštra izbijanja anomalija.
Tijekom tri desetljeća istraživanja i potrage nije bilo moguće identificirati neosporne obrasce na koje se možemo osloniti pri predviđanju seizmičkih udara. Stoga se sada nitko od stručnjaka ne usuđuje tvrditi da se određeni fenomeni u zemljinoj kori mogu smatrati nedvosmislenim vjesnicima potresa i da pružaju pouzdanu osnovu za predviđanja.
Trenutno je krug znanstvenika koji se bave problemom predviđanja potresa podijeljen na dva tabora - skeptike i optimiste. Skeptici smatraju da je s obzirom na trenutno stanje našeg znanja, koje je potpuno nedostatno, ovaj problem nerješiv. Svojedobno ga je predsjednik Akademije znanosti SSSR-a M.V.Keldysh nazvao fantastičnim. Najistaknutiji američki seizmolog Charles Richter piše: “Ovo je primamljiva volja... Trenutačno nitko ne može sa sigurnošću reći da će se potres dogoditi u određeno vrijeme na određenom mjestu. Nije poznato hoće li takvo predviđanje biti moguće u budućnosti.” Poznati sovjetski istraživač seizmičnosti u istočnom Sibiru V.P. Solonenko ironično citira izreku koja se pripisuje kineskom mudracu Konfuciju: “Teško je uhvatiti crnu mačku u mraku, pogotovo ako je nema.”
Optimisti kod nas i u inozemstvu vjeruju da je znanost prognoziranja potresa na dobrom putu i da već značajno napreduje. Kao pouzdani prethodnik podrhtavanja, oni navode, na primjer, protok helija, argona, radona, klora, fluora i drugih elemenata koji potječu iz dubokih zona Zemlje u podzemne vode prije seizmičkih udara, što su identificirali sovjetski znanstvenici u nekim područjima Kavkaz i središnja Azija; Oni također polažu nade u proučavanje procesa dilatancije, čiji razvoj također prethodi pražnjenju 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 znanstvenici, koji su za područje Tokija utvrdili razdoblje seizmičke aktivnosti od 69 godina, sa zebnjom iščekuju 1992. godinu, kada će se, po njihovom mišljenju, dogoditi "velika katastrofa" slična potresu jačine 8,2 stupnja koji je razorio glavni grad zemlje uspona 1923. moglo se dogoditi opet. Ali fenomen ponavljanja još uvijek je vrlo slabo proučen, budući da se sustavna promatranja potresa u zemljinoj kori provode tek oko 100 godina.
U takvim uvjetima jasno je kakvim su rizicima prognostičari potresa izloženi i kakvu odgovornost preuzimaju. Ne postoji ništa iznenađujuće u prognozi Briana Bradleya, ako, naravno, on. napravljen je na temelju pravih znanstvenih podataka, ali nije potvrđen. Naprotiv, bilo bi iznenađujuće da se dogodilo sve što se predviđalo.
Međutim, postoje primjeri uspješnih prognoza. Prva takva prognoza napravljena je 4. veljače 1975. godine u kineskoj pokrajini Liaoning. Po nalogu vlasti, stanovništvo gradova Haichen i Yingkou napustilo je svoje domove na današnji dan, a poduzete su mjere da se spriječi uništavanje tvornica, skladišta hrane, dječjih ustanova i bolnica. U 19:36 dogodio se snažan potres (s magnitudom od 7,3), koji je uništio gotovo sve stambene objekte, mnoge tvornice, brane i druge inženjerske i industrijske objekte. Zahvaljujući poduzetim mjerama sigurnosti bilo je vrlo malo stradalih. Nakon ovoga predviđena su još dva manja potresa. Međutim, kineski znanstvenici nisu uspjeli predvidjeti tragičnu katastrofu Tien Shana 27. srpnja 1976., u kojoj je poginulo 680 tisuća, a ozlijeđeno više od 700 tisuća, a ukupan broj žrtava premašio je 1,4 milijuna ljudi.
