Как се чувстват земетресенията

Въпреки че нямаше вятър, порцеланът трепереше в килера.

Александър Поп. Кражба на къдрица.

Има хора, които твърдят, че никога не усещат земетресения. Това зависи изцяло от тяхното местоживеене, професия и естеството на мозъчните сътресения. В някои райони на земното кълбо земетресенията са чести; в други почти никога не се срещат. Най-слабите удари могат да бъдат сбъркани с разклащане от преминаващ камион или от порив на вятъра; най-силният може да причини разрушаване на сгради, пътища и мостове, прекъсване на свлачища; в морето могат да се издигнат огромни вълни, които падат върху сушата и завършват разрушението, започнато от земетресението.

Още през 18 век. Джон Мишел стигна до извода, че трусовете на Земята възникват в резултат на преминаването на еластични вълни през земната дебелина. Ако проследите пътя им обратно до мястото на тяхното генериране, тогава можете да определите причината за смущението. Очевидно за това трябва да огледате засегнатата зона, да разгледате щетите и да разпитате свидетели; въпреки това първият сериозен опит за развитие на идеите на Мишел е направен едва почти два века по-късно.

Такава класификация, разбира се, беше необходима. Година или две преди пътуването си до Италия Малет получава писмо от колега от Нова Зеландия, описващо земетресението в югозападна Уайрарапа през 1855 г.:

„Къщата... претърпя много неочаквано разтърсване, което очевидно не спря и беше придружено от ужасен шум. Мигновено скочих и се втурнах да изтичам в градината толкова бързо, колкото позволяваха силните вибрации; тъй като силата на вибрациите нарастваше, те бяха придружени от тътен, подобен на близката стрелба на голям брой оръдия едновременно, и облаци мръсен прах от падащи комини. Първоначално, докато тичах в градината, за около 25 секунди, вибрациите бяха с характер на резки шутове.напред и назад в североизточна и югозападна посока; след това следват по-кратки и по-бързо нарастващи трептения в перпендикулярна посока, които се изсипват за приблизително същото време и остават строго в хоризонталната равнина. След това и двата вида вибрации продължиха под формата на въртеливо движение, много подобно на това, което се усеща в треперещ вагон върху лошо положена железопътна линия при много висока скорост, когато човек се хвърля от едната страна на другата. Всичко това беше придружено от осезаеми тласъци нагоре .. "

Сеизмичните движения са сложни, но могат да бъдат класифицирани. Също така не е трудно да се прецизират оценките на интензитета в сравнение с четирите степени на треперене, използвани за картата на Mallet. При съставянето на скалите за интензитет е проявена много изобретателност. Една от първите широко използвани скали е скалата на Роси-Форел, разработена в Швейцария и Италия в края на миналия век, която описва десет степени на треперене. В повечето съвременни скали има дванадесет от тях и, очевидно, това е максималният брой градации, които могат надеждно да се разграничат един от друг. Към днешна дата в англоговорящите страни най-широко използваната модифицирана скала на Меркали (MM). Включва градации, вариращи от едва забележим тласък (MM I) до наистина ужасяващо разрушение (MM XII). Тя се основава на ежедневни последствия от земетресения, които са лесни за разграничаване дори за неопитен наблюдател (фиг. 1, 2).

Илюстрация за скала за интензитет

През последните години се правят опити за въвеждане на международна скала, известна като скала MSK (по имената на инициаторите на разработката Медведев, Спонейер и Карник). Тази скала е успешна, но при наличието на няколкокритерии за еднакъв интензитет, става необходимо да се установи тяхната еквивалентност. За сеизмични наблюдения в Австралия, където един градус треперене се сравнява с „как кон се трие в стълб на веранда“, описанието, широко използвано в Европа: „Църковните камбани започват да звънят“, няма да е от голяма полза. Европейците от своя страна ще се затруднят да определят дали ударът, който изпитват, може да събори каменен фенер, който се появява в японските мащаби. Терминът "обикновена солидна конструкция" ще има различни значения в Сан Франциско и в селските райони на Иран.

Трябва да се подчертае, че скалите за интензитет нямат нищо общо с инструменталните измервания. Те позволяват на свидетеля удобно да обобщи своите чувства и наблюдения, така че да могат да бъдат сравнени със случилото се на други места или с друго земетресение. Би било грешка този метод да се разглежда само като историческо любопитство. Никоя сеизмична станция не е в състояние да постави устройства в количество, сравнимо с броя на живите свидетели или сгради. Връзката между мястото на труса, определено от сеизмолога на станцията, и последствията от него също може да се установи само чрез наблюдения на земята.

