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

Женщины во время военных конфликтов: как складывались судьбы походно-полевых жен Женщины во время военных конфликтов: как складывались судьбы походно-полевых жен

Военно-полевые романы – как это было на самом деле?

Популярная механика
Как обнаружить радиацию при помощи смартфона Как обнаружить радиацию при помощи смартфона

Насколько точны мобильные приложения, превращающие телефоны в дозиметры?

Популярная механика
«Мы должны сделать комфорт максимально изысканным» «Мы должны сделать комфорт максимально изысканным»

Дизайн-директор Brioni Норберт Штумпфль о законах бренда и новой коллекции

Weekend
«Искусство статистики. Как находить ответы в данных» «Искусство статистики. Как находить ответы в данных»

Выводы из данных — процесс «индуктивного умозаключения»

N+1
Эффект Netflix: как сериалы делают модными шахматы и помогают продавать кроссовки Эффект Netflix: как сериалы делают модными шахматы и помогают продавать кроссовки

Современные сериалы могут поднять продажи чего угодно

Forbes
«Новости со всех концов света»: Том Хэнкс соединяет штаты Америки и ведет ее в будущее словом «Новости со всех концов света»: Том Хэнкс соединяет штаты Америки и ведет ее в будущее словом

«Новости со всех концов света» — полюбившийся всем вестерн от Пола Гринграсса

Esquire
Космические нейтрино рождаются квазарами Космические нейтрино рождаются квазарами

Нейтрино рождаются вблизи черных дыр в далеких активных галактиках

Популярная механика
Зайки и лужайки: что делать, если родственники уговаривают родить ребенка? Зайки и лужайки: что делать, если родственники уговаривают родить ребенка?

Прекрасный ответ на бесконечные предложения срочно обзавестись потомством

Cosmopolitan
Сменяемость власти: почему Кирилл Серебренников покидает «Гоголь-центр» Сменяемость власти: почему Кирилл Серебренников покидает «Гоголь-центр»

8,5 лет работы Кирилла Серебренникова в Гоголь-центре — фрагмент бесконечности

Forbes
Дамы одевают кавалеров Дамы одевают кавалеров

Ключевые имена в мужской моде сегодня — женские

Robb Report
Полет ненормальный: как в фильме «Воздушный бой» соединяются хоррор, феминизм и война Полет ненормальный: как в фильме «Воздушный бой» соединяются хоррор, феминизм и война

Как фильм «Воздушный бой» с Хлоей Грейс Морец совмещает несовместимое

Forbes
Нетипичная свекровь Нетипичная свекровь

Она никак не может понять, почему сын на неё злится...

Лиза
Что делать, если оштрафовали за разметку под снегом. Инструкция Что делать, если оштрафовали за разметку под снегом. Инструкция

Как обжаловать «письмо счастья»?

РБК
Будущее в прошлом: почему доклад академиков-экономистов можно считать предостережением бизнесу и гражданам Будущее в прошлом: почему доклад академиков-экономистов можно считать предостережением бизнесу и гражданам

Появился новый рецепт ускорения российской экономики

Forbes
Элеонора Севенард: «В балете, как в жизни, – если упал, надо подниматься и продолжать» Элеонора Севенард: «В балете, как в жизни, – если упал, надо подниматься и продолжать»

Солистка Большого театра Элеонора Севенард о плюсах служебного романа

Grazia
Насиловали за даму сердца, сморкались в скатерть: какими были настоящие рыцари Насиловали за даму сердца, сморкались в скатерть: какими были настоящие рыцари

Кого мы представляем себе, услышав слово «рыцарь»?

Cosmopolitan
Нужна ли Кремлю идеология от Константина Богомолова Нужна ли Кремлю идеология от Константина Богомолова

Либералы, прочитав манифест Константина Богомолова, насторожились

СНОБ
Ездить на велосипеде зимой: 5 простых правил на личном опыте Ездить на велосипеде зимой: 5 простых правил на личном опыте

Велосипед – это круглогодичный вид транспорта!

Популярная механика
«Кошатники» и «собачники»: 6 принципиальных отличий «Кошатники» и «собачники»: 6 принципиальных отличий

Что выбор питомца говорит о нас самих?

Psychologies
Сколько стоят за границей те же машины, что у нас. Сравнительная таблица Сколько стоят за границей те же машины, что у нас. Сравнительная таблица

Сравниваем российские ценники с европейскими, украинскими и азиатскими

РБК
Жизнь после смерти: 5 историй тех, кто вышел из комы Жизнь после смерти: 5 историй тех, кто вышел из комы

Истории людей, которые пережили клиническую смерть

Cosmopolitan
Как отпраздновать 23 февраля в компании друзей Как отпраздновать 23 февраля в компании друзей

23 февраля – отличный повод, чтобы провести день в мужской компании

GQ
5 лучших хорроров, чтобы не скучать в пандемию: часть 1 5 лучших хорроров, чтобы не скучать в пандемию: часть 1

Лучшие книги для того, чтобы пощекотать себе нервы

Популярная механика
Свиней научили управлять курсором при помощи джойстика Свиней научили управлять курсором при помощи джойстика

Ученые научили свиней управлять курсором

N+1
«Чтобы стать предпринимателем, нужно разозлиться». Основатель Social Capital Чамат Палихапития — о быстром успехе, ошибках и смысле денег «Чтобы стать предпринимателем, нужно разозлиться». Основатель Social Capital Чамат Палихапития — о быстром успехе, ошибках и смысле денег

Чамат Палихапития — один из самых влиятельных людей в Кремниевой долине

Inc.
Почти как BMW Х5, только дешевле: Nissan представил новый внедорожник Почти как BMW Х5, только дешевле: Nissan представил новый внедорожник

Такого крутого «Пасфайндера» еще не было!

Maxim
Айсберг, потопивший «Титаник», и еще четыре знаменитые цветные ретрофотографии Айсберг, потопивший «Титаник», и еще четыре знаменитые цветные ретрофотографии

Снимки, которые ты, возможно, видел раньше, но не знал их истории

Maxim
Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре

Сборник фактов на все случаи и разговоры в жизни

Maxim
Хороший, плохой, злой Хороший, плохой, злой

Как научить детей справляться с эмоциями?

Здоровье
8 способов развить креативное мышление 8 способов развить креативное мышление

Методы, которые помогут быстрее справляться с решением творческих задач

РБК
Открыть в приложении