Naša zemlja ima iskustva u predviđanju jednog od manjih (5 magnitude) potresa u regiji Taškent, malog potresa u nenaseljenom području doline Alai u blizini Andijana i nekoliko drugih sličnih seizmičkih pojava u drugim područjima središnje Azije.
Mora se reći da u svim navedenim primjerima nema jamstva da je točnost predviđanja posljedica točnosti prognoze, a ne slučajne slučajnosti. Postoji niz protuprimjera, kada prognoze navodno budućih potresa nisu potvrđene.
S vremena na vrijeme masovni izvori informacija odjednom počnu udarati u bubnjeve i naširoko najavljivati iznimne uspjehe na polju seizmičke prognoze, a čini se da je većina problema ovog važnog znanstvenog područja već riješena. No, zapravo, situacija nije nimalo ohrabrujuća i lažna patetika ove informacije ostaje na savjesti njezinih autora i distributera.
Dapače, osim jednog slučaja u provinciji Liaoning (Haicheng), tijekom 30-godišnjeg rada na problemu seizmičke prognoze, ni u jednoj regiji svijeta nije predviđen niti jedan katastrofalan potres. Konkretno, kako ističe poznati sovjetski istraživač B.A. Petrushevsky, u SSSR-u nisu davane nikakve upozoravajuće prognoze ni za regiju Taškent 1966., ni za regiju Gazli 1976. i 1984. godine, zbog čega su tamošnja razaranja bila tako neočekivana i teška. . S jedne strane, moderno predviđanje još ne može identificirati glavne vjesnike nadolazećeg oslobađanja seizmičkih naprezanja i odrediti mjesto potresa: tijekom dramatične katastrofe u kineskom Tien Shanu 1976., promatranja su ocrtala golemu seizmičku zonu, ali su mogla ne odrediti izvor seizmičkog ispuštanja; U tom pogledu prognoza vulkanskih erupcija je u boljoj poziciji jer se bavi određenim točkama na tlu.
S druge strane, nedostatak sposobnosti prepoznavanja i kontrole "mehanizma okidača" potresa ne dopušta nam da odredimo točno vrijeme događaja: nakon potresa u Anchorageu 1964., mnogi su znanstvenici došli do zaključka da je potres izazvan visoka morska plima, koja je djelovala kao "mehanizam okidač" , povećavajući opterećenje zemljine kore. Prije potresa to nikome nije bilo jasno; u isto vrijeme, prema drugim stručnjacima, inicijator šoka bio je jak poremećaj magnetskog polja, zabilježen 1 sat prije katastrofe. Osim toga, znanstvenici još nemaju nikakve izravne metode za izračunavanje snage mogućih vibracija.
Čini se da je najpravičniju ocjenu problema predviđanja potresa dao C. Richter, koji smatra da je na sadašnjoj razini znanosti predviđanje pražnjenja seizmičke energije moguće - bez točnog datuma - samo na određenim tektonskim rasjedima koji su proučavan sustavno i dugo vremena. Vjerojatno je da će u budućnosti, s poboljšanjem metoda istraživanja svemira i razvojem mreže stacionarnih zemaljskih promatranja, biti moguće predvidjeti seizmičke pojave na golemim područjima Zemljine površine.
Treba napomenuti da seizmička prognoza, iako pomaže u rješavanju problema smanjenja broja ljudskih žrtava, ne sprječava materijalne gubitke i razaranja tijekom potresa. Stoga je od većeg značaja rad na pojašnjenju seizmičkog zoniranja s diferencijacijom teritorija prema stupnju opasnosti, razvoj potresno otporne gradnje u opasnim područjima i smanjenje gospodarskih aktivnosti u visokorizičnim područjima; ove aktivnosti su usmjerene na rješavanje oba problema. Ne postavljajući sebi cilj da točno znaju kada će se potres dogoditi, dopuštaju sebi da budu spremni za njega u bilo kojem trenutku.
