Землетрясения различаются по силе и результатам воздействия на поверхность земли. И в науке неоднократно предпринимались попытки классифицировать их по по этим показателям.
В результате таких попыток были разработаны 12 бальные шкалы , основывающиеся на оценке воздействия их на поверхность земли.
12 бальная шкала оценки интенсивности землетрясений (в дальнейшем шкала землетрясений ) оценивает интенсивность землетрясения в баллах в данной точке, вне зависимости от мощности его в эпицентре.
Шкала Рихтера имеет другой подход и оценивает величину сейсмической энергии высвобождающейся в эпицентре землетрясения. Единица измерения сейсмической энергии — магнитуда .
12 бальная шкала землетрясений.
В 1883 году 12 бальная шкала землетрясений была разработана Джузеппе Меркали. Позже она совершенствовалась самим автором, а, в последствии, также Чарльзом Рихтером, (автором шкалы Рихтера) и получила название Модифицированная шкала землетрясений Меркалли.
Эта шкала землетрясений, на сегодняшний день, используется в США.
В СССР и Европе длительное время использовалась 12 бальная шкала землетрясений — MSK-64. По ней, так-же как и по шкале землетрясений Меркалли, интенсивность их измеряется в баллах, указывающих на интенсивность, характер и масштаб воздействия на поверхность земли, сооружения, людей и животных в данном районе.
Шкала землетрясений MSK-64 очень наглядна. И если мы слышим в средствах массовой информации о том, что произошло землетрясение силой в 6 баллов, то очень просто можем себе представить, что, согласно этой шкалы землетрясений, оно было сильным, его ощутили все люди. Многие из них выбежали на улицу. Отваливались куски штукатурки, а со стен падали картины.
Или землетрясение силой в 9 баллов можно представить себе как опустошительное, при котором были повреждены и разрушены каменные дома, а деревянные дома покосились.
Все просто и понятно.
При этом надо заметить, что по шкале землетрясений интенсивность их оценивается в определенной точке. Понятно, что в эпицентре, расположенном над очагом землетрясения и в отдаленной точке интенсивность его будет различна.
В 1988 году Европейский сейсмический комитет начал обновление шкалы землетрясений MSK-64 и в 1996 году обновленная шкала землетрясений под названием EMS-98 вместе с руководством по применению была рекомендована к применению. Эта шкала землетрясений также 12 бальная и принципиальных различий с другими шкалами землетрясений не имеет.
В Японии используется шкала землетрясений Японского метеорологического агентства. Она начинается с трех баллов, когда люди начинают ощущать точки.
В ней, в отдельных колонках описывается воздействие на людей, на обстановку внутри зданий и на улице. Высший балл этой шкалы землетрясений — 7.
От других шкал она так-же принципиально не отличается.
Шкала Рихтера. Магнитуда.
Нередко, в том числе и в средствах массовой информации, можно слышать о происшедшем где-либо землетрясении силой, к примеру, в 6 баллов по шкале Рихтера.
Это неверно. Шкала Рихтера описывает не интенсивность землетрясения, выраженную в баллах, а совершенно другую характеристику, выраженную в других единицах.
Шкала Рихтера оценивает величину высвободившейся сейсмической энергии в эпицентре по измеренной приборами амплитуде колебаний почвы дошедших в точку измерения. Выражается эта величина в магнитуде.
Сам Рихтер магнитуду любого толчка определял как: «логарифм, выраженной в микронах, амплитуды записи этого толчка, сделанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмометром на расстоянии в 100 километрах от эпицентра».
Магнитуда высчитывается после измерения амплитуды на сейсмограмме. А при расчетах необходимо внести поправки: на глубину очага землетрясения, на то, что измерения были проведены нестандартным сейсмометром. Необходимо привести вычисления к измеренным на стандартном расстоянии 100 км то эпицентра.
Это непростые вычисления. И из-за перечисленных сложностей величины магнитуд, выданных различными источниками могут незначительно отличаться.
Но в целом они дадут объективную оценку мощности землетрясения.
Поэтому правильно будет сказать, что в определенном месте произошло землетрясение с магнитудой, скажем, -5, по шкале Рихтера.
Магнитуда , вычисленная в различных точках по шкале Рихтера будет иметь одно значение. Интенсивность толчков в баллах в различных точках будет различная.
В этом и состоит различие 12 бальной шкалы землетрясений и 9,5 бальной шкалы Рихтера, выраженной в магнитуде (шкала Рихтера имеет диапазон 1 — 9,5 магнитуды).
Не стоит путать (а в СМИ это случается сплошь и рядом) понятия шкала Рихтера и 12 бальная шкала землетрясений.
