Жер сілкінісі туралы қызықты деректер

Жер адамдарға сенімді және өзгермейтін тірек болып көрінеді — үйлер, қалалар және тұтас өркениеттер салынатын іргетас. Алайда бетінің таныс қаттылығының астында өз заңдарымен өмір сүретін үздіксіз қозғалатын, қызып тұрған және орасан зор қуатты жүйе жасырылған. Уақыт өте келе бұл жасырын динамика ең қорқынышты табиғи құбылыстардың бірі — жер сілкінісі — түрінде жарып шығады. Сейсмикалық толқулар адамзат тарихын ертеден бері жолдастап келеді: олар антикалық қалаларды жойды, континенттердің жағалау сызықтарын өзгертті және тұтас халықтарды планетадағы өз орны туралы қайта ойлануға мәжбүр етті. Жер сілкінісі туралы ғылым — сейсмология — бір жарым ғасырда геологиядан алыс адамдарды да таңқалдыра алатын орасан зор білім жинады. Дәл осы күтпеген, аз белгілі және шынымен де баурап алатын деректер туралы одан әрі баяндалады.

Ауқым мен жиілік: Жер күніне қанша рет дірілдейді

Адамдардың басым бөлігі жер сілкінісін сирек апатты оқиғалар деп санайды — алыс елдерде бірнеше жылда бір рет болатын нәрсе. Шынайы сурет түбегейлі өзгеше және едәуір таңқалдырарлық.

АҚШ Геологиялық қызметінің деректері бойынша жыл сайын планетада 500 мыңнан бір миллионға дейін сейсмикалық оқиға тіркеледі. Бұл Жердің сөзбе-сөз мағынасында үздіксіз дірілдеп тұратынын білдіреді — тек толқулардың басым бөлігі оларды арнайы аспапсыз сезіну үшін тым әлсіз. Күн сайын орта есеппен шамамен 55 оқиға тіркеледі, оларды адам дұрыс жерде болса теориялық тұрғыдан сезе алар еді.

Сейсмикалық белсенділіктің күші бойынша бөлінуі мынадай:

• магнитудасы 2,0-ден аз толқулар үздіксіз болып жатады — мұндай оқиғалардың жыл сайын жүз мыңдаған болады, оларды сейсмографсыз анықтау мүмкін емес;
• магнитудасы 2,0-ден 4,0-ге дейінгі оқиғалар аспаптармен тіркеледі және кейде адамдарға жеңіл дірілдеу ретінде сезіледі — жылына шамамен 30 мың осындай болады;
• магнитудасы 5,0-ден 6,9-ға дейінгі елеулі жер сілкіністері жылына шамамен мың рет болады және нашар құрылыстарға елеулі зиян келтіруі мүмкін;
• магнитудасы 7,0 және одан жоғары ірі апаттар жылына орта есеппен 10-нан 20-ға дейін болады және тұтас аймақтарға қауіп төндіреді;
• магнитудасы 8,0-ден асатын ғажайып оқиғалар бірнеше жылда бір рет болады және жағалаулардың кескінін өзгертіп, цунами тудырып, мыңдаған километр қашықтықта сезілуі мүмкін.

Мұндай бөліну планетаның үздіксіз сейсмикалық белсенділік күйінде екенін айқын көрсетеді, ал «сейсмикалық тыныш аймақ» ұғымы тек салыстырмалы және уақытша болып табылады.

Қирату физикасы: жер сілкінісінің іші қалай құрылған

Жер асты толқуларының сыртқы хаостылығының артында ғалымдар бір жарым ғасыр бойы шешімдеп келген қатаң физикалық логика жасырылған. Сейсмикалық оқиғалардың механизмін түсіну тек болған нәрсені түсіндіруге ғана емес, болашақты — әзірге өте шамамен болса да — болжауға мүмкіндік береді.

Жер қыртысы жылдамдығы жылына бірден жиырма сантиметрге дейін — адамның тырнағы өсетін жылдамдықпен — қозғалатын бірнеше ондаған тектоникалық плиталарға бөлінген. Плиталар соқтығысқанда, алшақтағанда немесе бір-бірінің жанымен сырғанағанда, олардың жанасу аймақтарында орасан зор серпімді кернеу жинақталады. Бір сәтте жыныс төзбейді және жарылым сызығы бойынша сынады — осы сәт жер сілкінісі болып табылады.

