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

«Русская акция» в Чехословакии «Русская акция» в Чехословакии

Как жилось в самой Чехословакии русским эмигрантам

Дилетант
Нити цивилизации: от лоскутного одеяла до умной ткани Нити цивилизации: от лоскутного одеяла до умной ткани

Текстиль учил людей считать, подталкивал технический и социальный прогресс

Forbes
Шепотом и криком Шепотом и криком

Игорь Гулин о Геннадии Горе

Weekend
Львы, слоны и зазеркалье: самые красивые книги на фестивале нидерландской литературы Львы, слоны и зазеркалье: самые красивые книги на фестивале нидерландской литературы

Самые красочные и необычные детские книги от нидерландских писателей

Seasons of life
Гимнастика для глаз: 10 полезных упражнений для улучшения зрения Гимнастика для глаз: 10 полезных упражнений для улучшения зрения

Специальная зрительная гимнастика

РБК
Свиней научили управлять курсором при помощи джойстика Свиней научили управлять курсором при помощи джойстика

Ученые научили свиней управлять курсором

N+1
Как фильм «Дом Пьера Кардена» раскрывает дизайнера с новых и неожиданных сторон Как фильм «Дом Пьера Кардена» раскрывает дизайнера с новых и неожиданных сторон

Документальный фильм «Дом Пьера Кардена» о легендарном модном дизайнере

Esquire
Итоги «войны» Reddit и Уолл-стрит для её героев: кинотеатры AMC спасли себя, а GameStop не воспользовалась шумом Итоги «войны» Reddit и Уолл-стрит для её героев: кинотеатры AMC спасли себя, а GameStop не воспользовалась шумом

На GameStop заработали частные инвесторы и фонды, но не сам магазин

VC.RU
Драма-принц Драма-принц

Встречайте: Джош О’Коннор

Glamour
Антикризисный бизнес: сколько в России ИП и много ли они зарабатывают Антикризисный бизнес: сколько в России ИП и много ли они зарабатывают

Сектор индивидуального предпринимательства увеличивает заработки даже в кризисы

Forbes
Плазменные чудеса: от пистолета до медицины Плазменные чудеса: от пистолета до медицины

Реальные фантастические профессии плазмы

Популярная механика
Прощайте, роботы: за что мы любим Daft Punk Прощайте, роботы: за что мы любим Daft Punk

Чем запомнится дуэт Daft Punk

Esquire
5 причин, по которым нам нужен секспросвет 5 причин, по которым нам нужен секспросвет

Зачем нашим детям нужно половое воспитание и почему оно не приведет к «разврату»

Cosmopolitan
Иосиф Бродский: «Никакая жизнь не подлежит сохранению». О музее Иосифа Бродского «Полторы комнаты» в Санкт-Петербурге Иосиф Бродский: «Никакая жизнь не подлежит сохранению». О музее Иосифа Бродского «Полторы комнаты» в Санкт-Петербурге

Почему создатели музея Иосифа Бродского отказались от привычных форматов

СНОБ
10 самых распространенных исторических заблуждений 10 самых распространенных исторических заблуждений

Распространенные исторические заблуждения

Maxim
Что такое нестбоксинг Что такое нестбоксинг

Люди помогают дуплогнездникам поселиться в крепком и надежном дуплоне

Наука
Линейные уравнения Линейные уравнения

Илья и Светлана Хомяковы сделали квартиру сложной формы удобным пространством

AD
Ученые реконструировали ДНК мамонта старше миллиона лет Ученые реконструировали ДНК мамонта старше миллиона лет

Это позволило больше узнать об эволюции шерстистых мамонтов и мамонтов Колумба

N+1
«Пропагандисты мракобесия тоже не спят»: популяризатор науки Александр Соколов — о будущем человека и научном юморе «Пропагандисты мракобесия тоже не спят»: популяризатор науки Александр Соколов — о будущем человека и научном юморе

Интервью с финалистом премии «Просветитель» Александр Соколов

Forbes
20 забавных фактов о пингвинах 20 забавных фактов о пингвинах

20 фактов об одних из самых обаятельных существах на Земле

Популярная механика
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
Александра Ребенок: «Профессия сделала меня сильной» Александра Ребенок: «Профессия сделала меня сильной»

Александра Ребенок — о сильном характере, умении совмещать материнство и карьеру

Здоровье
Здоровая ревность: как она помогает сохранить отношения Здоровая ревность: как она помогает сохранить отношения

Психолог: бывает ли здоровая ревность и что делать, если есть причины ревновать

Psychologies
Дакота Джонсон и Джейсон Сигел о настоящей дружбе, подлизах и мечтах Дакота Джонсон и Джейсон Сигел о настоящей дружбе, подлизах и мечтах

Интервью с Дакотой Джонсон и Джейсоном Сигелом

Cosmopolitan
Полусинтетический организм с «лишней» парой оснований в ДНК Полусинтетический организм с «лишней» парой оснований в ДНК

Продукт генной инженерии способен к воспроизводству

Популярная механика
Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям Задачи маршрутизации адаптировали к квантовым вычислениям

Правильная формулировка задачи может уменьшить число кубитов

N+1
Змея, которую пригрела Диана: как выглядела та, которая увела мужа у леди Ди Змея, которую пригрела Диана: как выглядела та, которая увела мужа у леди Ди

Сравниваем стиль Камиллы Паркер-Боулз и принцессы Дианы

Cosmopolitan
«Мы должны сделать комфорт максимально изысканным» «Мы должны сделать комфорт максимально изысканным»

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

Weekend
Поза определяет сознание: как управлять собой и окружающими без слов Поза определяет сознание: как управлять собой и окружающими без слов

Меняя свои позы, ты можешь изменить очень многое

Maxim
Как помогают животным Райан Гослинг, Шарлиз Терон и другие звезды Как помогают животным Райан Гослинг, Шарлиз Терон и другие звезды

Эти актеры известны не только своим талантом, но и большой любовью к животным

РБК
Открыть в приложении