Интенсивность по шкале Рихтера определяется сразу по показаниям сейсмографов. Интенсивность в баллах определяется позже, по оценке воздействия на земную поверхность. Поэтому самые первые сообщения по оценке мощности толчков приходят именно по шкале Рихтера.
Как правильно сообщить об интенсивности толчков в магнитуде по шкале Рихтера?
Верное употребление — «землетрясение магнитудой 7 по шкале Рихтера».
Ранее, по недосмотру, применялось неправильное выражение — «землетрясение 7 баллов по шкале Рихтера».
Или так-же не правильно — «землетрясение 7 магнитуд по шкале Рихтера» или «магнитудой 7 баллов по шкале Рихтера».
Шкала Рихтера описывает мощность толчков в эпицентре, вне зависимости от условий и вводит в употребление единицу измерения мощности толчков — магнитуда. Другие шкалы описывают воздействие их на поверхность в различных местах в зависимости от условий, грунтов, пород, отдаленности от эпицентра и т. д.
По этой причине шкала Рихтера является самой объективной и научно обоснованной.
Шкала Рихтера (шутка)
Литосферные плиты. Кликни для увеличения.
Землетрясения - подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушением подземных полостей горных выработок). Небольшие толчки могут вызывать также подъём лавы при вулканических извержениях.
Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, но большинство из них так незначительны, что они остаются незамеченными. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели. К счастью, большая их часть приходится на дно океанов, и поэтому не сопровождается катастрофическими последствиями (если землетрясение под океаном обходится без цунами).
Землетрясения наиболее известны по тем опустошениям, которые они способны произвести. Разрушения зданий и сооружений вызываются колебаниями почвы или гигантскими приливными волнами (цунами), возникающими при сейсмических смещениях на морском дне.
Международная сеть наблюдений за землетрясениями регистрирует даже самые удаленные и маломощные из них.
Карта тектонических разломов
При клике загрузится карта размеров 3500×2146 пикселей в 7 мегабайт. Сохраните ее.
Кликни для увеличения
Меры безопасности при землетрясении
Командир американской международной спасательной бригады,участвовавший в спасательных операциях в 60 странах мира, подвергает критике распространенные правила поведения во время землетрясения.
Как сообщает Bakililar.AZ, командир американской международной спасательной бригады Rescue Chief and Disaster Manager of the American Rescue Team International (ARTI) Дуг Коп на основании своих наблюдений составил правила поведения, увеличивающие шансы на выживание.
Он проникал внутрь 875 разрушенных землетрясением зданий, работал в спасательных командах в 60 странах, в течение 2 лет я был экспертом ООН по изучению последствий катастроф,и с 1985 года ни одна из серьезных катастроф не осталась без его внимания.
«Первое здание, куда мне удалось проникнуть была школа в Мехико во время землетрясения 1985 года. Все дети находились под партами. Все они были расплющены на толщину собственных костей.
Они могли быть спасены, если бы лежали рядом с партами в проходах. Немыслимо, с моей точки зрения, но детям было предписано во время землетрясения прятаться под столы и парты.
Я был удивлен, но в мексиканских школах, до сих пор действует такая инструкция Duck and Cover, согнуться, покрыть голову руками и спрятаться под столом», - говорит Коп.
Когда здание рушится, тяжелый потолок падает на объект или мебель, разрушая их, рядом образуется полость или свободное пространство.
Коп называет его «треугольник жизни». Чем больше и прочнее объект, тем больше полость, где человек может избежать ранения и спастись. Это можно наблюдать по ТВ, когда мы видим работу спасательных команд.
10 правил выживания при землетрясении:
1) Каждый, кто пригнулся и укрылся в разрушающемся здании или машине будет ранен или погибнет.
2) Кошки, собаки и младенцы часто принимают естественную утробную позу. Это то, что нужно сделать при землетрясении. Это инстинкт. Это положение помогает поместиться в маленькой полости.
Придвиньтесь ближе к крупному, громоздкому объекту, который, будучи раздавлен, сплющен, все же оставит некоторое пространство для выживания.
3) Деревянные здания самые безопасные во время землетрясений. Дерево хорошо работает на изгиб и кручение под действием сейсмической волны.
Если деревянное здание все же рушится, оно образует большие полости спасения и не причиняет больших ранений. Кирпичные здания разрушаются на отдельные кирпичи.
Кирпичи причиняют значительные ранения, но все же меньше, чем бетонные. Бетонные панельные здания самые опасные во время землетрясений.
4) Если землетрясение застало вас ночью в постели, просто скатитесь с кровати. Самое безопасное место будет вокруг кровати. В отелях многие жизни могут быть спасены, если на двери каждого номера будет висеть инструкция, предписывающая посетителям лечь на пол рядом с днищем кровати во время землетрясения.
5) Если землетрясение случилось, и вы не можете выбежать ни через дверь, ни через окно, лягте на пол в позе утробного младенца рядом с кроватью или большим креслом.
