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

Кавказские пленники в кавычках и без Кавказские пленники в кавычках и без

Как складывалась судьба пленников во время Кавказской войны?

Дилетант
В главных ролях В главных ролях

Московская квартира с авангардными принтами для художницы по костюмам

AD
Тест: Что сообщают ваши сновидения? Тест: Что сообщают ваши сновидения?

Все сновидения могут по-новому осветить нашу жизнь, страхи и желания

Psychologies
История PortalPlayer — компании, которая разработала iPod для Apple и исчезла История PortalPlayer — компании, которая разработала iPod для Apple и исчезла

Ради Apple PortalPlayer отказалось от всех клиентов, но не удержалась на рынке

VC.RU
Они что-то недоговаривают: факты, которые звезды хотели бы стереть из биографии Они что-то недоговаривают: факты, которые звезды хотели бы стереть из биографии

Рассказываем, какие факты из своей биографии не хотят вспоминать звезды

Cosmopolitan
Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети

Как в Clubhouse зарождается рекламный рынок и сколько зарабатывают прямо сейчас

Forbes
На канарском острове Ла-Пальма нашли признаки активизации вулканизма На канарском острове Ла-Пальма нашли признаки активизации вулканизма

Слабые вертикальные смещения поверхности сообщают о движении магмы на глубине

N+1
10 самых быстрых бюджетных машин в России. Список 10 самых быстрых бюджетных машин в России. Список

Что делать, если бюджет на покупку нового автомобиля ограничен?

РБК
7 мистических находок археолога: куда пропала Клеопатра и что такое «воздушные змеи» пустыни 7 мистических находок археолога: куда пропала Клеопатра и что такое «воздушные змеи» пустыни

Нам никогда не узнать все истории прошлого, но это и делает их притягательными

Популярная механика
На вторых ролях: почему ни один из топ-менеджеров Amazon не стал миллиардером На вторых ролях: почему ни один из топ-менеджеров Amazon не стал миллиардером

Что известно о Энди Ясси и почему он так и не стал миллиардером?

Forbes
Как восстановить режим сна Как восстановить режим сна

Превратись из ворчливого полуночника в раннюю пташку!

Maxim
Львы, слоны и зазеркалье: самые красивые книги на фестивале нидерландской литературы Львы, слоны и зазеркалье: самые красивые книги на фестивале нидерландской литературы

Самые красочные и необычные детские книги от нидерландских писателей

Seasons of life
Вас не слышно! Вас не слышно!

Заложенность в ухе может быть вызвана отитом или банальной серной пробкой

Лиза
Мурашки по коже: необычные триллеры, которые затягивают не на шутку Мурашки по коже: необычные триллеры, которые затягивают не на шутку

От этих фильмов действительно становится не по себе

Cosmopolitan
Не хочу работать: 7 основных причин, почему не хочется трудиться, и способы борьбы с апатией Не хочу работать: 7 основных причин, почему не хочется трудиться, и способы борьбы с апатией

Список основных причин, почему у тебя может пропасть желание трудиться

Playboy
«Хрупкость человечества будет обсуждаться еще много лет»: большое интервью Дмитрия Озеркова «Хрупкость человечества будет обсуждаться еще много лет»: большое интервью Дмитрия Озеркова

Дмитрий Озерков — о «новой тактильности» и будущем Дома Радио

Школа Masters
Александр Колесов Александр Колесов

В феврале 2021 года у главного синоптика Петербурга важная годовщина

Собака.ru
Ешьте на здоровье! Ешьте на здоровье!

Простые способы, которые помогут избавиться от наеденных за зиму килограммов

Добрые советы
От судьбы не уйти: 10 фильмов о неожиданной любви От судьбы не уйти: 10 фильмов о неожиданной любви

Фильмы о том, что любовь может случиться внезапно

Cosmopolitan
Как пить соджу: секреты употребления популярной корейской водки Как пить соджу: секреты употребления популярной корейской водки

Рассказ о традиционном корейском алкогольном напитке

Playboy
Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать Прошла любовь: 10 звездных разводов, которые заставили нас плакать

Вспоминаем, чьи разводы тронули нас до глубины души.

Cosmopolitan
Зоологи допустили существование сумчатых волков в наши дни Зоологи допустили существование сумчатых волков в наши дни

Скорее всего, этот вид вымер не в 1936 года, а на рубеже 1990-2000 годов

N+1
Первое фото, первое селфи, — все пионеры фотографии в одном месте Первое фото, первое селфи, — все пионеры фотографии в одном месте

По этим самым старым в своем роде снимкам легко оценить прогресс фотографии

Maxim
Главные признаки «почти идеального» партнера Главные признаки «почти идеального» партнера

Качества, которыми должен обладать партнер, чтобы отношения с ним были здоровыми

Psychologies
10 российских средств ПВО: ЗРК и ЗРС 10 российских средств ПВО: ЗРК и ЗРС

Зенитно-ракетные системы и комплексы - самые сложные военные машины

Популярная механика
«Мне больно, когда выбирают другого»: есть ли польза от ревности? «Мне больно, когда выбирают другого»: есть ли польза от ревности?

Психолог: почему мы ревнуем и что с этим делать?

Psychologies
Выстрел в голову: всегда ли это смертельно Выстрел в голову: всегда ли это смертельно

Разобрались, что происходит при пулевом ранении в голову и какой шанс выжить

Популярная механика
Говорить ли с детьми о политике? Говорить ли с детьми о политике?

Как разговаривать с детьми о политике сегодня?

Psychologies
Правда ли, что Маяковский и Есенин ненавидели друг друга? Правда ли, что Маяковский и Есенин ненавидели друг друга?

Маяковский и Есенин в сознании оказались самыми ярыми антагонистами ХХ века

Культура.РФ
Современные антипапы: игра святых престолов Современные антипапы: игра святых престолов

Идея папства как залога церковного единства

Weekend
Открыть в приложении