Сколько же на самом деле происходит землетрясений и извержений в мире и России

НаукаНаука

Наука о землетрясениях, вулканах и гораздо большем

Вулкан Толбачик. Фото: Minden Pictures / Alamy / Diomedia

Мы часто читаем в прессе или интернете короткие заметки, начинающиеся словами: «в районе… произошло землетрясение магнитудой…» или «на Камчатке проснулся вулкан…». При этом для большинства российских читателей землетрясения или вулканические извержения остаются «экзотическими» событиями, происходящими где-то далеко. Сколько же на самом деле происходит землетрясений и извержений в мире и России? Какие из них могут представлять опасность? Каким образом мы узнаем о том, где и когда они происходят, и, главное, как эта информация используется в фундаментальных научных исследованиях и практических приложениях? Ответы на эти и другие вопросы, основываясь на своем опыте работы за рубежом и в России, дает Николай Шапиро, ведущий научный сотрудник Института физики Земли РАН и Гренобльского института физики Земли во Франции, руководитель мегагранта «Геофизические исследования, мониторинг и прогноз активных геодинамических процессов в зонах субдукции».

Сейсмология как современная научная дисциплина началась на рубеже XIX– XX веков, когда были сконструированы и начали устанавливаться первые сейсмографы. Одним из важнейших прорывов на раннем этапе сейсмологии было изобретение электромагнитного сейсмографа русским ученым, князем Борисом Борисовичем Голицыным в 1906 году. Данные, регистрируемые этими сейсмографами, накапливались в течение десятилетий, и их анализ привел к таким фундаментальным научным открытиям, как понимание внутреннего строения Земли и физического механизма, приводящего к землетрясениям, а также был важнейшим вкладом в формирование концепции тектоники плит — современной геодинамической теории, объясняющей движения и деформации верхней оболочки Земли и происхождение сейсмичности и вулканизма.

Внедрение современных цифровых и коммуникационных технологий, начатое в 1990-х годах XX века, полностью преобразило сейсмологию. За счет быстрой передачи данных и применения эффективных компьютерных алгоритмов сейсмический мониторинг в реальном времени стал по-настоящему возможен. В дополнение к этому значительно улучшилось качество сейсмических записей и увеличилось их количество. На сегодняшний день во всем мире установлены тысячи высококачественных сейсмографов, которые записывают данные в непрерывном режиме и передают их в реальном времени в центры обработки и хранения данных, основные из которых находятся в США, Европе и Японии.

Приборы мировой сейсмологической сети регистрируют более 200 тыс. землетрясений в год. К счастью, подавляющее большинство этих сейсмических событий не ощущаются на поверхности Земли и могут быть записаны только очень чувствительными сейсмографами. Собираемые в мировых центрах данные передаются в реальном времени в службы, занимающиеся мониторингом землетрясений. Естественно, их важнейшей задачей является быстрое определение параметров наиболее крупных землетрясений, представляющих потенциальную опасность для населения и экономики. Результаты такого мониторинга, получаемые почти в реальном времени, используются в системах быстрого оповещения и предупреждения цунами. В то же время другой очень важной зада чей является наиболее полное изучение всех землетрясений, включая самые слабые. Это необходимо для детального изучения тектонической активности нашей планеты и разработки вероятностных моделей сейсмической опасности. На их основе строятся карты сейсмического районирования и разрабатываются нормы сейсмостойкого строительства. Еще одним важным практическим применением сейсмологии является мониторинг вулканов. Ученые насчитывают на Земле более 1,5 тыс. потенциально активных вулканов. Каждый год по крайней мере 50 из них извергаются. К счастью, как и в случае землетрясений, большинство вулканических извержений не представляют непосредствен ной опасности как слишком слабые или происходящие в ненаселенных районах. Но, как и в случае землетрясений, наиболее полное изучение всех извержений, даже самых слабых, необходимо для детального изучения вулканической активности и разработки вероятностных моделей вулканической опасности и методов прогнозирования возможных ката строфических событий.

Карта распределения крупных землетрясений (кружки) и активных вулканов (треугольники) в мире

Возникновение большого количества слабых землетрясений под вулкана ми является одним из основных признаков их активизации и предвестников будущих извержений. При этом если учесть, что очень часто из-за плохих метеоусловий визуальное или спутниковое наблюдение вулканов бывает недоступно (а для подводных вулканов никогда), то становится понятно, что сейсмологические наблюдения — это единственный способ следить за состоянием вулканов в непрерывном режиме. Сейсмологические данные также имеют огромное значение для фундаментальной науки. Сейсмические волны, распространяющиеся через глубинные слои Земли, содержат уникальную информацию о ее строении.