6) Почти каждый, кто стоял в дверном проеме в падающем здании, погиб. Как? Если стоять под дверной перемычкой, то когда обрушится дверной косяк, вы будете разрушены вместе с ним
7) Никогда не стойте во время землетрясения на ступенях. Ступени имеют отдельный момент кручения, отличный от каркаса здания.
Ступени и остальные обломки здания, постоянно сталкиваясь, просто перемалывают человека, находящегося внутри этой бойни.
Даже если здание не коллапсирует, не оставайтесь на ступенях. Даже если ступени целы, они могут быть разрушены под наплывом множества людей и должны быть сначала проверены.
Если это возможно, лучше находиться возле наружных стен внутри или снаружи здания. Лучше снаружи, чем внутри. Чем дальше от наружной стены вы будете находиться внутри здания, тем меньше у вас шансов выскочить наружу.
9) Люди внутри транспортных средств погибают, если на них обрушиваются дороги верхнего уровня. Почти все жертвы землетрясения в Сан-Франциско, находились внутри транспортных средств.
Если бы они сидели или лежали рядом с транспортными средствами они были бы спасены. Каждая разрушенная машина имеет рядом с собой полость безопасности 3 фута высотой, за исключением случаев, когда прямо на машину падала колонна.
10) По опыту проникновения в газетный офис стало ясно, что кипы бумаги образуют наибольшие полости безопасности.
Сила землетрясения
Когда происходит землетрясение, его энергия выделяется в различных формах: механической, тепловой, в виде энергии электрического и магнитного полей и т.д. Эта энергия огромна, и определить ее в полной мере оказывается довольно сложной задачей. Большая часть механической энергии расходуется на разрушение горной породы в очаговой области землетрясения, на вертикальное и горизонтальное смещение примыкающих блоков земной коры. И лишь небольшая часть этой энергии излучается во всех направлениях в окружающее пространство в виде сейсмических волн, которые распространяются по Земному шару. Когда волны достигают поверхности Земли, они порождают те колебания почвы, которые мы воспринимаем как землетрясение.
Для характеристики силы землетрясений используются такие понятия, как магнитуда, энергетический класс и интенсивность .
Магнитуда (М) землетрясения является условной мерой энергии, выделившейся из очага землетрясения в виде сейсмических волн. Амплитуда сейсмической волны означает смещение почвы, и чем сильнее размах волны, тем больше магнитуда землетрясения.
Понятие магнитуды ввел в 1935 году американский сейсмолог Чарльз Рихтер, профессор Калифорнийского технологического института в Пасадене.
Определим магнитуду Рихтера его собственными словами:
«Магнитуда любого толчка определяется как логарифм выраженной в микронах максимальной амплитуды записи этого толчка, сделанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмометром на расстоянии 100 км от эпицентра».
На практике измерения производятся на различных расстояниях от эпицентра различными приборами. Поэтому для приведения к необходимым условиям используются поправки.
В мире существуют различные шкалы магнитуд, различающиеся способом их определения. Это локальная магнитуда (ML), магнитуда по поверхностным волнам (MS), по объемным волнам (mb), по сейсмическому моменту (MW). Максимальное значение магнитуды по введенной Рихтером шкале - около 9 единиц. Минимальные землетрясения, еще ощутимые без приборов, характеризуются магнитудой в пределах 2–3. Землетрясения меньших магнитуд регистрируются только чувствительными сейсмическими приборами.
Колебания почвы при землетрясениях с магнитудами, различающимися на единицу, отличаются по амплитудам сейсмических волн в 10 раз. Таким образом, замечаемые без приборов землетрясения от едва ощутимых до катастрофических, разрушительных, различаются по амплитудам волн, по крайней мере, в миллионы раз. С величинами сейсмической энергии, освобождаемой при землетрясениях, сопоставима энергия атомных и водородных взрывов.
У нас в стране, как и в других странах бывшего Советского Союза, употребляется еще одна характеристика величины землетрясения, эквивалентная магнитуде и называемая энергетическим классом (К).
Энергетические классы землетрясений варьируют в диапазоне значений от 0 до 18–20. В среднем по миру для пересчета магнитуд в значения энергетических классов К принята формула:
К = 4+1,8М
В свою очередь, энергетический класс связан с сейсмической энергией простым соотношением:
Е = 10 К Джоулей
Следовательно, магнитуду можно связать с сейсмической энергией следующим образом:
lg E = 4 + 1,8М
Интенсивность - принципиально иная характеристика силы землетрясения, устанавливаемая только при ощутимых подземных толчках в каждом конкретном пункте на поверхности Земли по описательной и, как правило, неинструментальной шкале. Интенсивность характеризует проявление землетрясения на поверхности Земли, она зависит от магнитуды землетрясения, глубины очага и грунтовых условий и измеряется в баллах.