Тъй като район, в който може да се усети дори умерено земетресение, може да бъде стотици километри, а силното земетресение може да се усети на хиляди километри или повече, теренната работа обикновено включва изпращане на въпросници по пощата. Те са помолени да посочат датата и часа на удара, да оценят продължителността и посоката на вибрациите, да изяснят какви звуци са били чути, какви предмети са се движили и какви щети са открити. Това позволява на служителите на сеизмичната станция да определят интензивността на вибрациите. Точността на събраната информация варира. По-специално, самомалко хора имат точно усещане за продължителността на една секунда, така че на шок, продължаващ по-малко от 1 минута, понякога може да се даде продължителност от 10 минути или повече. Йезуитски мисионер, който съобщава, че натискането е продължило „колкото е необходимо за четене на Господната молитва или малко повече“ (

25 c) трябва да се счита за изключително надежден наблюдател.

Там, където вторичните трусове се случват често, има смисъл да се създадат постоянни групи от наблюдатели. Например в цяла Нова Зеландия има мрежа от доброволци-наблюдатели, живеещи на разстояние 40-50 км един от друг; тази мрежа обхваща и някои острови в южната част на Тихия океан.

Тези доброволци включват пощенски служители, пазачи на фарове и природни резервати, както и частни лица. От тях земетресенията се съобщават на сеизмичната станция Уелингтън средно два пъти седмично.

След като се съберат докладите за земетресението, те се оценяват и нанасят върху карта на интензитета на треперенето (фиг. 3). След това се начертават линии, свързващи територии с еднакъв интензитет. Тези линии се наричат изосеизми.

Ако Земята имаше една и съща структура навсякъде, тогава човек би очаквал, че енергията се разпространява от източника - източника на земетресението равномерно във всички посоки и че областта на най-силното разтърсване се намира в епицентъра - точка на земната повърхност, разположена точно над източника. Изосейзмите ще бъдат набор от концентрични кръгове и интензитетът ще намалява постепенно и равномерно във всички посоки с разстоянието от епицентъра. Понякога това се случва. Тогава местоположението на епицентъра може да се определи от посоката, в която са се движили обектите, и от ориентацията на пукнатините в повредените сгради. Най-честите нарушения са свързани сс разпространението на меки почви и особеностите на геоложкия строеж на подпочвата.

На некохезионни почви като рохкави камъчета, интензитетът на вибрациите се увеличава (ще се върнем към тази тема, когато разглеждаме въпроси на инженерната сеизмология). Дълбоката геология често е такава, че изосеизмите се превръщат от кръгове в елипси. Понякога това се дължи на влиянието на геоложката структура върху механизма на земетресението, в резултат на което в едни посоки се отделя повече енергия, отколкото в други. По-често обаче това се дължи на факта, че еластичните вълни се разпространяват по-лесно по осите на структурни гънки и разкъсвания, отколкото в перпендикулярни посоки.

Най-важният фактор, влияещ върху типа изосеиста, е дълбочината на земетръсното огнище. Плиткият удар може да се усети като силен в малка област, но на големи разстояния ефектът му е незабележим. От дълбок шок се получава по-умерено разклащане, но върху много по-голяма площ. От фиг. 4 става ясно защо се случва това. За плитки сътресения оценките на дълбочината на източника от изосеизмите понякога са по-добри от инструменталните оценки, особено когато броят на записващите станции в близост до епицентъра е малък. От друга страна, изгледът на изосейстите от дълбоки удари обикновено е силно изкривен поради причини, които ще бъдат обсъдени в следваща глава. Те могат да бъдат изместени, така че епицентърът да е извън засегнатата зона.

Влияние на дълбочината на земетръсния огнище върху неговата интензивност

Земетресенията могат да се усетят не само на сушата, но и на корабите в открито море, макар и по различен начин. По правило тук се усеща едно избутване нагоре, сякаш корабът се е натъкнал на подводно препятствие. Това се обяснява с факта, че течностите предават само определени видове вълни, преминаващи през тяхземя. Преминавайки от земята във водата на океанското дъно, тези вълни придобиват строго вертикална посока. Различните видове вълни ще бъдат разгледани по-долу. Сеизмичните вълни по водата обикновено са невидими в открития океан, но в крайбрежните води и пристанища могат да причинят сериозни щети.

Най-полезната информация за земетресенията се предоставя от теренни наблюдения и изследване на щетите, причинени от тях, но за точното определяне на местоположението на земетръсния огнище и разбирането на механизма на това явление са необходими и инструментални наблюдения. Следователно, в продължение на половин век след Малет, историята на изучаването на земетресенията беше сведена до търсенето на подходящ записващ инструмент и опитите за разбиране на получените криви.