Так, основные слои нашей планеты — твердые кора и мантия, жидкое внешнее ядро и твердое внутреннее ядро — были открыты в первой поло вине XX века на основе анализа записей землетрясений. Начиная с 1970-х годов XX века широкое развитие получила сейсмическая томография — «просвечивание» Земли на основе волн, генерируемых землетрясениями, для получения трехмерных изображений внутреннего строения Земли. Сейсмология традиционно известна как наука о землетрясениях. Но в последние два десятилетия в ней возникла совершенно новая парадигма. На основе анализа цифровых сейсмических данных с применением современных компьютерных технологий было показано, что сейсмические записи содержат огромное количество информации помимо землетрясений.

Одним из важнейших открытий было наблюдение так называемых тектонических треморов — очень слабых сигналов, возникающих при медлен ном проскальзывании тектонических плит в периоды между землетрясениями. Ожидается, что систематический анализ такого рода треморов позволит отслеживать процессы, происходящие в сейсмических разломах и вулканических системах в те интервалы времени, которые раньше считались полностью «спокойными» и, таким образом, приведет к разработке принципиально новых методов мониторинга.

Другим важнейшим открытием было переосмысление так называемого сейсмического шума — сигналов, записываемых сейсмографами в отсутствие тектонической и вулканической активности (и составляющих больше 90% имеющихся сейсмологических данных). Этот «шум» в основном вызван активностью Мирового океана. Относительно быстрые вариации давления колонки воды на океаническое дно приводят к возникновению сейсмических волн. Таким образом, возникает волновое поле, генерируемое источниками, неоднородно распределенными по поверхности Земли, и соответствующие сигналы на первый взгляд совершенно случайны. Но с использованием записей современных очень чувствительных сейсмографов и соответствующих математических методов эти сигналы удалось «расшифровать» и извлечь из них информацию, с одной стороны, об их источниках, а с другой стороны, о строении Земли на участках между этими источниками и записывающими приборами. В итоге возникли сразу два принципиально новых направления в сейсмологии: (1) использование сейсмических записей для мониторинга активности океана и атмосферы (и других поверхностных процессов) и (2) «шумовая сейсмическая томография».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Мусульманское серебро Древней Руси Мусульманское серебро Древней Руси

Воздвиженский клад в Новгороде — настоящее сокровище

Наука
Операция «медиация»: как сохранить лицо во время конфликта без суда и следствия Операция «медиация»: как сохранить лицо во время конфликта без суда и следствия

Адвокат — о том, как решить конфликтные вопросы без суда

Forbes
«Нам остается либо примкнуть, либо возглавить процесс» «Нам остается либо примкнуть, либо возглавить процесс»

Cердечно-сосудистый хирург Глеб Ким — о том, как ИИ изменит медицину

Санкт-Петербургский университет
Редкие новозеландские чайки помешали строительству католического собора Редкие новозеландские чайки помешали строительству католического собора

Птицы поселились на планируемом месте его строительства, и тревожить их нельзя

N+1
Генеральная уборка Генеральная уборка

Как РГО старается уменьшить следы антропогенного воздействия

Вокруг света
Алкогений №75: Л. И. Брежнев Алкогений №75: Л. И. Брежнев

Леонид Ильич Брежнев не был алкоголиком ельцинского калибра

Maxim
Чисто английский обед Чисто английский обед

Несколько примечательных рецептов из произведений Дороти Л. Сэйерс

СНОБ
Первый полет в космос: 8 неизвестных фактов Первый полет в космос: 8 неизвестных фактов

Малоизвестные подробности первого полета в космос

РБК
Я не подарок Я не подарок

Есть ли надежда, что когда-нибудь эти странные подарки закончатся в продаже?