В сейсмологии синонимом интенсивности является балльность.
Интенсивность тем больше, чем ближе очаг расположен к поверхности, так, например, если очаг землетрясения с магнитудой, равной 8, находится на глубине 10 км, то на поверхности интенсивность составит XI–XII баллов; при той же магнитуде, но на глубине 40–50 км воздействие на поверхности уменьшается до IX–X баллов.
Сейсмические шкалы . Сейсмические движения сложны, но поддаются классификации. Существует большое число сейсмических шкал, которые можно свести к трем основным группам. В России применяется наиболее широко используемая в мире XII-балльная шкала МSK-64 (Медведева-Шпонхойера-Карника), в странах Латинской Америки принята X-балльная шкала Росси-Фореля, в Японии - VII-балльная шкала.
Оценка интенсивности, в основу которой положены бытовые проявления землетрясения, легко различаемые даже неопытным наблюдателем, в сейсмических шкалах разных стран различна. Например, в Австралии одну из степеней сотрясения сравнивают с тем «как лошадь трется о столб веранды», в Европе такой же сейсмический эффект описывается как «начинают звонить колокола», в Японии фигурирует «опрокинутый каменный фонарик». В наиболее простом и удобном виде ощущения и наблюдения представлены в схематизированной краткой описательной шкале (вариант MSK), которой может пользоваться каждый.
Шкала MSK-64
Балл |
Проявление на поверхности |
| I | Не ощущается никем, регистрируется только сейсмическими приборами |
| II | Ощущается иногда людьми, находящимися в спокойном состоянии |
| III | Ощущается немногими, более сильно проявляется в помещениях на верхних этажах |
| IV | Ощущается многими (особенно в помещении), в ночное время некоторые просыпаются. Возможен звон посуды, дребезжание стекол, хлопки дверей |
| V | Ощущается почти всеми, многие ночью просыпаются. Качание висячих предметов, трещины в оконных стеклах и штукатурке |
| VI | Ощущается всеми, осыпается штукатурка, легкие разрушения зданий |
| VII | Трещины в штукатурке и откалывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах. Толчки ощущаются в автомобилях |
| VIII | Большие трещины в стенах, падение труб, памятников. Трещины на крутых склонах и на сырой почве |
| IX | Обрушение стен, перекрытий кровли в некоторых зданиях, разрывы подземных трубопроводов |
| X | Обвалы многих зданий, искривление железнодорожных рельсов. Оползни, обвалы, трещины (до 1 м) в грунте |
| XI | Многочисленные широкие трещины в земле, обвалы в горах, обрушение мостов, только немногие здания сохраняют устойчивость |
| XII | Значительные изменения рельефа, отклонение течения рек, предметы подбрасываются в воздух, тотальное разрушение сооружений |
Проявления одного и того же землетрясения в различных пунктах различны - от наиболее интенсивных в эпицентральной области до минимальных в удалении. Таким образом, магнитуда - это определенная величина, характеризующая энергию в очаге землетрясения, а интенсивность - это мера силы сейсмических сотрясений в пункте наблюдения, зависящая не только от интенсивности сейсмических волн, излученных из очага, но и от расстояния до эпицентра, глубины очага, местоположения пункта и грунтовых особенностей в этом пункте. Это ясно видно на приведенном ниже рисунке.
Магнитуда дается в условных единицах, отражающих энергию очага (или интенсивность в очаге) землетрясения. Интенсивность (или балльность) определяет степень сотрясений и нарушений на поверхности.
Журналисты совершают ошибку, давая сообщение: «Сила землетрясения 7 баллов по шкале Рихтера», т.к. при магнитуде 7 по шкале Рихтера интенсивность землетрясения на поверхности, если очаг неглубокий, может составить X баллов, как это было, например, в Спитаке (Армения) в 1988 году. Если же очаг расположен на достаточной глубине, то при такой же магнитуде 7 интенсивность на поверхности может составить лишь VIII баллов, как это было при Зайсанском землетрясении (Казахстан) в 1990 году.
