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

Прототанки-2 Прототанки-2

А вот и продолжение галереи нерожденных монстров танкостроения!

Maxim
Снизившуюся популярность коллекционирования бабочек назвали угрозой их изучения Снизившуюся популярность коллекционирования бабочек назвали угрозой их изучения

Сегодня люди стараются фотографировать бабочек, а не ловить их

N+1
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
Правила жизни Пэрис Хилтон Правила жизни Пэрис Хилтон

Правила жизни светской львицы Пэрис Хилтон

Esquire
Том Круз Том Круз

Разбираем на запчасти Тома Круза

Maxim
Сонливость днем: причины и способы перестать быть Спящим красавцем Сонливость днем: причины и способы перестать быть Спящим красавцем

Список факторов, провоцирующих дневную сонливость

Playboy
МДМА помог при алкоголизме МДМА помог при алкоголизме

Психотерапия алкоголизма с использованием МДМА показала эффективность

N+1
Рената Литвинова — о новом фильме, Земфире-композиторе и 13-м часе Рената Литвинова — о новом фильме, Земфире-композиторе и 13-м часе

Интервью с Ренатой Литвиновой о фильме «Северный ветер»

РБК
История в поколениях История в поколениях

Семейная компания FiNEX отмечает в этом году 20-летие

SALON-Interior
Три стратегии для тех, кто хочет заставить капитал работать Три стратегии для тех, кто хочет заставить капитал работать

Чем руководствоваться при формировании инвестиционного портфеля

СНОБ
Алиса Фрейндлих и другие звезды «Служебного романа» 40 лет спустя Алиса Фрейндлих и другие звезды «Служебного романа» 40 лет спустя

Как сейчас выглядят звезды «Служебного романа»

Cosmopolitan
Борщевик Сосновского: растение-терминатор или культура будущего Борщевик Сосновского: растение-терминатор или культура будущего

Борщевик — сорняк, с которым невозможно справиться

Наука
Как избавиться от прыщей: действенные способы, которые сделают из тебя красавчика Как избавиться от прыщей: действенные способы, которые сделают из тебя красавчика

Основные причины появления акне и методы борьбы с ним

Playboy
На старт! Внимание! Гипс! Самые смешные и пугающие спортивные фото На старт! Внимание! Гипс! Самые смешные и пугающие спортивные фото

Спорт может быть скучным и серьезным

Maxim
Новая эстетика. Кто и сколько зарабатывает на российской косметике новой волны Новая эстетика. Кто и сколько зарабатывает на российской косметике новой волны

Российские бренды уходовой косметики долго не могли похвастаться репутацией

Inc.
«Самое страшное в жизни — не ошибаться»: почему нужно овладеть искусством провала «Самое страшное в жизни — не ошибаться»: почему нужно овладеть искусством провала

Как воспринимают ошибки общество, наша психика и мозг

Forbes
Ученые установили, почему родители девочек разводятся чаще, чем родители мальчиков Ученые установили, почему родители девочек разводятся чаще, чем родители мальчиков

Почему число разводов стремительно возрастает, когда дочь становится подростком

Maxim
Фильмы, которые предсказали и накаркали беду Фильмы, которые предсказали и накаркали беду

Некоторые киносюжеты сбылись и наделали пакостей в реальном мире

Maxim
Комедийные актеры 80-х, которые куда-то запропастились Комедийные актеры 80-х, которые куда-то запропастились

Что случилось с Чеви Чейзом, Стивом Гуттенбергом, и прочими Стивами Мартинами?

Maxim
Почему девушка не пишет первой: 8 возможных причин (рано паниковать) Почему девушка не пишет первой: 8 возможных причин (рано паниковать)

Подборка частых причин, по которым многие девушки не пишут парням первыми

Playboy
Узорчатые костюмы и очки с цветными линзами: главные составляющие стиля Махершалы Али Узорчатые костюмы и очки с цветными линзами: главные составляющие стиля Махершалы Али

Махершала Али знает, как привлечь к себе внимание на красных дорожках

Esquire
Вас не слышно! Вас не слышно!

Заложенность в ухе может быть вызвана отитом или банальной серной пробкой

Лиза
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
Подарок на День святого Валентина любимой девушке: 8 свежих идей от Playboy Подарок на День святого Валентина любимой девушке: 8 свежих идей от Playboy

Подборка оригинальных и креативных подарков для возлюбленной

Playboy
Гадание на датасетах Гадание на датасетах

Может ли машинное обучение предсказать свое будущее?

N+1
Мировой уровень Мировой уровень

Пять глобальных предпринимателей из России, известных далеко за пределами Рунета

Forbes
Ночницы не почувствовали сладкого несмотря на наличие нужных рецепторов Ночницы не почувствовали сладкого несмотря на наличие нужных рецепторов

Почему ночницы утратили способность воспринимать сладкое

N+1
«То появляется, то исчезает» «То появляется, то исчезает»

Интервью с ученым о «хлороводородном сезоне» на Марсе

N+1
Педофилия, инцест и еще 7 сексуальных табу, против которых борется современное общество Педофилия, инцест и еще 7 сексуальных табу, против которых борется современное общество

Узнай, чего боялись наши предки, и чего боятся до сих пор граждане разных стран

Maxim
12 мужских лайфхаков для стирки 12 мужских лайфхаков для стирки

Мы поможем тебе покорить эвересты грязного белья без лишних усилий!

Maxim
Открыть в приложении