Земетресения: как възникват, измерват се и какви са последиците
Земетресението е внезапно движение или разклащане на тектоничните плочи на Земята, което предизвиква разтърсване на земята. Това разтърсване може да разруши сгради и да разруши земната повърхност.
Как възникват земетресенията
Земетресенията се причиняват от нарушения в баланса на Земята. Различните тектонски плочи бавно се движат една покрай друга. Когато се заклещят, те натрупват напрежение. Земетресението се случва, когато тектоничните плочи внезапно се освободят, така че да започнат да се движат много бързо. Първата точка на разкъсване при земетресението се нарича хипоцентър или огнище. Епицентърът е точката на нивото на земята, която се намира непосредствено над хипоцентъра.
Хипоцентърът може да се намира на различна дълбочина — от няколко километра (плитки земетресения) до стотици километри (дълбоки земетресения). Плитките земетресения обикновено причиняват по-големи разрушения на повърхността, защото енергията им достига по-малко загубена до земната повърхност.
Кой изучава земетресенията и какви вълни се генерират
Хората, които изучават земетресенията, се наричат сеизмолози. За кратък период от време на малка територия може да има много земетресения. Внезапното освобождаване на напрежението в тектоничните плочи предизвиква вълни от енергия, които преминават през Земята. Сеизмологията изучава причините, повторенията, вида и размера на земетресенията.
При земетресението се генерират няколко вида сеизмични вълни:
- Първични (P) вълни: най-бързите вълни, преминават през твърди и течни среди и обикновено се усещат първи като резки, кратки удари.
- Вторични (S) вълни: по-бавни от P-вълните, преминават само през твърди материали и създават по-силно разклащане.
- Повърхностни вълни (Love и Rayleigh): движение близо до земната повърхност — те обикновено причиняват най-големи разрушения на сгради и инфраструктура.
Как се измерват земетресенията
Ефектът от земетресението може да се измери със сеизмометър. Той засича причинените трусове и записва тези движения на сеизмограф. Силата, или магнитудът, на земетресението се измерва по скалата на Рихтер. Скалата на Рихтер е изобретена от Чарлз Франсис Рихтер през 1935 г. Скалата е с номера от 0 до 10. По тази скала магнитуд 2 е едва забележим, а магнитуд 5 (или повече) причинява щети на голяма територия. Най-голямото земетресение, измервано някога, е било с магнитуд 9,5. Никога не е регистрирано земетресение със сила 10.
Важно е да се уточни, че днес за големите земетресения се използва по-точната моментна магнитуда (Mw), която коригира някои ограничения на класическата Рихтерова скала. Освен магнитуда, се използва и интензитетна скала (напр. Меркали), която описва ефектите и щетите на повърхността в различни места — две земетресения с един и същи магнитуд могат да имат различни интензитети в зависимост от дълбочината, разстоянието до епицентъра и местните геоложки условия.
Последици и свързани опасности
Учените не могат да предвидят земетресението, преди да се случи. Но знаем къде могат да се случат земетресения в бъдеще, например в близост до разломни линии. Земетресение под океана може да предизвика огромна вълна, наречена цунами. То може да причини толкова разрушения, колкото и самото земетресение. Земетресенията могат да предизвикат и свлачища.
Други важни последици включват:
- Разрушения на сгради и инфраструктура: срутвания, повредени пътища, мостове, тръбопроводи и електропреносни мрежи.
- Пожари: повреждане на газопроводи и електроинсталации може да доведе до пожари, които понякога причиняват повече щети от самите трусове.
- Ликвефакция: при насищане с вода някои пясъчни или глинести почви губят носимоспособността си и сгради могат да потънат или наклонят.
- Следтресения: основните трусове обикновено са последвани от серии по-малки следтресения, които могат да продължат дни, седмици или месеци и да причинят допълнителни щети.
Примери и исторически случки
Най-силното регистрирано земетресение е земетресението в Чили през 1960 г. с магнитуд около 9,5. По-нов пример е земетресението и цунамито в Япония през 2011 г. (магнитуд ~9.0), което предизвика широко разрушение на крайбрежни населени места и ядрена авария във Фукушима.
Как да се подготвим и какво да правим по време на земетресение
Подготовката и правилната реакция намаляват риска за хората и щетите. Някои основни препоръки:
- В дома: закрепете мебели и рафтове, съхранявайте тежките предмети на ниски рафтове, обезопасете домакински уреди и газови уредби, подгответе аварийна раница с вода, храна, лекарства и фонар.