Бұл құбылыстың бірнеше физикалық аспектісі ерекше қызықты:

1. Гипоцентр — жыныс үзілуі болған нүкте — бірнеше километрден бастап 700 километрге жуық тереңдікте орналасуы мүмкін. Ошақ неғұрлым терең болса, тербелістер соғұрлым кең аумақты қамтиды, алайда бетте соғұрлым аз қирату тудырады — терең жер сілкіністері энергияны орасан зор жыныс көлеміне «жағып жібереді».
2. Сейсмикалық толқындар ошақтан барлық бағытта таралады және бірнеше түрге бөлінеді. Бастапқы P-толқындар жынысты сығып және созып, секундына шамамен алты километр жылдамдықпен кез келген затты — қатты, сұйық және газ тәрізді — өтеді. Қайталама S-толқындар екі есе баяу қозғалады және көлденең тербелістер тудырады, дәл олар қиратудың басым бөлігін жасайды.
3. Магнитуда үзілу кезінде бөлінген толық энергияны өлшейді және шкала бойынша әрбір қадам қуаттың отыз есе артуын білдіреді. Бұл магнитудасы 8,0 жер сілкінісінің магнитудасы 6,0 оқиғаға қарағанда 900 есе, ал магнитудасы 5,0 толқуға қарағанда 27 000 есе көп энергия бөлетінін білдіреді.
4. Афтершоктар — негізгі оқиғадан кейінгі қайталанатын толқулар — айлар мен жылдар бойы жалғасуы мүмкін. 2004 жылы Суматра жағалауындағы магнитудасы 9,1 апатты жер сілкінісінен кейін Жер афтершоктарды тағы бірнеше жыл бойы сезінді, олардың кейбіреулері өздігінен 7,0 магнитудаға жетті.

Осы механизмдерді түсіну сейсмикалық белсенді аймақтардағы ғимараттар мен инфрақұрылымды жобалау үшін аса маңызды.

Рекордтар мен аномалиялар: тарихтағы ең таңғажайып жағдайлар

Сейсмология тарихы мамандарға да мүмкін емес болып көрінетін оқиғаларды біледі. Аса шекті жағдайлар планета қойнауында әрекет ететін табиғи күштердің шынайы ауқымын түсінуге көмектеседі.

Рекордтық және аномальды сейсмикалық құбылыстар ерекше әсер қалдырады:

• аспаптық бақылаулар тарихындағы ең күшті жер сілкінісі 1960 жылдың 22 мамырындағы магнитудасы 9,5 Ұлы Чили жер сілкінісі болып қала береді — ол 22 сағатта шамамен 17 000 километр жүріп өтіп Жапония мен Филиппин жағалауларына жеткен цунами тудырды;
• 2004 жылғы суматралық жер сілкінісінің нәтижесінде Жердің айналу осі шамамен 2,5 сантиметрге ығысты, ал тәуліктің ұзақтығы 6,8 микросекундқа қысқарды — бөлінген энергия соншалықты орасан зор болды;
• 2011 жылғы магнитудасы 9,0 жапондық жер сілкінісі Хонсю аралын 2,4 метрге шығысқа ығыстырды — бүкіл арал бір оқиғаның нәтижесінде физикалық тұрғыдан кеңістікте орын ауыстырды;
• «үнсіз жер сілкіністері» деп аталатын баяу сейсмикалық оқиғалар — бірнеше күннен бірнеше жылға дейін созылатын — тек XX ғасырдың аяғында ашылды және қарапайым аспаптарға мүлдем көрінбейді;
• Айда «айсілкіністер» тіркелген, олардың кейбіреулері он минутқа дейін созылады — надан екі минуттан артық сирек созылатын жер оқиғаларынан айырмашылығы осы.

Бұл жағдайлардың әрқайсысы рекорд қана емес, планетамыздың кескінін миллиардтаған жыл бойы қалыптастыратын процестерді түсінудің терезесі.

Жер сілкінісі мен өркениет: тарих сабақтары

Сейсмикалық апаттар адам тарихының барысын бірнеше рет өзгертті — қалаларды жойып, сауда жолдарын қайта бөліп және кейде ғылыми төңкерістерге серпін беріп. Бұл оқиғалардың тарихы бүгінгі күні де маңыздылығын жоғалтпаған сабақтарды қамтиды.

