2014-04-19

Вчені і землетруси. Хто кого?

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Вчені близькі до того, щоб навчитися передбачати підземні катаклізми і захищати людей від них за допомогою «невидимих» будинків.

Землетруси прийнято вважати настільки ж невідворотною загрозою, як і космічні катаклізми. Протягом тривалого часу вважалося, що людина абсолютно безсила як перед процесами, що відбуваються в глибині Землі, так і перед загрозою падіння астероїда.

З часом спочатку фантасти, а тепер і реальні вчені придумали безліч способів відвести від Землі загрозу астероїда. У людства поки не було можливості перевірити ефективність цих методів (і слава Богу), але землетруси тривалий час залишалися абсолютно невідворотними.

Ситуація змінилася лише недавно, коли в рядах вчених з'явилися творці методики ефективного передбачення підземних поштовхів і розробники технології ефективного захисту будівель у небезпечних зонах. Таким чином, вже в найближчому майбутньому відчуття повної беззахисності перед обличчям землетрусів може відійти в минуле.

Ніякого секрету в тому, звідки нагрянув чилійський землетрус, немає і бути не може. Сейсмологам давно відомо про переміщення двох великих літосферних плит - Південно-Американської, на якій розташовується весь континент Південна Америка, і плити Наска, яка знаходиться під східною частиною Тихого океану.

Ці плити рухаються назустріч одна одній з великою за геологічними мірками швидкістю 80 мм на рік. При цьому плита Наска заходить вниз - під Южно-Американську плиту. На стику плит знаходиться небезпечна зона, яка з регулярністю дає про себе знати.

За останні 30 років у цій зоні трапилося 13 землетрусів магнітудою більше 7,0. А в 1960 році тут стався найпотужніший землетрус в XX столітті - магнітудою 9,5 балів за шкалою Ріхтера. Він забрав 1,6 тисячі життів плюс кілька сотень загиблих від наслідків цунамі, викликаного підземними поштовхами. Від цунамі постраждали жителі Філіппін та Японії. 

Недавній землетрус трохи не дотягнув за потужністю до катаклізму 50-річної давності. Його магнітуда склала 8,8, однак і цього вистачило для того, щоб спровокувати цунамі, хвилі якого досягли другого краю Тихого океану, наприклад, берегів Японії та Індонезії.

Епіцентр землетрусу знаходився в 320 км на південь від чилійської столиці Сантьяго. Перші ж поштовхи зруйнували безліч будівель, залишивши без даху над головою приблизно два мільйони людей. Багато районів країни залишилися без електрики, води і газу. Однак найбільше постраждала не столиця, а друге за величиною місто країни Консепсьон, де в результаті землетрусу відбулися великі промислові аварії, зокрема згорів хімічний завод.

Загальна кількість жертв склала більше 300 осіб. І це далеко не останній землетрус в регіоні. Щоправда, передбачити точно, коли відбудеться катаклізм, сейсмологи не можуть, посилаючись на недосконалість існуючих технологій. Це твердження не спростовується навіть тією обставиною, що самі по собі події 27-го були передбачені групою французьких вчених з високою точністю. У минулому році вчені, використовуючи технологію супутникової навігації GPS, оцінили переміщення плит, оцінили величину накопиченої тут тектонічного напруги і заявили, що землетрус - справа кількох місяців.

У Чилі при магнітуді 8,8 балів кількість жертв обчислювалася кількома сотнями людей, а на Гаїті при магнітуді 7,0 загинуло більше 230 тис. чоловік. Це парадоксально лише на перший погляд. Розгляд супутніх чинників швидко прояснює ситуацію. У Чилі епіцентр землетрусу знаходився на глибині 55 км і в 90 км від найбільш постраждалого міста Консепьсьона. На Гаїті глибина, на якій розташовувався епіцентр, становила лише 10 км. А місто Порт-о-Пренс - столиця Гаїті - розташовувався лише в 15 км від цього місця.

