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

Промдизайн как искусство: интервью с экспертом о настоящем и будущем 3D-печати Промдизайн как искусство: интервью с экспертом о настоящем и будущем 3D-печати

Чем привлекательна 3D-печать сегодня, и где она уместна?

Популярная механика
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
Термоядерный реактор: начало сборки Термоядерный реактор: начало сборки

Как российские ученые приняли участи в разработке реактора ИТЭР

Наука
У самой старой дикой птицы в мире вылупился очередной птенец У самой старой дикой птицы в мире вылупился очередной птенец

У самки темноспинного альбатроса Уиздом вылупился новый птенец

N+1
Плачу, толстею и мерзну: 7 поводов проверить щитовидку прямо сейчас Плачу, толстею и мерзну: 7 поводов проверить щитовидку прямо сейчас

Симптомы, которые могут указывать на проблемы с щитовидной железой

Cosmopolitan
В другом измерении В другом измерении

Как возникает «химия» любви, можно ли продлить это прекрасное чувство?

Добрые советы
Форменное благочестие Форменное благочестие

Простое печенье маамуль издавна объединяет неспокойный мир Ближнего Востока

Вокруг света
Рассказ Юрий Беккера «Не/праздничная история» Рассказ Юрий Беккера «Не/праздничная история»

Юрий Беккер написал рассказ о любви в Москве в наши дни

СНОБ
Сильный бренд, но слабый бизнес: Gibson за 127 лет производства гитар не раз сталкивалась с проблемами, но выжила Сильный бренд, но слабый бизнес: Gibson за 127 лет производства гитар не раз сталкивалась с проблемами, но выжила

История самого известного гитарного бренда Gibson

VC.RU
За триллион лет до Большого взрыва За триллион лет до Большого взрыва

У теории Большого взрыва есть сильный конкурент – циклическая теория

Популярная механика
Герои популярных мемов, которые умерли, а ты даже не знал об этом Герои популярных мемов, которые умерли, а ты даже не знал об этом

Суду по ним, на том свете действительно собирается отличная компания

Maxim
Как флешмоб обычных ребят на Reddit обанкротил миллионеров с Уолл-стрит Как флешмоб обычных ребят на Reddit обанкротил миллионеров с Уолл-стрит

Текущий кризис на американской бирже и банкротство крупнейших хеджевых фондов

Maxim
Я не подарок Я не подарок

Есть ли надежда, что когда-нибудь эти странные подарки закончатся в продаже?

Cosmopolitan
Твоя энергия света Твоя энергия света

Что такое лазерное омоложение

Добрые советы
Паруса в виде колонн: эффект Магнуса Паруса в виде колонн: эффект Магнуса

Странные мачты-паруса на яхте

Популярная механика
Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре Зубастые улитки и еще 9 внезапных фактов, чтобы блеснуть в разговоре

Сборник фактов на все случаи и разговоры в жизни

Maxim
Свиней научили управлять курсором при помощи джойстика Свиней научили управлять курсором при помощи джойстика

Ученые научили свиней управлять курсором

N+1
Физики измерили асимметрию антикварков внутри протона Физики измерили асимметрию антикварков внутри протона

Асимметрия в распределении верхних и нижних антикварков внутри протона

N+1
Что такое Синдром упущенной выгоды и как его побороть Что такое Синдром упущенной выгоды и как его побороть

Возможно, ты счастливый обладатель Синдрома упущенной выгоды

Maxim
Варя, надежда, любовь Варя, надежда, любовь

Актриса Варвара Шмыкова говорит, что эмоции у нее всегда через край

Cosmopolitan
Honda уходит из России. Прощаемся в компании с обновленной CR-V Honda уходит из России. Прощаемся в компании с обновленной CR-V

Прощаемся с маркой Honda в ходе знакомства с рестайлинговым кроссовером CR-V

РБК
Я не такая: каким женщинам не нужен феминизм Я не такая: каким женщинам не нужен феминизм

Почему мы все еще не достигли равноправия полов?

Psychologies
Лоуренс Аравийский Лоуренс Аравийский

Война, ложь, имперская глупость и становление современного Ближнего Востока

kiozk originals
В Китае все чаще меняют менеджеров на алгоритмы: те следят за работниками, дают им задачи и могут списать часть зарплаты В Китае все чаще меняют менеджеров на алгоритмы: те следят за работниками, дают им задачи и могут списать часть зарплаты

Автоматические системы штрафуют китайских работников за нарушения расписания

VC.RU
От Skype к робокурьерам, от Oculus — к военным дронам: стартапы предпринимателей после крупных проектов От Skype к робокурьерам, от Oculus — к военным дронам: стартапы предпринимателей после крупных проектов

Янус Фриис, Макс Левчин, Палмер Лаки и другие строят новых «единорогов»

VC.RU
Как девушкам с типом фигуры «груша» визуально «облегчить» низ — 6 лайфхаков Как девушкам с типом фигуры «груша» визуально «облегчить» низ — 6 лайфхаков

Гак гармонизировать пропорции фигуры «груша» с помощью одежды

Cosmopolitan
Суперобучение Суперобучение

Система освоения любых навыков – от изучения языков до построения карьеры

kiozk originals
Как кино очищало общество от того, с чем не справилось государство Как кино очищало общество от того, с чем не справилось государство

Краткая история самосуда в кино

Weekend
Илону Маску не хватило денег на российские ракеты — и он создал SpaceХ. Почему надо перестать повторять чужие ошибки и искать ключи под фонарем Илону Маску не хватило денег на российские ракеты — и он создал SpaceХ. Почему надо перестать повторять чужие ошибки и искать ключи под фонарем

Отрывок из книги «Думай как Илон Маск» бывшего ракетостроителя Озана Варола

Inc.
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
Открыть в приложении