Ең маңызды тарихи сейсмикалық апаттар мен олардың салдары толық қарастыруды талап етеді:

1. 1755 жылдың 1 қарашасындағы магнитудасы шамамен 8,5 Лиссабон жер сілкінісі Португалия астанасын жойып, 30-дан 60 мың адамның өмірін қиды. Католиктік мейрам күні болып, өрттер мен цунамимен бірге жүрген бұл оқиға еуропалық интеллектуалдық ойды дүр сілкіндірді — философтар Вольтер мен Руссо Провидение мен зұлымдықтың табиғаты туралы атақты пікірталасқа түсті, ал оқиғаның өзі Ағарту дәуірінің серпіндерінің бірі деп саналады.
2. 1556 жылғы Қытайдың Шэньси провинциясындағы жер сілкінісі жазба тарихтағы ең қырғынды болып қала береді — шамамен 830 мың адам қайтыс болды. Мұндай орасан зор шығын халықтың басым бөлігі яодундарда — сілкіністе адамдарды тірідей көметін лёсс жарларда қашалған тұрғын үйлерде — тіршілік еткенімен түсіндіріледі.
3. 1906 жылдың 18 сәуіріндегі магнитудасы 7,9 Сан-Франциско жер сілкінісі мен одан кейінгі өрттер 28 000 ғимаратты жойып, шамамен үш мың адамды өлтірді. Бұл оқиға американдық сейсмология үшін түбегейлі болды — дәл осыдан кейін АҚШ-та сейсмографтық станциялардың алғашқы желісі құрылды және Сан-Андреас жарылымын жүйелі зерттеулер басталды.
4. 1988 жылдың 7 желтоқсанындағы магнитудасы 6,8 Армениядағы Спитак жер сілкінісі 25-тен 50 мың адамның өмірін қиды — салыстырмалы түрде шағын магнитудада. Апат сапасыз құрылыс мәселесін жалаңаш танытты: кеңестік панельді үйлердің көпшілігі толқу тым күшті болғандықтан емес, бетон дайындауда дұрыс емес пропорциялар қолданылғандықтан қирады.

Бұл оқиғаларды жалпы сабақ біріктіреді: қирату деңгейі тек стихия күшімен ғана емес, қоғамның дайындығымен да анықталады — құрылыс сапасымен, ескерту жүйелерімен және төтенше қызметтердің ұйымдасқандығымен.

Болжау ғылымы: сейсмологтар нені біледі, нені білмейді

Адамдар ғалымдарға қоятын ең жиі сұрақтардың бірі: жер сілкінісін болжауға бола ма? Жауап ойлағаннан күрделі және де үміт берер жетістіктерді, де танымның шегін адал мойындауды қамтиды.

Қазіргі заман ғылымы сейсмикалық оқиғалармен мыналарды жасай алады:

• ұзақ мерзімді ықтималдықтық бағалау қандай аймақта алдағы ондаған жылдарда ірі оқиғалар болатынын жақсы дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді — дәл осындай есептеулерге Жапония, АҚШ және Түркиядағы құрылыс нормалары негізделеді;
• Жапонияда, Мексикада және бірқатар өзге елдерде жұмыс жасайтын ерте ескерту жүйелері алғашқы жылдам P-толқындарды ұстап, қирататын S-толқындар жеткенге дейін бірнеше секунд бұрын ескертулер жібереді — бұл пойыздарды тоқтатуға, газды өшіруге және халықты ескертуге жеткілікті;
• жер қыртысының баяу сейсмикалық оқиғалары мен деформацияларын бақылау ғалымдарға жарылымдардағы кернеулердің жинақталуы туралы түсінік береді, бұл болашақта белгілі аймақтардың белсенділік болжамдарын нақтылай алады.

Қысқа мерзімді болжау — нақты толқудың қашан және қайда болатыны — ғылымға бүгінде де қолжетімсіз болып қалуда. Қысқа мерзімді алдын алатын сенімді белгілерді жасаудың көптеген әрекеттері — жануарлардың мінез-құлқынан бастап жер асты суларындағы радон деңгейінің өзгеруіне дейін — әзірге қайталанатын нәтиже бермеді. Табиғат бұл құпияны қызғыштықпен сақтайды.

Жер сілкіністері адамзаттың табиғаттың үстінде емес, ішінде — ешкім белгілемеген және ешкім жоюға хақы жоқ ережелерге бағына отырып өмір сүретінінің ең шешен еске салуларының бірі болып қала береді. Сейсмикалық процестерді зерттеудің әрбір жаңа қадамы планетаны түсінуге жақындатады, алайда бір мезгілде әзірге белгісіз болып қалатын нәрсенің тереңдігін ашады. Қауіп аймақтарында сейсмикаға төзімді құрылысқа, ерте ескерту жүйелеріне және халықты оқытуға инвестиция салу болашақ оқиғалардан болатын адам шығынын түбегейлі азайта алады — және бұл тиімділігін дәлелдеген жалғыз стратегия. Жер біздің тілегімізге қарамастан дірілдей беретін болады, алайда бұл толқулардың адамдар үшін қаншалықты қирататын болатыны — апатты сәттен бұрын қабылданатын шешімдермен көп жағдайда анықталады.