Чтобы лучше ориентироваться в газетных и телевизионных сообщениях о произошедших землетрясениях, можно воспользоваться следующей простой таблицей Н.В. Шебалина.
| Магнитуда землетрясения по шкале Рихтера | 4,0 | 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 | |||||
| Глубина очага землетрясения, км | 3 | 5–10 | 5 | 10 | 10 | 20 | 15 | 30 | 25 | 40 |
| Интенсивность сотрясений на поверхности по шкале MSK-64, баллы | VII | VI | VIII | VII | VIII–IX | VII–VIII | IX–X | VIII–IX | X–XI | IX–X |
Ученые считают, что землетрясения более сильные, чем с магнитудой 9 произойти на Земле не могут. Известно, что каждое землетрясение представляет собой толчок или серию толчков, которые возникают в результате смещения горных масс по разлому. Расчеты показали, что размер очага землетрясения (то есть объем, в котором произошло смещение горных пород) при слабых, едва ощутимых человеком толчках измеряется несколькими метрами. При землетрясениях средней силы, когда возникают в зданиях трещины, размеры очага достигают уже километров. Очаги же при самых сильных, катастрофических землетрясениях имеют протяженность 500–1000 км и даже более и уходят на глубину до 50 км. У максимального из зарегистрированных на Земле землетрясений размер очага близок к максимальной длине разломов, известных ученым. Невозможно и дальнейшее увеличение глубины очага, так как земное вещество на глубинах более 100 км в мантии переходит в полурасплавленное состояние. Следовательно, такое землетрясение, как произошедшее в Юго-Восточной Азии (Суматринское) в декабре 2004 года и имевшее магнитуду 9, можно считать близким к максимальному по его силе. Длина разрыва в очаге этого землетрясения была оценена в 1200–1300 км, а его ширина - более 100 км.
Как часто происходят землетрясения такой силы? Сейсмология сравнительно молодая наука. Ей чуть более 100 лет. Но она накопила уже достаточный объем данных, чтобы сделать некоторые статистические выводы, которые приведены в следующей таблице:
Здесь не приведены данные о повторяемости землетрясений с магнитудой 9. Однако ясно, что они случаются еще реже. С 1900 г. событий с такой магнитудой на Земле зарегистрировано всего 5.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1.
А.А. Никонов. Землетрясения… Прошлое, современность, прогноз. М.: КомКнига. 2006. 192с.
2.
А. Нурмагамбетов, М.С. Кунаев. Физика Земли. Алматы: КазНТУ. 2007. 224с.
3.
Дж. Гир, Х. Шах. Зыбкая твердь: Что такое землетрясение и как к нему подготовиться. М.: Мир. 1988. 220с.
4.
А.Д. Завьялов. Землетрясение у берегов Суматры //Природа. 2005. №5
Ильина Вера Васильевна
,
кандидат физико-математических наук, профессор Каз ГАСА,
ст. преподаватель Республиканских Курсов повышения квалификации руководящего состава в области ЧС и ГО МЧС РК
В разных странах принято по-разному оценивать интенсивность землетрясения.
· В России и некоторых других странах принята 12-балльная шкала Медведева - Шпонхойера - Карника .
· В Европе - 12-балльная Европейская макросейсмическая шкала .
· В США - 12-балльная модифицированная шкала Меркалли .
· В Японии - 7-балльная шкала Японского метеорологического агентства .
- 12-балльная шкала интенсивности землетрясений Медведева - Шпонхойера - Карника (MSK-64) была разработана в 1964 году и получила широкое распространение в Европе и СССР. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS). MSK-64 лежит в основе СП 14.13330.2014 «Строительство в сейсмических районах» и продолжает использоваться в России и странах СНГ. В Казахстане в настоящее время используется СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах».
| Балл. Сила землетрясения | Краткая характеристика |
| I. Не ощущается | Не ощущается. Отмечается только сейсмическими приборами. |
| II. Очень слабые толчки | Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными |
| III. Слабое | Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика. |
| IV. Интенсивное | Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей. |
| V. Довольно сильное | Под открытым небом ощущается многими, внутри домов - всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери. |
| VI. Сильное | Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются. |
| VII. Очень сильное | Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми. |
| VIII. Разрушительное | Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются. Падают фабричные трубы. |
| IX. Опустошительное | Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся. |
| X. Уничтожающее | Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов. |
| XI. Катастрофа | Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти полностью разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов, разрушаются мосты. |
| XII. Сильная катастрофа | Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Изменяется рельеф. Ни одно сооружение не выдерживает. |
- МЕХАНИЗМ ОЧАГА.
Выяснение причин землетрясений и объяснение их механизма - одна из важнейших задач сейсмологии. Общая картина происходящего представляется следующей.
В очаге происходят разрывы и интенсивные неупругие деформации среды, приводящие к землетрясению. Деформации в самом очаге носят необратимый характер, а в области, внешней к очагу, являются сплошными, упругими и преимущественно обратимыми. Именно в этой области распространяются сейсмические волны. Очаг может либо выходить на поверхность, как при некоторых сильных землетрясениях, либо находиться под ней, как во всех случаях слабых землетрясений.
(Рейда теория)
Ответ: а) Разрыв сплошной горных пород наступает в результате накопления упругих деформаций выше предела, которой может выдержать горная порода. Деформации возникающие при перемещении соседних блоков земной коры.
Б) перемещение блоков не происходит внезапно, они нарастают.