Cosmopolitan
Как Джефф Безос стал самым богатым человеком в мире Как Джефф Безос стал самым богатым человеком в мире

Как Джефф Безос сколотил империю и заработал почти $200 млрд

РБК
Нетопыри-карлики продемонстрировали самоубийственное влечение к ветрякам Нетопыри-карлики продемонстрировали самоубийственное влечение к ветрякам

Нетопырей-карликов привлекают ветряки

N+1
6 сигналов того, что ваш партнер ведет себя незрело 6 сигналов того, что ваш партнер ведет себя незрело

Определить эмоциональную незрелость другого человека не так-то просто

Psychologies
«Ложечку за маму» и другие опасные послания про еду из нашего детства «Ложечку за маму» и другие опасные послания про еду из нашего детства

Как родители прививают детям вредные установки про еду

Psychologies
Жизнь после хайпа: почему соцсеть Clubhouse может провалиться после стремительного взлета Жизнь после хайпа: почему соцсеть Clubhouse может провалиться после стремительного взлета

Будущее Clubhouse после волны хайпа вызывает вопросы

Forbes
«Не хочу быть как родители»: ищем для себя новую ролевую модель «Не хочу быть как родители»: ищем для себя новую ролевую модель

Как выбрать подходящий образец для подражания?

Psychologies
Роскошь Востока: турецкие сериалы для тех, кому понравился «Великолепный век» Роскошь Востока: турецкие сериалы для тех, кому понравился «Великолепный век»

Самые успешные сериальные проекты турецкого кинематографа

Cosmopolitan
Как игра разработчиков из Нижнего Новгорода попала в Apple Arcade Как игра разработчиков из Нижнего Новгорода попала в Apple Arcade

Как трем любителям игр из России удалось влюбить в себя мировой рынок

РБК
Екатерина Донцова-Солягина: Растет ли качество онлайн-образования Екатерина Донцова-Солягина: Растет ли качество онлайн-образования

Как меняется онлайн-образование?

СНОБ
В режиме очищения В режиме очищения

Как прийти в форму после зимы?

Худеем правильно
7 признаков того, что ваш собеседник — не слишком приятный человек 7 признаков того, что ваш собеседник — не слишком приятный человек

Быстро ли мы понимаем, что с нашим новым знакомым «что-то не так»?

Psychologies
Стрижка не удалась? Как выйти из салона довольной волосами — 5 советов мастера Стрижка не удалась? Как выйти из салона довольной волосами — 5 советов мастера

Как клиенту подготовиться к визиту в парикмахерскую и что обсудить с мастером?

Cosmopolitan
Создал AWS, получил свободу действий, мог возглавить Microsoft и Uber: что известно о новом главе Amazon Энди Джесси Создал AWS, получил свободу действий, мог возглавить Microsoft и Uber: что известно о новом главе Amazon Энди Джесси

Что известно о приемнике Джеффа Безоса

VC.RU
Экстремальное сжатие силиката магния помогло воссоздать условия земной мантии Экстремальное сжатие силиката магния помогло воссоздать условия земной мантии

Ученым понадобилось сжать силикат магния, чтобы смоделировать мантию планеты

N+1
Как прошла женская акция солидарности и протеста в Москве Как прошла женская акция солидарности и протеста в Москве

Репортаж с акции «Цепь солидарности и любви» в поддержку женщин-политзаключенных

СНОБ
Крушение поезда на мосту через Тэй, крупнейшая железнодорожная авария в истории Великобритании Крушение поезда на мосту через Тэй, крупнейшая железнодорожная авария в истории Великобритании

Поразительно, как много выпало на долю одного моста

Maxim
«Аллен против Фэрроу» — документальный сериал об обвинениях в насилии в адрес режиссера. Можно ли ему верить — или пора «отменять» Вуди Аллена? «Аллен против Фэрроу» — документальный сериал об обвинениях в насилии в адрес режиссера. Можно ли ему верить — или пора «отменять» Вуди Аллена?

«Аллен против Фэрроу» — сериал о #metoo, абьюзе и исторической памяти

Esquire
История актрисы Наоми Гроссман, которая не боится быть смешной История актрисы Наоми Гроссман, которая не боится быть смешной

Наоми Гроссман — одна из самых смелых женщин современного кинематографа

Cosmopolitan
Вопрос психологу: жалеть себя — это хорошо или плохо? Вопрос психологу: жалеть себя — это хорошо или плохо?

Психолог: себя нужно не жалеть, а поддерживать

Esquire
Пробки навсегда? О транспортных сетях в Москве и России Пробки навсегда? О транспортных сетях в Москве и России

Что не так с российскими путями сообщения и что можно с этим сделать

N+1
Какие типы полного привода существуют и какой тебе подойдет больше всего Какие типы полного привода существуют и какой тебе подойдет больше всего

4x4 как дважды два

Maxim
Открыть в приложении