Однак жахлива кількість загиблих визначалася не тільки і не стільки силою поштовхів і близькістю їх епіцентру до столиці. На думку більшості вчених, сотні тисяч людей загинули у зв'язку з двома іншими обставинами.

Звичайно, з сейсмічною енергією землетрусу силою 7,0 за шкалою Ріхтера не може зрівнятися навіть атомна бомба, проте убивчими факторами стали щільність ґрунту в районі міста і особливості будівництва.

За словами американського вченого Чак Де Метца, Порт-о-Пренс побудований не на твердому скелястому ґрунті, а на пухкому, який просто провалився, як тільки почався землетрус. А будівлі по всьому місту будувалися без урахування можливості землетрусів, тому після першого поштовху почали складатися, як карткові будиночки. Тендітні панельні багатоповерхівки ставали могилами для мешканців.

«Якщо б землетрус подібної сили стався в Каліфорнії, рівень смертності був би набагато нижчим - якісні будинки врятували б безліч життів», - говорить Де Метц.

Думку вченого легко проілюструвати історичними прикладами. У 1988-му році 25 тис. осіб загинуло в результаті землетрусу магнітудою 6,9 балів. У 1989-му в Каліфорнії стався землетрус магнітудою 7,1, в результаті якого загинуло лише 63 людини. «Сейсмостійке будівництво здатне дати колосальний ефект в порятунку життів під час землетрусу», - констатує американський учений.

З одного боку, вчені знають дуже багато про те, як влаштована Земля, і про природу землетрусів. Сьогодні практично кожен школяр здатний в загальних рисах пояснити, що поверхня планети тримається на тектонічних плитах, які знаходяться в русі. У районі їх стиків і відбуваються землетруси. Досить взяти карту розломів, щоб уявити собі райони, небезпечні для життя.

Однак, якщо вченим все зрозуміло, то чому ж вони до сих пір не навчилися передбачати землетруси? І чому багато катаклізмів, наприклад землетрус у китайській провінції Сичуань у травні 2009 року або недавній землетрус на Гаїті, до сих пір є причиною для дискусії в наукових колах? Вчені не можуть прийти до єдиної думки про те, що послужило причиною цих катастроф, враховуючи, що вони відбуваються в «нетрадиційних» місцях, віддалених від стиків тектонічних плит.

На думку деяких вчених, проблема в тому, що сейсмологія залишається чисто теоретичною наукою і до цього часу мало хто приділяв увагу перетворенню теоретичних знань у практичну площину.

Таке завдання поставила перед собою група американських учених з Північно-західного університету в штаті Іллінойс. Їх недавнє відкриття здатне перевернути уявлення про природу землетрусів і нарешті дати вченим інструмент для передбачення землетрусів. Результати роботи вчених були опубліковані в авторитетному журналі Nature. За словами керівника групи Сета Штайна, суть відкриття в двох словах зводиться до того, що багато землетрусів можуть бути «відлунням» більш давніх катастроф.

Наприклад, у такому собі регіоні відбувається потужний землетрус. Помилково вважати, що вся його енергія виходить назовні, пояснюють учені. Частина енергії може скупчуватися в певних місцях у глибинах плит. І знаходити вихід десятиліття, а то й через сторіччя. На думку Штайна та його колег, обчислити ці місця можна за допомогою комп'ютерного моделювання.

«Багато землетрусів відбувається там, де належить, - на стиках плит, - пояснює Штайн. - Але їх відгомін через якийсь час відбивається в інших місцях ». Таке «відлуння» великого землетрусу може дати про себе знати через сторіччя.

Як приклад Штайн наводить відносно невеликі землетруси в районі долини Святого Лаврентія в Канаді, які, за підрахунками вчених, є відлунням знаменитого великого землетрусу, який стався в цьому районі в 1663 році.