В) движение в момент землетрясения состоит из упругой отдачи-резкого смещения сторон разрыва в положение, в котором отсутствуют упругие деформации.
Г) Сейсмические волны возникают на поверхности разрыва.
Д) Энергия освобожденная во время землетрясений, до землетрясений была энергией упругой деформации горных пород.
- ЧАСТОТА И ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ.
- ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ СЕЙСМИЧЕСКИХ ЗОН.
- УПРУГИЕ ДЕФОРМАЦИИ и напряжения
Упругая деформация - деформация, исчезающая после прекращения действий на тело внешних сил. При этом тело принимает первоначальные размеры и форму.
Область физики, изучающая упругие деформации, называется теорией упругости.
При упругой деформации её величина не зависит от предыстории и полностью определяется механическими напряжениями, то есть является однозначной функцией от напряжений. Для большинства веществ эту зависимость можно с хорошей точностью считать прямой пропорциональностью. При этом упругая деформация описывается законом Гука. Наибольшее напряжение, при котором закон Гука справедлив, называется пределом пропорциональности.
Некоторые вещества (металлы, каучуки) могут претерпевать значительную упругую деформацию, в то время как у других (керамики, прессованные материалы) даже ничтожная деформация перестаёт быть упругой.
Максимальное механическое напряжение, при котором деформация ещё остаётся упругой, называется пределом текучести. Выше этого предела деформация становится пластической.
Упругие деформации могут изменяться периодически со временем (упругие колебания). Процесс распространения упругих колебаний в среде называют упругими волнами.
Преде́л пропорциона́льности () - 1) Максимальная величина напряжения, при котором ещё выполняется закон Гука, то есть деформация тела прямо пропорциональна приложенной нагрузке (силе). Следует заметить, что во многих материалах нагружение до предела упругости вызывает обратимые (то есть упругие в общем-то) деформации, но непропорциональные напряжениям. Кроме того, эти деформации могут «запаздывать» за ростом нагрузки как при нагружении, так и при разгружении.
2) Напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением достигает такой величины, что тангенс угла наклона, образованный касательной к кривой "нагрузка-удлинение" в точке Pпц и осью нагрузки, увеличивается на 50% от своего первоначального значения на упругом участке.
Зако́н Гу́ка - утверждение, согласно которому деформация, возникающая в упругом теле (пружине, стержне, консоли, балке и т. п.), пропорциональна приложенной к этому телу силе. Открыт в 1660 году английским учёным Робертом Гуком .
Следует иметь в виду, что закон Гука выполняется только при малых деформациях. При превышении предела пропорциональностисвязь между напряжениями и деформациями становится нелинейной. Для многих сред закон Гука неприменим даже при малых деформациях.
Подсчитано, что ежегодно на нашей планете регистрируются миллионы землетрясений . Конечно, подавляющее большинство из них не ощущается людьми; многие не приносят серьёзного ущерба, но несколько раз в год планету "трясёт по-крупному", известие о чём сразу разлетается по новостным каналам. К сожалению, журналисты в своих репортажах нередко допускают ошибки при употреблении научных терминов. Об одной из них пойдёт речь в этой статье.
Все сообщения о сейсмических катастрофах обычно сопровождаются словами вроде «… случилось землетрясение силой 6,9 баллов по шкале Рихтера». Такая формулировка неверна. Что интересно, подобного рода ошибки можно встретить и в некоторой учебной литературе.
Обычно в научно-популярных описаниях землетрясений фигурируют два распространённых термина: бальность землетрясения и магнитуда.
Бальность землетрясения характеризует интенсивность сотрясения грунта во время землетрясения (иногда так и говорят: «интенсивность землетрясения»). Она оценивается по специальной шкале. Первая из них появилась во второй половине XIX века. В 1902 году была разработана шкала Меркалли-Канкани , долгое время считавшейся одной из лучших. Она устарела и в наши дни не используется, но именно на её основе были созданы почти все современные 12-балльные шкалы, в том числе наиболее распространённая ныне международная шкала Mедведева-Шпонхойера-Карника (MSK-64) . По ней оценивают интенсивность землетрясений в большинстве стран мира. Краткую расшифровку этой шкалы вы можете увидеть в таблице.