Nedavno su u inženjerskoj seizmologiji izražene ideje o mogućnosti kontrole potresa. Uočeno je da podzemne nuklearne eksplozije uzrokuju niz naknadnih, slabijih potresa; slični fenomeni se događaju nakon što se voda pumpa u podzemlje kroz duboke bušotine pod visokim pritiskom. Pretpostavlja se da je takvim tehničkim sredstvima moguće osloboditi energiju nakupljenu u dubini i isprazniti je u malim obrocima, sprječavajući destruktivna podrhtavanja. Razumni stručnjaci napominju: nema jamstva da će se proces odvijati 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 uzrokuje dizanje asfalta i rušenje kuća. Što ima doma?! — katastrofalni potresi mogu podići ili uništiti planine, isušiti jezera i preokrenuti rijeke. U takvim situacijama stanovnicima kuća, planina i obala preostaje samo jedno: pokušati preživjeti što je moguće bolje.
Ljudi su suočeni s nasiljem nebeskog svoda otprilike od vremena kada su sa drveća sišli na ovaj nebeski svod. Navodno, prvi pokušaji da se objasni priroda potresa datiraju još od početka ljudske ere, u kojoj se obilato pojavljuju podzemni bogovi, demoni i drugi pseudonimi tektonskih pokreta. Kako su naši preci stjecali stalne nastambe s pripadajućim tvrđavama i kokošinjcima, šteta od podrhtavanja tla pod njima postajala je sve veća, a želja da se Vulkanu umilostivi, ili barem predvidi njegova nemilost, jača.
Međutim, različite zemlje u davna vremena potresale su različite cjeline. Japanska verzija daje vodeću ulogu golemim somovima koji žive pod zemljom, a ponekad se miču. U ožujku 2011. još jedan riblji nemir doveo je do snažnog potresa i tsunamija.
Shema širenja tsunamija u Tihom oceanu. Slika u boji prikazuje visinu valova koji se razlikuju u različitim smjerovima, a koje je stvorio potres u blizini Japana. Podsjetimo, potres 11. ožujka srušio je val tsunamija na obalu Japana, što je dovelo do smrti najmanje 20 tisuća ljudi, razaranja širokih razmjera i pretvaranja riječi “Fukushima” u sinonim za Černobil. Odgovor na tsunami zahtijeva veliku brzinu. Brzina oceanskih valova mjeri se u kilometrima na sat, a seizmički valovi mjere se u kilometrima u sekundi. Zbog toga postoji vremenska rezerva od 10-15 minuta, tijekom kojih je potrebno obavijestiti stanovnike ugroženog područja.
Nestabilan Firmament
Zemljina kora je u vrlo sporom, ali kontinuiranom kretanju. Ogromni blokovi pritišću jedni druge i deformiraju se. Kada naprezanja premaše vlačnu čvrstoću, deformacija postaje neelastična - zemljina se krutina lomi, a slojevi se pomiču duž rasjeda uz elastični trzaj. Ovu teoriju prije gotovo stotinu godina prvi je predložio američki geofizičar Harry Reid, koji je proučavao potres 1906. koji je gotovo potpuno uništio San Francisco. Od tada su znanstvenici predložili mnoge teorije, opisujući tijek događaja na različite načine, ali temeljni princip ostao je uglavnom isti.
Dubina mora je promjenjiva. Dolasku tsunamija često prethodi povlačenje vode s obale. Elastične deformacije zemljine kore koje prethode potresu ostavljaju vodu na mjestu, ali se dubina dna u odnosu na razinu mora često mijenja. Praćenje dubine mora provodi se mrežom posebnih instrumenata - mareografa, postavljenih na obali i na udaljenosti od obale.
Raznolikost verzija, nažalost, ne povećava količinu znanja. Poznato je da je izvor (znanstvenim rječnikom hipocentar) potresa prošireno područje u kojem dolazi do razaranja stijena uz oslobađanje energije. Njegovi volumeni izravno su povezani s veličinom hipocentra - što je veći, to je podrhtavanje jače. Žarišta razornih potresa protežu se desecima i stotinama kilometara. Tako je izvor potresa na Kamčatki 1952. godine bio dug oko 500 km, a potres na Sumatranu, koji je u prosincu 2004. izazvao najgori tsunami u modernoj povijesti, bio je dug najmanje 1300 km.
