Характеристики землетрясений

В России зоны повышенной сейсмической опасности занимают около 40% от общей площади, в том числе 9% территории относятся к 8-9-балльным зонам. В сейсмически активных зонах проживает более 20 млн человек (14% населения страны). Наиболее сейсмически опасными территориями являются: Северный Кавказ, Забайкалье, Алтай, Камчатка, Сахалин и Курильские острова. В пределах сейсмически опасных районов России расположены 330 населенных пунктов, в том числе 103 города (Владикавказ, Иркутск, Улан-Уде, Петропавловск-Камчатский и др.). Из геофизических чрезвычайных событий землетрясения являются одним из наиболее мощных, страшных и разрушительных явлений природы. Они возникают внезапно, спрогнозировать время и место их появления и тем более предотвратить их развитие чрезвычайно трудно, а чаще всего невозможно. Вплоть до начала XX в. о природе возникновения землетрясений ничего не было известно. Такое положение сохранялось до тех пор, пока не возникла наука сейсмология. Она дала ответы на сложные вопросы, связанные с природой и причинами возникновения землетрясений, их прогнозированием. Землетрясение сопровождается подземными толчками и колебаниями земной поверхности. Областью возникновения подземного толчка является очаг землетрясения. В центре очага условно выделяется точка (гипоцентр), проекция которой на поверхность земли называется эпицентром. Вокруг эпицентра располагается область наибольших разрушений. Энергию, выделяющуюся при землетрясении в виде сейсмических волн, характеризует магнитуда землетрясения. Магнитуда землетрясения — это величина, пропорциональная энергии, выделяемой в очаге землетрясения. Она определяется с помощью прибора сейсмографа, который в настоящее время является самым точным техническим средством для обнаружения землетрясения. Степень сотрясения земной поверхности характеризует интенсивность землетрясения. Интенсивность землетрясения — это степень сотрясения грунта на поверхности земли в различных точках зоны воздействия землетрясения. Величина интенсивности определяется на основании оценки фактических разрушений. Для оценки и сравнения землетрясений используется шкала магнитуд и различные шкалы интенсивности.

Измерение землетресений

Наиболее популярной шкалой для оценки энергии землетрясений является локальная шкала магнитуд Рихтера (предложенная в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером). Шкала Рихтера содержит условные единицы (от 1 до 9,5) — магнитуды, которые вычисляются по колебаниям, регистрируемым сейсмографом. Когда происходит землетрясение, то сначала становится известна именно его магнитуда, которая определяется по сейсмограммам, и только спустя некоторое время, после получения информации о последствиях, выясняется интенсивность землетрясения. Интенсивность землетрясения принято оценивать по балльной системе. Существует большое число сейсмических шкал. В России применяется широко используемая в мире 12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника или MSK-64. Эта шкала в отличие от шкалы Рихтера (их часто путают) основана на внешних проявлениях подземного толчка: воздействие на людей, предметы, строения, природные объекты. Впервые инструментальные наблюдения за землетрясениями появились в Китае, где в 132 году Чан Хен изобрел сейсмоскоп, представлявший собой искусно сделанный сосуд. На внешней стороне сосуда, с размещенным внутри маятником, по кругу были выгравированы головы драконов, держащих в пасти шарики. При качании маятника от землетрясения один или несколько шариков выпадали в открытые рты лягушек, размещенных у основания сосудов таким образом, чтобы лягушки могли их проглотить. Современный сейсмограф представляет собой комплект приборов, регистрирующих колебания грунта при землетрясении и преобразующих их в электрический сигнал, записываемый на сейсмограммах в аналоговой и цифровой форме. Однако по-прежнему основным чувствительным элементом служит маятник с грузом. Постоянные наблюдения за землетрясениями осуществляются сейсмической службой. Современная мировая сеть насчитывает свыше 2000 стационарных сейсмических станций, данные которых систематически публикуются в сейсмологических бюллетенях и каталогах. Кроме стационарных станций используются экспедиционные сейсмографы, в т.ч. устанавливаемые на дне океанов. Экспедиционные сейсмографы засылались также на Луну (где 5 сейсмографов ежегодно регистрируют до 3000 лунотрясений), а также на Марс и Венеру. Сильные землетрясения могут ощущаться на расстоянии тысячи и более километров. Так в асейсмичной Москве время от времени наблюдаются толчки интенсивностью до 3 баллов, служащие «эхом» катастрофических карпатских землетрясений в горах Вранча в Румынии, эти же землетрясения в близкой к Румынии Молдавии ощущаются как 7-8-балльные. Продолжительность землетрясений различна, часто число подземных толчков образует рой землетрясений, включающих предшествующие (форшоки) и последующие (афтершоки) толчки. Распределение наиболее сильного толчка (главного землетрясения) внутри роя носит случайный характер. Магниту-да сильнейшего афтершока меньше на 1,2, чем у основного толчка, эти афтершоки сопровождаются своими вторичными сериями последующих толчков. Например, землетрясение, происшедшее на о. Лисса в Средиземном море, длилось три года, общее число толчков за период 1870-1873 годов составило 86000. В целях защиты населения и объектов экономики от землетрясений заблаговременно выявляются сейсмически опасные зоны. На картах выделяются области, которым угрожают землетрясения интенсивностью 7-8 баллов и более. В таких опасных районах предусматриваются различные меры защиты, например, вводится запрет на строительство предприятий с опасным производством (особенно атомных электростанций, плотин и др.). По данным ЮНЕСКО, землетрясениям принадлежит первое место по причиняемому экономическому ущербу и одно из первых мест — по числу человеческих жертв. Наиболее опасными последствиями землетрясений являются:

