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

Не царский сын? Не царский сын?

Рождение Павла Петровича вызвало много пересудов при дворе

Дилетант
Какаду помогли австралийцам прополоть газоны Какаду помогли австралийцам прополоть газоны

Большие желтохохлые какаду оказались отличными садовниками

N+1
Долина технологий и наук, относящихся к торговле и фабрикам Долина технологий и наук, относящихся к торговле и фабрикам

«Композитная долина» должна стать центром отечественного материаловедения

Эксперт
Австралийцы убили 350000 крыс и мышей на острове Лорд-Хау. Это пошло на пользу редким видам Австралийцы убили 350000 крыс и мышей на острове Лорд-Хау. Это пошло на пользу редким видам

Проект по истреблению крыс на острове Лорд-Хау дал плоды

N+1
«Были проблемы с деньгами»: близкий друг Андрея Мягкова о его последних годах «Были проблемы с деньгами»: близкий друг Андрея Мягкова о его последних годах

Георгий Штиль вспоминает давнего приятеля Андрея Мягкова

Cosmopolitan
3D-печать удешевит создание ионных двигателей для кубсатов 3D-печать удешевит создание ионных двигателей для кубсатов

Новый двигатель получился размером с монету

N+1
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
Не делай так: 6 признаков того, что твой интерьер давно устарел Не делай так: 6 признаков того, что твой интерьер давно устарел

Какие детали интерьера способны выдать плохой вкус его владельца.

Cosmopolitan
Пройдя под парусом проливом Дрейка… Пройдя под парусом проливом Дрейка…

Зрелище надвигающегося штормового заряда из пролива Дрейка завораживает

Наука и жизнь
«Я пересадила брови»: всё, что ты хотела знать о «новых» бровях Марии Погребняк «Я пересадила брови»: всё, что ты хотела знать о «новых» бровях Марии Погребняк

Хирург – о процедуре пересадки бровей: как она проводится, кому можно делать

Cosmopolitan
Варя, надежда, любовь Варя, надежда, любовь

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

Cosmopolitan
Стала красивее,чем Хюррем: как изменилась Мерьем Узерли после пластики и диеты Стала красивее,чем Хюррем: как изменилась Мерьем Узерли после пластики и диеты

Мерьем Узерли расцвела, как прекрасный восточный цветок

Cosmopolitan
Как побороть зависимость от телефона и реже его проверять Как побороть зависимость от телефона и реже его проверять

4 метода, которые помогут использовать смартфон осознанно

Reminder
«Черт с ним, с закрытым рестораном, мне было жалко людей»: ресторатор Евгений Ничипурук о лубочной русской кухне и выживании в кризис «Черт с ним, с закрытым рестораном, мне было жалко людей»: ресторатор Евгений Ничипурук о лубочной русской кухне и выживании в кризис

Интервью с ресторатором Евгением Ничипуруком о том, как бизнес пережил кризис

Forbes
Комсомольский комсомолец Комсомольский комсомолец

Уголок желтой прессы

Maxim
Хотите воплотить свою мечту? Начинайте действовать прямо сейчас Хотите воплотить свою мечту? Начинайте действовать прямо сейчас

Как перестать откладывать свои мечты на потом?

Psychologies
Водка у таксистов, или Что роднило СССР и Великобританию Водка у таксистов, или Что роднило СССР и Великобританию

О британской кухне в 70-е годы советский человек мог сказать только одно

СНОБ
Можно ли вылечить насморк быстро? 7 советов оториноларинголога Можно ли вылечить насморк быстро? 7 советов оториноларинголога

Как избавиться от насморка и при этом не навредить себе

РБК
Полет ненормальный: как в фильме «Воздушный бой» соединяются хоррор, феминизм и война Полет ненормальный: как в фильме «Воздушный бой» соединяются хоррор, феминизм и война

Как фильм «Воздушный бой» с Хлоей Грейс Морец совмещает несовместимое

Forbes
Трудно быть боссом Трудно быть боссом

Типичные ошибки, которые совершают начинающие руководители: как их избежать?

Cosmopolitan
Тест: Что сообщают ваши сновидения? Тест: Что сообщают ваши сновидения?

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

Psychologies
Зачем Лолита Милявская стала театральной актрисой? Зачем Лолита Милявская стала театральной актрисой?

Дмитрий А. Быков – о Лолите Милявской как театральной актрисе

GQ
Как Томас Харрис позаимствовал у ФБР формулу «мыслить как преступник», а ФБР помогло Джонатану Демми снять «Молчание ягнят» Как Томас Харрис позаимствовал у ФБР формулу «мыслить как преступник», а ФБР помогло Джонатану Демми снять «Молчание ягнят»

История отношений Ганнибала Лектера и его преследователей

Weekend
«Хороших идей не существует. Все идеи плохие». Сооснователь Netflix — о том, почему нужно просто брать и делать «Хороших идей не существует. Все идеи плохие». Сооснователь Netflix — о том, почему нужно просто брать и делать

Марк Рэндольф — сооснователь и первый гендиректор Netflix

Inc.
Аня, два ее мужа и один котенок Аня, два ее мужа и один котенок

За очередным поворотом судьбы может оказаться то, что давно перестала искать

Psychologies
Веселая вдова: лучшая роль Мишель Пфайффер — женщина, которая неудачно спланировала свою смерть Веселая вдова: лучшая роль Мишель Пфайффер — женщина, которая неудачно спланировала свою смерть

Почему фильм «Уйти не прощаясь» может принести «Оскар» Мишель Пфайффер

Forbes
Попутная нефтяная энергия Попутная нефтяная энергия

Чашкинская ГТЭС в Пермском крае будет перерабатывать попутный нефтяной газ

Наука
Сомнения батьки: ждет ли белорусов настоящий транзит власти Сомнения батьки: ждет ли белорусов настоящий транзит власти

Когда уйдет Александр Лукашенко

Forbes
Пчелы оценили количество объектов при помощи нечисловых параметров Пчелы оценили количество объектов при помощи нечисловых параметров

Пчелы использовали неколичественные параметры для подсчета объектов

N+1
Как очистить кэш Яндекс Браузера на ПК и смартфоне Как очистить кэш Яндекс Браузера на ПК и смартфоне

Несколько способов очистить кэш браузера Яндекс

CHIP
Открыть в приложении