|
Не ощущается людьми, фиксируется приборами |
|
|
Фиксируется приборами, ощущается в отдельных случаях людьми, находящимися в спокойном состоянии, и на верхних этажах зданий |
|
|
Колебания отмечаются немногими людьми |
|
|
Колебания отмечаются многими людьми, возможно дребезжание стёкол |
|
|
Колебания отмечаются даже на улице, многие спящие просыпаются, отдельные предметы раскачиваются |
|
|
В зданиях появляются трещины |
|
|
Трещины в штукатурке и в стенах, люди в панике покидают дома. Возможно падение тяжелых предметов |
|
|
Большие трещины в стенах, падение карнизов и дымовых труб |
|
|
Обвалы в некоторых зданиях. |
|
|
Трещины в грунте (шириной до 1 м.) Обвалы во многих зданиях, полное разрушение старых построек |
|
|
Многочисленные трещины на поверхности земли, обвалы в горах. Разрушение зданий |
|
|
Полное разрушение всех сооружений, серьёзные изменения в рельефе |
|
|
Таблица 1. Краткая расшифровка шкалы MSK-64.Более подробная характеристика включает в себя три отдельных критерия: ощущения людей, воздействие на сооружения, воздействие на рельеф |
|
Существуют и другие шкалы. Например, в странах Латинской Америки применяют десятибалльную шкалу Росси-Фореля , созданную в 1883 году. В Японии используют 8-балльную шкалу Японского метеорологического агентства . Сопоставление трёх наиболее распространённых шкал см. на схеме 1.
Интенсивность землетрясения обычно уменьшается по мере удаления от эпицентра.
Магнитуда землетрясения характеризует общую энергию сейсмических колебаний земной поверхности. Магнитуда определяется как «логарифм отношения максимальных амплитуд волн данного землетрясения к амплитудам таких же волн некоторого стандартного землетрясения» (магнитуда «стандартного землетрясения» принимается за 0). Впервые шкала магнитуд была предложена в 1935 году Ч. Рихтером, поэтому до сих пор очень часто говорят о «магнитуде по шкале Рихтера» , что неточно. Шкала Рихтера приближенно соответствует современным формулам для расчёта магнитуды, но в настоящее время не используется.
Изменение магнитуды на единицу означает рост амплитуды колебаний в 10 раз и рост количества выделившейся энергии в 32 раза.
В отличие от интенсивности, магнитуда не имеет единицы измерения - она обозначается целым числом или десятичной дробью, так что сказать «магнитуда 6,9 баллов» - неправильно. Интенсивность определяется по субъективным показателям: ощущениям людей, повреждениям сооружений, изменениям рельефа, в то время как определение магнитуды основано на строгих физико-математических расчётах. Можно провести такую аналогию: бальность землетрясения - это навскидку оцененная сила взрыва (определяемая по внешним проявлениям), а магнитуда - мощность взрывного устройства. Однако следует помнить, что магнитуда не является абсолютным значением энергии землетрясения, это всего лишь относительная характеристика. Для определения действительной энергии землетрясения по значению магнитуды пользуются специальной формулой.
Подсчитано, что энергия землетрясения магнитудой 7,2 соответствуют энергии взрыва мегатонной атомной бомбы. Самое сильное землетрясение за всю историю наблюдений случилось в 1960 году в Чили, его магнитуда составила 9,5 (по данным журнала «Вокруг света» и «Википедии»). Во многих источниках можно встретить другую информацию: магнитуда крупнейшего землетрясения составляла около 8,9-9,0. Скорее всего, эти различия связаны с неточностями в расчётах (погрешность при определении магнитуды может достигать 0,25).
Ещё один интересный вопрос: а есть ли какие-либо ограничения у шкалы магнитуд? Математических - нет, однако есть некоторый физический предел энергии землетрясения на нашей планете. К сожалению, найти какие-либо упоминания о подобных исследованиях не удалось. Если Вам удастся встретить такую информацию, просим сообщить нам, отправив письмо по адресу Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Что касается другого типа землетрясений, которые тоже изредка случаются - землетрясений, вызванных падением на Землю метеоритов, астероидов и иных космических тел, то здесь результаты исследований весьма неутешительны. По оценкам астрономов, магнитуда землетрясения, вызванного падением крупного астероида, может составить 13, то есть его энергия в миллион раз превысит энергию крупнейшего известного землетрясения. Но событие это пока маловероятное, так что, скорее всего, к тому времени, когда нависнет подобная угроза, человечество будет готово её предотвратить.
Таким образом, можно сделать следующие выводы. Пример типичного сообщения, помещённый в начале статьи, представляет собой классический пример мешанины терминов. Правильно же сказать так:
«Произошло землетрясение магнитудой 6,9»,
или, если речь идёт о балльности
«Произошло землетрясение интенсивностью 8 баллов (по шкале MSK-64)».
И в заключение: возможны ли землетрясения на Урале? Ответ прост: возможны. Несмотря на то, что Уральские горы старые, и их территория к сейсмическим поясам не относится, тектонические движения земной коры здесь всё же сохраняются. Сейсмологи ежегодно регистрируют на Урале до пяти землетрясений магнитудой 2-3. Самое сильное землетрясение на Урале случилось меньше века назад в 1914 г., его бальность составила около 7 баллов. Согласно карте сейсмического районирования мира (
Благодаря современным технологиям, ученым удалось подсчитать, сколько ежегодно происходит землетрясений на нашей планете. Их фиксируется больше миллиона. Большая часть их них не ощущается людьми из-за своей малой магнитуды, но есть те, которые становятся настоящей катастрофой.