- По време на трус: „Drop, Cover and Hold On“ — спуснете се на колене, прикрийте се под здраво бюро или маса и се задръжте за нея; ако няма покривало, покрийте главата и шията с ръце и се отдалечете от прозорци и външни стени.
- На открито: отдалечете се от сгради, стълбове и далекопроводи; намерете открито място.
- Ако сте в автомобил: спрете на безопасно място, избягвайте пътуване по мостове и тунели; останете в автомобила докато трясъкът премине.
- След трус: бъдете готови за следтресения, проверете за наранявания и повреди, затворете газта при признаци на теч, слушайте официални инструкции и при крайбрежни райони след морско земетресение — следвайте евакуационните сигнали за възможно цунами.
Мониторинг, предупреждения и превенция
Сеизмологичните мрежи по света използват множество сеизмометри и сензори, за да регистрират и локализират трусове в реално време. В някои региони са разработени системи за ранно предупреждение, които при детекция на първичните вълни (P-вълни) изпращат предупреждение преди по-опустошителните повърхностни вълни да ударят населените места — това дава няколко секунди до няколко десетки секунди за предприемане на спешни действия (спиране на влакове, производство или безопасно укриване).
Строителните норми и сеизмичните архитектурни решения (антисейзмично проектиране, базисно изолиране, усилване и ретрофитинг на стари сгради) са ключови за намаляване на разрушенията и загубите на човешки животи.
Земетресенията са естествен феномен, но с комбинирани усилия — наблюдение, строителни стандарти, подготовка и образоване на населението — можем значително да намалим рисковете и последствията.
Земетресение в Сан Франциско, Калифорния, някъде през 1906 г.
Зони
Земетресенията са концентрирани в някои части на света. Първата е Тихоокеанският пояс, който обикаля около Тихия океан. Тази част е най-големият сеизмичен пояс: в него има най-много активни земетресения и най-много вулкани.
Втората част е коланът Alpide. Той включва сеизмичната активност от Суматра, Хималаите, Южна Европа и Северна Африка до Атлантическия океан.
Тези пояси са разположени по ръбовете на тектонските плочи. Тектонските плочи се притискат една към друга и създават голямо напрежение.
Големи земетресения от 1900 до 2017 г.
История
Понякога земетресенията поразяват градове и убиват стотици или хиляди хора. Повечето земетресения се случват по Тихоокеанския огнен пръстен, но най-големите се случват на други места. Тектонично активните места са места, където земетресенията или вулканичните изригвания се повтарят доста често.
Причини за земетресение
Земетресенията се причиняват от тектонични движения в земната кора. Основната причина е, че тектонските плочи се движат една върху друга, което води до орогенеза (изграждане на планини) и силни земетресения.
Границите между движещите се плочи образуват най-големите разломни повърхности на Земята. Когато те се придържат, движението между плочите води до увеличаване на напрежението. Това продължава, докато напрежението не се повиши и не се прекъсне, което внезапно позволява плъзгане по блокираната част на разлома. Това освобождава натрупаната енергия под формата на ударни вълни. Разломът Сан Андреас в Сан Франциско и разломът Рифт Вали в Африка са такива разломи. 1. Вулканични земетресения: Земетресенията, причинени от вулканични изригвания, са доста опустошителни. Те обаче са ограничени до районите на активни вулкани. 2. Земетресения от колапс: В районите с интензивна минна дейност често се случва покривите на подземните мини да се срутят и да има леки трусове. Те се наричат земетресения от срутване.
Видове разломи при земетресения
Съществуват три основни вида геоложки разломи, които могат да предизвикат земетресение: нормални, обратни (напора) и приплъзване. Нормалните разломи се появяват главно в райони, където земната кора се разширява. Обратните разломи се появяват в области, където земната кора се скъсява. Разрушенията с приплъзване са стръмни структури, при които двете страни на разлома се приплъзват хоризонтално една покрай друга.
Модел на древен сеизмометър с махало, чувствително към земни трусове. В Луоян през 133 г. от н.е. той регистрира земетресение на разстояние 400-500 км.
Клъстери от земетресения
Повечето земетресения са част от последователност, свързана помежду си по отношение на местоположението и времето. Повечето групи земетресения се състоят от малки трусове, които не причиняват почти никакви щети, но съществува теория, според която земетресенията могат да се повтарят по редовен модел.
Преден трус е земетресение, което се случва преди по-голямо земетресение, наречено основен трус.