Dimenzije hipocentra ovise ne samo o naprezanjima akumuliranim u njemu, već io fizičkoj čvrstoći stijena. Svaki pojedinačni sloj koji se nađe u zoni uništenja može ili puknuti, povećavajući razmjere događaja, ili preživjeti. Konačni rezultat u konačnici ovisi o mnogim faktorima koji su nevidljivi s površine.
Tektonika u slikama. Sudar litosfernih ploča dovodi do njihove deformacije i nakupljanja naprezanja.
Seizmička klima
Seizmičko zoniranje teritorija omogućuje predviđanje jačine mogućih potresa na određenom mjestu, čak i bez navođenja točnog mjesta i vremena. Dobivena karta može se usporediti s klimatskom kartom, ali umjesto atmosferske klime prikazuje seizmičku klimu - procjenu moguće jačine potresa na određenom mjestu.
Početna informacija su podaci o seizmičkoj aktivnosti u prošlosti. Nažalost, povijest instrumentalnih promatranja seizmičkih procesa seže nešto više od stotinu godina unatrag, au mnogim regijama i manje. Određenu pomoć može pružiti prikupljanje podataka iz povijesnih izvora: opisi čak i antičkih autora obično su dovoljni za određivanje jačine potresa, budući da se odgovarajuće ljestvice grade na temelju svakodnevnih posljedica - razaranja zgrada, reakcija ljudi itd. Ali to, naravno, nije dovoljno - čovječanstvo je još uvijek premlado. Samo zato što nije bilo potresa magnitude 10 u određenoj regiji u zadnjih nekoliko tisuća godina, to ne znači da se on tamo neće dogoditi sljedeće godine. Sve dok je riječ o običnoj niskoj gradnji, rizik ove razine se može tolerirati, ali postavljanje nuklearnih elektrana, naftovoda i drugih potencijalno opasnih objekata očito zahtijeva veću preciznost.
Problem se pokazuje rješivim ako prijeđemo s pojedinačnih potresa na razmatranje tijeka seizmičkih događaja, karakteriziranih određenim obrascima, uključujući gustoću i ponavljanje. U tom slučaju moguće je utvrditi ovisnost učestalosti potresa o njihovoj snazi. Što su potresi slabiji, to je njihov broj veći. Ova se ovisnost može analizirati matematičkim metodama, a utvrdivši je za određeno vremensko razdoblje, iako malo, ali potkrijepljeno instrumentalnim opažanjima, moguće je s dovoljnom pouzdanošću ekstrapolirati tijek događaja nakon stotina, pa čak i tisuća godina. Probabilistički pristup omogućuje nametanje prihvatljivih ograničenja točnosti razmjera budućih katastrofa.
Karta seizmičkog zoniranja OSR-97D. Boje označavaju najveću razornu snagu potresa s periodom ponavljanja od oko 10.000 godina. Ova se karta koristi u izgradnji nuklearnih elektrana i drugih kritičnih objekata. Jedna od manifestacija zemaljske aktivnosti su vulkani. Njihove erupcije su šarene i ponekad destruktivne, ali seizmički udari koje stvaraju u pravilu su slabi i ne predstavljaju samostalnu prijetnju.
Kao primjer kako se to radi, možemo navesti OSR-97 set karata seizmičkog zoniranja koji se trenutno koriste u Rusiji. Prilikom njegove izrade na temelju geoloških podataka identificirani su rasjedi – potencijalni izvori potresa. Njihova seizmička aktivnost modelirana je pomoću vrlo složene matematike. Virtualni tokovi seizmičkih događaja zatim su provjereni u odnosu na stvarnost. Rezultirajuće ovisnosti mogu se relativno pouzdano ekstrapolirati u budućnost. Rezultat je bio niz karata koje prikazuju maksimalan broj događaja koji se mogu ponoviti na određenom teritoriju s periodičnošću od 100 do 10 000 godina.
