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

Архетипки Архетипки

12 самых любимых женской аудиторией женских персонажей

Maxim
Не только аскорбинка: сколько форм у самого популярного витамина и зачем они нужны Не только аскорбинка: сколько форм у самого популярного витамина и зачем они нужны

Витамин С — это уже давно не только жевательная или шипучая таблетка из аптек

Популярная механика
Золото в шкафу: как крошечный стартап помогает крупным компаниям наживаться на буме перепродаж Золото в шкафу: как крошечный стартап помогает крупным компаниям наживаться на буме перепродаж

Секонд-хенд становится тенденцией, от которой в восторге и покупатели, и бренды

Forbes
19 существ, которые могут тебя съесть 19 существ, которые могут тебя съесть

Эти существа могут съесть человека

Maxim
Ловушка самоуспокоения: почему мы в нее попадаем и как оттуда выбраться Ловушка самоуспокоения: почему мы в нее попадаем и как оттуда выбраться

Тревожные мысли порой одолевают каждого

Psychologies
Сколько сцен сейчас можно вырезать из любой киноклассики: на примере «Кавказской пленницы» Сколько сцен сейчас можно вырезать из любой киноклассики: на примере «Кавказской пленницы»

Что останется в «Кавказской пленнице», если привести ее в политкорректный вид?

Maxim
20 самых мужских пород собак 20 самых мужских пород собак

Если решил завести собаку, то выбери достойную породу

Maxim
Звезды-полиглоты: 5 знаменитостей, которые говорят на нескольких языках Звезды-полиглоты: 5 знаменитостей, которые говорят на нескольких языках

Что и на каких языках говорят знаменитости

Cosmopolitan
Готовим за 30 минут: 5 рецептов быстрого и изысканного завтрака Готовим за 30 минут: 5 рецептов быстрого и изысканного завтрака

Пять рецептов необычных блюд, которые отлично подходят для завтрака

Cosmopolitan
Мигрень: что нужно знать? Мигрень: что нужно знать?

Всё самое новое о профилактике и лечении мигрени

Домашний Очаг
Как грамотно ходить налево и не попадаться Как грамотно ходить налево и не попадаться

Железобетонные советы от агентства по выявлению супружеской неверности

Maxim
10 важных принципов, которые должна знать умная женщина 10 важных принципов, которые должна знать умная женщина

Жизнь непредсказуема, но несколько важных женских принципов в ней выделить можно

Cosmopolitan
Парни поделились главными вещами, которым их научили отцы Парни поделились главными вещами, которым их научили отцы

Эти отцовские уроки запоминаются на всю жизнь

Playboy
Что посмотреть и попробовать в Адыгее. Гид «РБК Стиль» Что посмотреть и попробовать в Адыгее. Гид «РБК Стиль»

Адыгея — легко добраться, красиво, сытно и недорого

РБК
«Макаров»: плохой хороший пистолет «Макаров»: плохой хороший пистолет

Пистолет Макарова — это такая же легенда, как автомат Калашникова

Maxim
«Если я не смогу победить, то хотя бы буду смелым»: как устроена спортивная благотворительность в России «Если я не смогу победить, то хотя бы буду смелым»: как устроена спортивная благотворительность в России

Кто развивает спортивно-социальные благотворительные проекты в России

Forbes
10 легендарных военных кораблей, изменивших представление о ВМФ 10 легендарных военных кораблей, изменивших представление о ВМФ

Рассказываем про 10 новаторских кораблей, повлиявших на кораблестроение

Популярная механика
Молодежь против «жирных котов» с Уолл-стрит: как цифровое поколение меняет правила игры на рынке Молодежь против «жирных котов» с Уолл-стрит: как цифровое поколение меняет правила игры на рынке

Раздувание стоимости акций с помощью сетевых атак соблазняет многих

Forbes
Мастер спора международного класса Мастер спора международного класса

Главный спорщик XX века Амарилло Слим прославился невероятными пари

Maxim
Зеркальные нейтроны снизили предел массы нейтронных звезд Зеркальные нейтроны снизили предел массы нейтронных звезд

Свойства зеркального вещества ограничиваются из астрофизических наблюдений

N+1
Эффектный конский хвост: 10 крутых идей для самой удобной прически Эффектный конский хвост: 10 крутых идей для самой удобной прически

Если обычный конский хвост — это слишком скучно, то попробуй наши варианты

Cosmopolitan
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
Владимир Мухин: «Не думаю, что цены в Krasota чрезмерно высоки. Все-таки дегустационный сет – это не просто 13 курсов вкусной еды, а целый год творческой работы» Владимир Мухин: «Не думаю, что цены в Krasota чрезмерно высоки. Все-таки дегустационный сет – это не просто 13 курсов вкусной еды, а целый год творческой работы»

Герой этого номера GRAZIA – пожалуй, самый известный российский шеф-повар

Grazia
Погода, климат и жизнь птиц Погода, климат и жизнь птиц

Изменение поведения птиц — верный признак смены климатического сезона

Наука и жизнь
Выжившие: как выглядели реальные герои фильмов про экстремальные путешествия Выжившие: как выглядели реальные герои фильмов про экстремальные путешествия

Прототипы героев фильмов о выживании и опасных путешествиях

Cosmopolitan
На позитиве: почему нужно есть шоколад на диете На позитиве: почему нужно есть шоколад на диете

Почему шоколад может быть полезен тем, кто желает похудеть

Cosmopolitan
Педофил и насильник? Новые подробности скандала вокруг Вуди Аллена Педофил и насильник? Новые подробности скандала вокруг Вуди Аллена

Какие обвинения в адрес Вуди Аллена выдвигает его приемная дочь и правда ли это?

Cosmopolitan
«Секретная война»: Никиту Хрущева обвинили в убийстве Джона Кеннеди «Секретная война»: Никиту Хрущева обвинили в убийстве Джона Кеннеди

Бывший глава ЦРУ выдвинул внезапную версию убийства Кеннеди

Cosmopolitan
Зимние встречи на Алтае Зимние встречи на Алтае

На путешествие в Горный Алтай имеет смысл настроиться заранее

Наука и жизнь
Сын вырос и не общается с матерью: почему так происходит Сын вырос и не общается с матерью: почему так происходит

В чем сегодня заключается сыновний долг перед матерью?

Psychologies
Открыть в приложении