1. разрушения зданий и сооружений;
2. пожары;
3. выбросы радиоактивных и аварийно химически опасных веществ из-за разрушения (повреждения) радиаци-онно и химически опасных объектов;
4. транспортные аварии и катастрофы;
5. поражение и гибель людей.

Как правило, землетрясения являются причиной возникновения других чрезвычайных ситуаций: лавин, селей, оползней, пунами, наводнений. При землетрясениях характер поражения людей зависит от вида и плотности застройки населенного пункта, а также от времени возникновения землетрясения (днем или ночью). Ночью количество пострадавших значительно выше, т.к. большинство людей находятся дома и отдыхают. Днем же число пострадавшего населения колеблется в зависимости от того, в какой день произошло землетрясение — в рабочий или в выходной. При кирпичной и каменной застройке преобладает следующий характер поражения людей: травмы головы, позвоночника и конечностей, сдавливания грудной клетки, синдром сдавливания мягких тканей, а также травмы груди и живота с повреждением внутренних органов. При землетрясениях в районах малоэтажной каменной или деревянной застройки люди в меньшей степени подвержены поражению. Возникающие травмы носят более легкий характер. При землетрясениях у большей части населения возникают психические расстройства — люди утрачивают самообладание, становятся подверженными панике. На сегодняшний день в мире отсутствуют методы и технологии, позволяющие точно и заблаговременно определить место, время, интенсивность и другие параметры землетрясений. Тем не менее, по характерным изменениям свойств земной поверхности, различным внешним признакам специалисты составляют приблизительные прогнозы. Приближающееся землетрясение можно определить по косвенным признакам, так называемым «предвестникам». Одним из естественных предвестников предстоящего землетрясения является необычное поведение животных. Оно проявляется, в частности, в том, что домашние животные стараются перебраться на открытые участки местности, впадают в панику, издают неестественные звуки (крик, рёв, вой и т.п.). Животные «предсказывают» землетрясения, реагируя на микроскопические сдвиги и колебания земной коры, изменение температуры и влажности воздуха, другие, незаметные порой даже для точных приборов, симптомы. Известны случаи, когда собаки выносили маленьких детей или будили спящих хозяев за несколько минут до первых разрушительных толчков. Жители некоторых сейсмически активных регионов Китая приспособили певчих птиц для подобных предсказаний. Они внимательно наблюдают за поведением любимцев, которые перед землетрясением начинают биться в клетке. На Кавказе жители обращают внимание на поведение домашних животных — собак, коз, овец, коров, лошадей. Подобные наблюдения спасают жителей горных районов гораздо чаще сейсмографических приборов. Указанные признаки могут проявляться от нескольких минут до нескольких часов до начала землетрясения. Основными причинами травматизма и гибели людей при землетрясении являются:

1. разрушение зданий и сооружений;
2. падение обломков строительных конструкций и мебели, различных предметов и битых стекол;
3. зависание и падение на проезжую часть улицы разорванных электропроводов;
4. пожары, вызванные утечкой газа из поврежденных труб и замыканием электросетей;
5. неконтролируемые действия людей в результате паники.

В период, предшествующий землетрясению, могут происходить такие явления, как:

1. предварительные толчки;
2. деформация земной поверхности;
3. изменение уровня воды в колодцах и скважинах и параметров физико-химического состава подземных вод;
4. появление запаха газа в районах, где до этого воздух был чист, и ранее подобное явление не отмечалось;
5. приглушенный гул, звучащий как бы издалека.