Predvjesnici nevolja
Seizmičko zoniranje omogućuje razumijevanje gdje "staviti slamku". No, kako bi šteta bila što manja, bilo bi dobro znati točno vrijeme i mjesto događaja – uz procjenu “klime” imati i “vremensku” prognozu.
Najdojmljivija kratkoročna prognoza potresa napravljena je 1975. godine u kineskom gradu Haichenu. Znanstvenici koji su nekoliko godina pratili seizmičku aktivnost oglasili su uzbunu 4. veljače oko 14 sati. Stanovnici su izvedeni na ulice, a trgovine i industrijska poduzeća su zatvorena. Potres magnitude 7,3 dogodio se u 19:36, prouzročivši znatnu štetu u gradu, ali je bilo malo žrtava. Nažalost, ovaj primjer ostaje jedan od rijetkih dosad.
Naprezanja koja se nakupljaju u zemljinoj debljini dovode do promjena u njezinim svojstvima, au većini slučajeva mogu se “uhvatiti” instrumentima. Danas je poznato nekoliko stotina takvih promjena - seizmolozi ih nazivaju vjesnicima - a njihov popis raste iz godine u godinu. Sve većim naprezanjem u zemlji mijenja se brzina elastičnih valova u njima, električna vodljivost, razina podzemne vode itd.
Jedna od tipičnih posljedica razornog potresa. Stručnjaci bi intenzitet podrhtavanja ocijenili s oko 10 bodova (na ljestvici od 12 stupnjeva).
Problem je u tome što su vjesnici hiroviti. Ponašaju se različito u različitim regijama, pojavljujući se istraživačima u različitim, ponekad bizarnim kombinacijama. Da biste sa sigurnošću složili “mozaik”, morate znati pravila njegovog sastavljanja, ali mi nemamo potpune informacije i nije činjenica da će jednog dana postojati.
Istraživanja od 1950-ih do 1970-ih pokazala su korelaciju sadržaja radona u podzemnim vodama u području Taškenta sa seizmičkom aktivnošću. Sadržaj radona prije potresa u radijusu do 100 km mijenjao se 7-9 dana prije udara, prvo se povećavao do maksimuma (pet dana), a zatim opadao. Ali slična istraživanja u Kirgistanu i Tien Shanu nisu pokazala 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 identificirali su površinsko uzdizanje u blizini grada Palmdalea u Kaliforniji, koji stoji izravno na rasjedu San Andreas, kojem država duguje svoju reputaciju seizmički problematičnog mjesta. Uloženi su znatni napori, novac i oprema da se prati razvoj događaja i na vrijeme upozori. Do sredine 1970-ih zabilježeno je i smanjenje brzine elastičnih valova u zemljinoj debljini. Promatranje vjesnika trajalo je mnogo godina, koštalo je mnogo dolara, ali... nije se dogodila nikakva katastrofa, stanje područja postupno se vratilo u normalu.
Posljednjih godina pojavili su se novi pristupi prognoziranju vezani uz razmatranje seizmičke aktivnosti na globalnoj razini. Konkretno, seizmolozi s Kamčatke, koji su tradicionalno na "vrhuncu" znanosti, izvijestili su o uspjesima predviđanja. No odnos prema predviđanju znanstvenog svijeta u cjelini ipak bi bilo ispravnije okarakterizirati kao oprezni skepticizam.
U Iranu se 23. srpnja dogodio četvrti potres u jednom danu, a broj žrtava dosegao je 287. Dan ranije u Čileu su zabilježena podrhtavanja magnitude 5,2. Općenito, u 7 mjeseci 2018. godine na Zemlji se dogodio 6881 potres koji su odnijeli 227 ljudskih života. Ali zašto znanstvenici nikada nisu naučili predvidjeti te kataklizme? Realist je to shvatio.
Kako se određuju seizmičke zone?
Litosferne ploče su u stalnom kretanju. Sudarajući se i istežući, povećavaju naprezanje u stijenama, što dovodi do njihovog brzog pucanja – potresa. Izvorište (hipocentar) potresa nalazi se u utrobi zemlje, a epicentar je njegova projekcija na površinu.