Афтършокът е земетресение, което се случва след предишно земетресение - основния трус. Последващият трус е на същото място, където е бил основният трус, но винаги е с по-малък магнитуд. Афтършоковете се образуват, когато земната кора се приспособява към последиците от основния трус.
Земетресенията са поредица от земетресения, които се случват в определен район в рамките на кратък период от време. Те се различават от земетресенията, последвани от поредица от вторични трусове, по това, че нито едно земетресение в поредицата не е очевидно основният трус, поради което нито едно от тях не е със забележимо по-високи магнитуди от другите. Пример за земетръсен рой е активността през 2004 г. в националния парк Йелоустоун.
Понякога поредица от земетресения се превръща в своеобразна земетръсна буря, при която земетресенията удрят разлома на групи, като всяко от тях е предизвикано от трусовете или преразпределението на напрежението от предишните земетресения. Подобно на вторичните трусове, но в съседни участъци от разлома, тези бури се случват в продължение на години, като някои от по-късните земетресения са също толкова разрушителни, колкото и ранните. Такъв модел се е случил в Северноанатолийския разлом в Турция през XX век.
Цунами
Цунамито или веригата от бързо движещи се вълни в океана, причинени от мощни земетресения, е много сериозно предизвикателство за безопасността на хората и за земетръсното инженерство. Тези вълни могат да залеят крайбрежните райони, да разрушат къщи и дори да отнесат цели градове. Това е опасност за цялото човечество.
За съжаление, цунамитата не могат да бъдат предотвратени. Съществуват обаче системи за предупреждение, които могат да предупредят населението преди големите вълни да достигнат сушата, за да имат достатъчно време да се спасят.
Устойчивост на земетресения
Земетръсноустойчивите сгради са конструирани така, че да издържат на разрушителната сила на земетресението. Това зависи от вида на конструкцията, формата, разпределението на масата и твърдостта. Използват се различни комбинации. Сградите с квадратна, правоъгълна и черупковидна форма издържат по-добре на земетресения, отколкото небостъргачите. За да се намали напрежението, първият етаж на сградата може да се поддържа от изключително твърди празни колони, докато останалата част от сградата се поддържа от гъвкави колони вътре в празните колони. Друг метод е използването на ролки или гумени подложки за отделяне на базовите колони от земята, което позволява на колоните да се клатят успоредно една на друга по време на земетресение.
За да предотвратят срутването на покрива, строителите го правят от леки материали. Външните стени се изработват от по-здрави и подсилени материали, като стомана или стоманобетон. По време на земетресение гъвкавите прозорци могат да помогнат да се задържат заедно, за да не се счупят.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява земетресението?
О: Земетресението е внезапно движение или разклащане на тектоничните плочи на Земята, което предизвиква разклащане на земята. Това разтърсване може да разруши сгради и да разруши земната повърхност.
В: Какво причинява земетресенията?
О: Земетресенията се причиняват от нарушения в баланса на Земята. Различните тектонски плочи бавно се движат една покрай друга. Когато се заклещят, те натрупват напрежение и когато това напрежение внезапно се освободи, се получава земетресение.
Въпрос: Кой изучава земетресенията?
О: Хората, които изучават земетресенията, се наричат сеизмолози. Те изучават причините, повторяемостта, вида и размера на земетресенията, както и последиците от тях върху хората и имуществото.
В: Как измерваме магнитуда на земетресението?
О: Силата или магнитудът на земетресението се измерва с помощта на скалата на Рихтер, която е изобретена от Чарлз Франсис Рихтер през 1935 г. Тя варира от 0 до 10, като 2 е слабо забележимо, а 5 (или повече) причинява щети на голяма територия. Най-голямото регистрирано досега земетресение е 9,5, но 10 никога не е било регистрирано по тази скала.
Въпрос: Можем ли да предвидим кога ще се случи земетресение?
О: Учените не могат да предвидят земетресение преди то да се случи, но могат да определят районите, в които могат да се случат бъдещи земетресения, например в близост до разломни линии, така че хората да могат да се подготвят за тях, ако те се случат в тези райони.
В: Какви разрушения могат да бъдат причинени от земетресение?
О: Земетресенията могат да причинят разрушения на сгради и да разрушат повърхността на Земята, както и да предизвикат огромни вълни, наречени цунами, които могат да причинят също толкова разрушения, колкото и самото земетресение, а също и свлачища, които могат допълнително да повредят земята и имуществото наоколо.
