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

Два гетмана Два гетмана

Из всех гетманов Войска Запорожского выделяются Богдан Хмельницкий и Иван Мазепа

Дилетант
«Хаббл» рассмотрел комету-трансформер «Хаббл» рассмотрел комету-трансформер

Астрономы изучили комету, которая изначально была троянским астероидом

N+1
Почему мужчинам феминизм нужен даже больше, чем женщинам Почему мужчинам феминизм нужен даже больше, чем женщинам

Что такое «вагинокапитализм» и кто виноват в том, что мужчины не плачут

GQ
Невероятная жизнь изобретателя велосипеда Невероятная жизнь изобретателя велосипеда

Немецкий барон Карл фон Дрез изобрел не только велосипед

Maxim
Нас не сломаешь! Нас не сломаешь!

Как избежать остеопороза

Лиза
«Без KPI можно построить «ВкусВилл»: основатель «Агамы» Юрий Алашеев о менеджменте, борьбе с бедностью и предпринимательстве «Без KPI можно построить «ВкусВилл»: основатель «Агамы» Юрий Алашеев о менеджменте, борьбе с бедностью и предпринимательстве

Интервью с Юрием Алашеевым о бизнесе и борьбе с бедностью

Forbes
10 стран с самым грязным воздухом 10 стран с самым грязным воздухом

Топ-10 стран, лидирующих по выбросу углекислого газа

Популярная механика
Брокер или мошенник: как работают схемы с фейковыми инвестициями в акции и криптовалюты Брокер или мошенник: как работают схемы с фейковыми инвестициями в акции и криптовалюты

Как мошенники отбирают деньги, пользуясь доверчивостью россиян

Forbes
5 самых дорогих в мире обнаженных красавиц 5 самых дорогих в мире обнаженных красавиц

Картины с обнаженными женщинами сильнее всего задевают струны наших душ

Maxim
Яйцеклетка — что нужно знать? Яйцеклетка — что нужно знать?

Яйцеклетка — самая крупная клетка твоего организма

Cosmopolitan
Бокс, пробежки и торт «Шварцвальд»: Reuters рассказал о пребывании Навального в Германии после больницы Бокс, пробежки и торт «Шварцвальд»: Reuters рассказал о пребывании Навального в Германии после больницы

Reuters описал пребывание Навального в Германии

Forbes
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
«Бывало, кожаной монетой…» «Бывало, кожаной монетой…»

Писатель и литературовед Алексей Биргер — о биографии поэта Николая Языкова

Наука
У Москвы–реки У Москвы–реки

Современный, респектабельный интерьер московской квартиры

SALON-Interior
5 самых грозных двуручных мечей Средневековья 5 самых грозных двуручных мечей Средневековья

Самые популярные виды двуручных мечей

Популярная механика
Первая глава из романа Антонио Муньоса Молины «Зима в Лиссабоне» Первая глава из романа Антонио Муньоса Молины «Зима в Лиссабоне»

Отрывок из романа «Зима в Лиссабоне» — классики испанской литературы

СНОБ
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
Складчатогубы поднялись до 1600 метров на восходящих потоках воздуха Складчатогубы поднялись до 1600 метров на восходящих потоках воздуха

Считалось, что рукокрылые не могут передвигаться на восходящих потоках воздуха

N+1
Первая глава романа «Братство» Ингара Йонсруда Первая глава романа «Братство» Ингара Йонсруда

Отрывок из дебютного детективного романа «Братство» Ингара Йонсруда

СНОБ
Бенедикт Камбербэтч: «Дети – лучший якорь в нашем плаванье» Бенедикт Камбербэтч: «Дети – лучший якорь в нашем плаванье»

Трудно поверить, но Бенедикт Камбербэтч считает себя личностью вполне заурядной

Psychologies
Вы считаете себя талантливым человеком? Вопрос дня Вы считаете себя талантливым человеком? Вопрос дня

Участники проекта «Сноб» рассказывают, считают ли они себя талантливыми

СНОБ
Как игра разработчиков из Нижнего Новгорода попала в Apple Arcade Как игра разработчиков из Нижнего Новгорода попала в Apple Arcade

Как трем любителям игр из России удалось влюбить в себя мировой рынок

РБК
План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования План на миллиард: как уничтожить кредитные карты и устроить революцию на рынке потребительского кредитования

Макс Левчин смог преобразовать концепцию «покупай сейчас, а плати потом»

Forbes
10 способов укрепить ногти в домашних условиях 10 способов укрепить ногти в домашних условиях

Устрой своим ногтям SPA-курорт, не выходя из дома

Cosmopolitan
Как выглядят Как выглядят

Результаты исследования новейшего кратера газового выброса на Ямале

Популярная механика
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
Самые странные обычаи и приметы разных профессий Самые странные обычаи и приметы разных профессий

Пожелание спокойной смены, «Таня», «беременный стул» и прочие суеверия

Maxim
Это надолго Это надолго

Как меняется секс в отношениях, куда девается и когда уже начинать волноваться?

Cosmopolitan
Астрономы впервые нашли гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера Астрономы впервые нашли гидрид хрома в атмосфере горячего юпитера

Ученые изучили атмосферу горячего юпитера WASP-31b

N+1
В 3500-летнем папирусе нашли древнейшее описание процесса мумификации В 3500-летнем папирусе нашли древнейшее описание процесса мумификации

Египтологи обнаружили старейшее из известных руководств по мумификации

N+1
Открыть в приложении