Jačina potresa mjeri se na ljestvici razaranja u bodovima (od 1 do 12), kao i magnituda - bezdimenzijska veličina koja odražava oslobođenu energiju elastičnih vibracija (od 1 do 9,5 na Richterovoj ljestvici).
Najlakši način za znanost je identificiranje seizmički opasnih zona i dugoročna prognoza potresa za sljedećih 10-15 godina. Kako bi to učinili, istraživači analiziraju cikličku aktivaciju seizmotektonskog procesa: nema razloga vjerovati da će se u sljedećih nekoliko stotina godina Zemlja početi ponašati drugačije nego u sličnom vremenskom razdoblju u prošlosti.
Je li moguće predvidjeti potrese
Ne, barem s dovoljnom točnošću da se omogući planiranje programa evakuacije. I premda se većina potresa događa na predvidljivim lokacijama duž dobro poznatih geoloških rasjeda, pouzdanost kratkoročnih prognoza ostavlja mnogo nedostatkom.
“Imamo modele koji pokazuju da je u južnoj Kaliforniji rizik od potresa magnitude 7,5 ili više u sljedećih 30 godina 38%. Ako se ti modeli koriste za izračun vjerojatnosti potresa u nadolazećem tjednu, vjerojatnost 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 redovito provode vježbe kako bi se pripremile za veliki potres.
Zašto je velike potrese tako teško predvidjeti?
Pouzdana predviđanja zahtijevaju identifikaciju signala koji bi ukazivali na nadolazeći veliki potres. Takvi bi signali trebali biti karakteristični samo za velike potrese: slaba i umjerena podrhtavanja magnitude do 5 mogu dovesti do njihanja visećih predmeta, zveckanja stakla ili padanja žbuke, što ne zahtijeva evakuaciju stanovništva. Međutim, u 5-10% slučajeva takva podrhtavanja pokažu se kao predpotresi, koji prethode jačim potresima. Prema statistici, aktivnost predpotresa karakteristična je za 40% srednjih i 70% velikih potresa.
Seizmolozi još uvijek nisu uspjeli identificirati specifične događaje koji se redovito događaju samo prije velikih potresa.
Danas je proučavan širok raspon potencijalnih prediktora potresa, od povećanih koncentracija radona u zraku i neobičnog ponašanja životinja do deformacije zemljine površine i promjena razine podzemnih voda. Ali te su anomalije općenite: svaka se od njih može pojaviti i prije najslabijih udara.
Zašto se ljudi ne evakuiraju ni pri najmanjoj opasnosti od velikog potresa?
Glavni razlog je velika vjerojatnost lažnog alarma. Tako su 1975. godine u Haichengu (Kina) seizmolozi zabilježili sve učestalije slabe potrese i proglasili opći alarm 4. veljače u 14 sati. Nakon 5 sati i 36 minuta u gradu se dogodio potres magnitude veće od 7 stupnjeva, mnoge zgrade su uništene, no zahvaljujući pravovremenoj evakuaciji kataklizma je prošla 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 funkcioniraju sustavi za rano upozoravanje na potres?
Japan danas ima najbolji sustav ranog upozoravanja na potrese. Zemlja je doslovce “prošarana” postajama koje pomoću osjetljive opreme snimaju seizmičke valove, identificiraju potencijalne predpotrese i šalju informacije Meteorološkoj agenciji, koja ih odmah prenosi na TV, internet i mobilne telefone građana. Dakle, do dolaska drugog seizmičkog vala stanovništvo je već upozoreno na epicentar potresa, njegovu magnitudu i vrijeme približavanja drugog vala.
Unatoč tehnološkom napretku, čak se i japanski sustav upozorenja uključuje nakon što se dogodi prirodna katastrofa. Ali dok istraživači temeljito ne prouče fizičke procese povezane s potresima, ne može se računati na više. Stanovnici seizmički aktivnih zona mogu se samo nadati da će seizmometri postati osjetljiviji, a satelitsko promatranje pomoći u ubrzanju vremena predviđanja.