А что такое магнитуда землетрясений и в чем ее измеряют? Как ученым удается определять, какие из явлений нанесут ущерб, а какие останутся неощутимыми?
Магнитуда
Учеными были разработаны специальные шкалы, по которым измеряют силу подземных толчков. Чтобы понять, что такое магнитуда землетрясения, необходимо ознакомиться с величинами измерений этого явления.
Есть несколько типов шкал: Меркалли - Канкани, Медведева - Шпонхойера - Карника, Рихтера. Благодаря им понятно, что такое магнитуда. Это число, которое можно измерить по определенному эталонному показателю. Во время очередного землетрясения принято говорить о бальности и магнитуде.
Шкала определения магнитуды
Самой первой шкалой длительное время считали сетку Меркалли - Канкани. В наше время она является устаревшей моделью, так что значение подземных толчков ею не измеряют.
Однако на ее основе разработаны все современные методы оценки силы ударов, в числе которых международная шкала MSK 64 (Медведева - Шпонхойера - Карника). Ее берут в большинстве стран мира для анализа интенсивности явления.
MSK 64
Данная система оценки представлена двенадцатибальной шкалой. По ней можно узнать, что характеризует магнитуда землетрясения:
- 1 балл. Такие явления не ощущаются людьми, но их фиксируют аппараты.
- 2 балла. В некоторых случаях могут наблюдаться людьми, чаще всего на верхних этажах зданий.
- 3 балла. Удары заметны тем, у кого высокая чувствительность.
- Землетрясение 4 балла. Отмечается дребезжание стекол.
- 5 баллов. Считается достаточно ощутимым землетрясением, при котором могут раскачиваться отдельные предметы.
- 6 баллов. Образование трещин на зданиях.
- 7 баллов. Возможно падение тяжелых предметов. В стенах зданий появляются крупные трещины.
- 8 баллов. Дома частично рушатся.
- 9 баллов. Здания и другие конструкции рушатся.
- 10 баллов. В грунте возникают глубокие трещины, старые строения полностью разрушаются.
- 11 баллов. На поверхности земли появляются многочисленные трещины, в горах происходят обвалы. Здания полностью разрушаются.
- 12. Рельеф серьезно изменяется, а строения полностью разрушаются.
Оценка по системе Рихтера
В 1935 году ученый Ч. Рихтер предположил, что магнитуда - это энергия сейсмических волн. На основе этого утверждения он разработал особую шкалу, по которой до сих пор проводят оценку сотрясательной активности.
Шкала магнитуд Рихтера характеризует величину энергии, выделяемой во время сейсмологической активности. В ней используется логарифмический масштаб, где каждое значение указывает на толчок в десять раз больше предыдущего. К примеру, если фиксируется землетрясение 4 балла, то явление вызовет в десять раз более сильное колебание, чем магнитуда 3 балла по этой же шкале.
По Рихтеру, сейсмологическая активность измеряется следующим образом:
1.0-2.0 - фиксируется приборами;
2.0-3.0 - слабые ощущения толчков;
3.0 - раскачиваются люстры в домах;
4-5 - толчки слабые, но могут вызывать незначительные разрушения;
6.0 - толчки, способные вызвать умеренные разрушения;
7 - трудно устоять на ногах, по стенам начинают идти трещины, лестничные пролеты могут разрушаться;
8.5 - очень сильные землетрясения, способные вызывать изменения рельефа.
9 - вызывает цунами, почва сильно трескается.
10 - глубина разлома сто и более километров.
Землетрясения в истории
Одним из самых сильных землетрясений в мире стала сейсмологическая активность, зафиксированная в 1960 году в Чили. По шкале Рихтера, приборы указали на значительную активность. Тогда чилийцы узнали, что такое магнитуда 8.5 балла. Толчки вызвали цунами с десятиметровой высотой волн.
Через четыре года, в северной части Аляскинского залива, были зафиксированы сотрясания магнитудой 9 баллов. Из-за этой активности плит произошло сильное изменение береговой линии некоторых островов.
Еще одно мощное землетрясение произошло в 2004 году в Индийском океане. По шкале Рихтера ему присвоено 9 баллов. Толчки стали причиной возникновения сильнейшего цунами с высотой волны более пятнадцати метров.
В 2011 году, в Японии, произошло землетрясение, которое стало причиной огромной трагедии: погибли тысячи людей и была разрушена АЭС.
К сожалению, подобные катастрофы не большая редкость. Как предотвратить землетрясения, ученым пока неизвестно.