Аналогічно Штайн вважає, що торішній землетрус в китайській провінції Сичуань є відлунням давніх катаклізмів. Той факт, що в цьому районі протягом сторіч не спостерігалося сейсмічної активності, нічого не означає, переконаний учений.

Знаючи, в яких місцях в минулому відбувалися катастрофи, можна провести комп'ютерне моделювання і передбачити, де вони можуть відбуватися в найближчому майбутньому.

Колеги з повагою ставляться до роботи групи Штайна. Співробітник Геологічної служби США Том Парсонс переконаний, що методика, за якою працює Штайн, допоможе вченим вперше створити реальний метод прогнозування землетрусів.

Припустимо, Штайн правий, і вчені незабаром оволодіють вмінням прогнозування землетрусів. Іншими словами, вони зможуть не тільки передбачати катаклізми на стику плит, подібно до того, як французькі геологи передбачили недавню подію в Чилі, але їм також буде під силу вирахувати, де незабаром вивільниться накопичена землею енергія попередніх катаклізмів.

Зупинити підземні поштовхи, більш потужні ніж атомна бомба людині все одно не під силу. Точність прогнозів все одно не дозволить вгадати день і годину, і вчасно евакуювати людей. Та й куди можна вивезти мільйони людей із небезпечної зони? Отже, залишається лише один спосіб звести до мінімуму кількість людських жертв. Як показує приклад різниці людських жертв між вірменським землетрусом 1988-го року і каліфорнійським 1989-го, шлях до порятунку людських життів - будівництво сейсмостійкості будинків.

Вчені стверджують, що існуючим будівлям, які споруджувалися без огляду на небезпеку руйнівних поштовхів, надати сейсмостійкості вже практично неможливо. Однак будівництво нових сейсмостійких будинків обходиться набагато дорожче, ніж звичайних.

Існуючі сьогодні технології оцінюються вченими, як цілком ефективні – той же землетрус в Каліфорнії підтверджує правоту цього твердження. Серед цих технологій можна виділити повсюдне використання гнучких матеріалів та пружних ізолюючих шарів над фундаментом, які здатні гасити енергію поштовхів. Подібний принцип використовується в конструкції сучасних автомобілів, каркас яких мнеться при ударі, беручи енергію на себе і захищаючи людей.

Однак в арсеналі вчених є і більш досконалі технології. Нещодавно група французьких і британських фізиків запропонувала принципово новий метод захисту будівель від підземних поштовхів. Суть його в тому, щоб зробити будинки «невидимими» для руйнівних хвиль, які пробігають по землі в результаті поштовхів. Природа цих хвиль має багато спільного з хвилями, на яких поширюються сонячне світло і радіосигнали. А раз так, значить, можна зробити будинки, образно кажучи, за технологією «стелс» - невидимі для хвиль. Проект пропонує будівництво концентричних кругових структур певної форми з матеріалів різної гнучкості і жорсткості (пластика, різних видів металів), здатних частково розсіювати, а почасти поглинати сейсмічні хвилі.

В ході випробувань споруди, оточені такими концентричними структурами, бомбардувалися сейсмічними хвилями на частоті від 30 до 150 Гц - еквівалентними звичайной частоті хвиль землетрусів. Вчені на власні очі переконалися, що центральна зона, оточена захисними спорудами, залишалася неушкодженою. Іншими словами, в майбутньому можна зводити житлові будинки, оточені великими концентричними захисними структурами, які зроблять їх невидимими для землетрусу. Не виключено, що спорудження захисних структур може виявитися ефективною і у випадку із уже існуючими будівлями.

Об'єднавши цю ідею з роботою Штайна, людство може отримати якийсь захист від землетрусів. Сейсмологи будуть передбачати в яких районах слід побоюватися підземних поштовхів, а будівельники будуть захищати місцеві споруди за допомогою нової «стелс»-технології.

За матеріалами segodnya.ua.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus