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

Мастер-класс по трубе Мастер-класс по трубе

Как отношения с властью помогают Дмитрию Пумпянскому в его бизнесе

Forbes
Андрей Руденский: «Если бы думал, что я как все, не пошел бы в актеры» Андрей Руденский: «Если бы думал, что я как все, не пошел бы в актеры»

«Нет... Вас никогда не будут снимать. Ваше лицо — для рекламы одеколона»

Караван историй
8 самых знаменитых археологических памятников России 8 самых знаменитых археологических памятников России

Известные археологические памятники России

Популярная механика
Сосланный в андроида Сосланный в андроида

Фантастический рассказ Александра Маркова

Наука и жизнь
Форменное благочестие Форменное благочестие

Простое печенье маамуль издавна объединяет неспокойный мир Ближнего Востока

Вокруг света
Проще простого: 8 лайфхаков для уборки Проще простого: 8 лайфхаков для уборки

Полезные советы для тех, кто хочет тратить время на бесконечную работу по дому

Домашний Очаг
Бьюти-эволюция Инстасамки: как изменилась популярная блогерша из Тобольска Бьюти-эволюция Инстасамки: как изменилась популярная блогерша из Тобольска

Хип-хоп-певица Instasamka не так давно обновила «тюнинг»

Cosmopolitan
«Налоговый рай в сердце ЕС»: журналисты рассказали об активах связанных с госкомпаниями россиян в Европе «Налоговый рай в сердце ЕС»: журналисты рассказали об активах связанных с госкомпаниями россиян в Европе

Тысячи россиян владеют компаниями в Люксембурге с активами на триллионы евро

Forbes
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
Какой мужчина! Сериалы с самыми привлекательными актерами Какой мужчина! Сериалы с самыми привлекательными актерами

Эти сериалы можно смотреть хотя бы ради актеров, исполняющих главные роли

Cosmopolitan
«Закупали фены на личную кредитку сотрудника»: как открыть парикмахерскую в разгар пандемии и кризиса «Закупали фены на личную кредитку сотрудника»: как открыть парикмахерскую в разгар пандемии и кризиса

На какие жертвы пришлось идти, чтобы запустить новый бизнес-проект в 2020 году

Forbes
Скоротаем вечерок: 10 мощных триллеров, от которых ты не сможешь оторваться Скоротаем вечерок: 10 мощных триллеров, от которых ты не сможешь оторваться

Эти книги ты не сможешь бросить на половине!

Cosmopolitan
«Эшелон на Самарканд»: фрагмент нового романа Гузель Яхиной о страшном голоде в Поволжье 1920-х годов «Эшелон на Самарканд»: фрагмент нового романа Гузель Яхиной о страшном голоде в Поволжье 1920-х годов

Книга Гузели Яхиной «Эшелон на Самарканд» посвящена голоду в Поволжье в 1920-х

Esquire
Побережье оторванных ног и другие самые загадочные преступления новейшего времени Побережье оторванных ног и другие самые загадочные преступления новейшего времени

Необъяснимые ужасы, вдохновившие самого Стивена Кинга на страшные истории

Maxim
5 причин, по которым нам нужен секспросвет 5 причин, по которым нам нужен секспросвет

Зачем нашим детям нужно половое воспитание и почему оно не приведет к «разврату»

Cosmopolitan
Гневная инженерия: 9 седанов, которые не получились Гневная инженерия: 9 седанов, которые не получились

Седаны: худшие из худших

Maxim
В поисках смысла В поисках смысла

Сегодня в кино Юра Борисов нарасхват

OK!
Как находить поводы для благодарности каждый день Как находить поводы для благодарности каждый день

Как найти какие-то поводы для радости и благодарности даже в трудное время

Psychologies
Готов ли ты стать отцом? Готов ли ты стать отцом?

Правила обращения с беременной женщиной

Maxim
Маркетинг мегаполисов: как бренды продвигают себя в умных городах Маркетинг мегаполисов: как бренды продвигают себя в умных городах

Как умные города меняют современную рекламу, рассказывает Сергей Галеев

СНОБ
Ешьте на здоровье! Ешьте на здоровье!

Простые способы, которые помогут избавиться от наеденных за зиму килограммов

Добрые советы
10 причин, по которым «критические дни» все не приходят 10 причин, по которым «критические дни» все не приходят

Почему месячные не приходят?

Cosmopolitan
Противомикробный белок защитил цитрусовые от бактериальной инфекции Противомикробный белок защитил цитрусовые от бактериальной инфекции

Белок, который может защитить цитрусовые деревья от инфекционного заболевания

N+1
Узнай, кем станет твой ребенок, по игрушкам, в которые он играет Узнай, кем станет твой ребенок, по игрушкам, в которые он играет

То, с чем играет твой ребенок, может определить его судьбу

Maxim
Поверх барьеров Поверх барьеров

9 мостов, представляющих культурное наследие человечества

Вокруг света
Подарок на День святого Валентина любимой девушке: 8 свежих идей от Playboy Подарок на День святого Валентина любимой девушке: 8 свежих идей от Playboy

Подборка оригинальных и креативных подарков для возлюбленной

Playboy
Почему блогеры и инфлюенсеры могут и вдохновлять, и раздражать? Почему блогеры и инфлюенсеры могут и вдохновлять, и раздражать?

Почему красивые картинки и успешные люди вызывают у нас и вдохновение и злость?

Psychologies
«Я верила вруну»: автор книги «Твоя идеальная семья» разводится со вторым мужем «Я верила вруну»: автор книги «Твоя идеальная семья» разводится со вторым мужем

Писательница и коуч Олеся Малинская по отношениям потерпела крах в личной жизни

Cosmopolitan
Корпорации узнали о менопаузе: как меняется аудитория фемтех-стартапов Корпорации узнали о менопаузе: как меняется аудитория фемтех-стартапов

Сфера фемтех-стартапов за последние два года существенно выросла

Forbes
На старт! Внимание! Гипс! Самые смешные и пугающие спортивные фото На старт! Внимание! Гипс! Самые смешные и пугающие спортивные фото

Спорт может быть скучным и серьезным

Maxim
Открыть в приложении