Вот пришло землетрясение. Факты, причины, гипотезы и последствия

2037 год. Как предсказывает Нед Филд, сейсмолог Геологической службы в Пасадене, к этому году Калифорния будет разрушена сильным землетрясением.

2040 год. Согласно опубликованным NASA заявлению 5 февраля Земля может исчезнуть, столкнувшись с гигантским астероидом 2011 AG5. Предполагаемая дата наступления конца света. Вероятность столкновения 1 к 625. Столкновение астероида с Землёй приведет к гибели миллионов, однако полного вымирания человечества не состоится. Как пример, эксперты привели 14-километровый астероид, из-за которого когда-то исчезли все динозавры.

2045 год. Один из зачинателей искусственного интеллекта Раймонд Керзвайл в своей книге «Сингулярность близится: Когда люди обойдут биологию», исходя из Закона Мура, предсказал наступление постчеловеческой эволюции именно в этом году.

2050 год. Согласно версии WWF Living Planet Report это год Всемирного Экологического Коллапса. По сравнению с предшествующим, когда погибли микроорганизмы и гигантские животные, он возникнет из-за истощения природных ресурсов планеты из-за деятельности человека.

Астрологи предсказали, что Земля пострадает от невиданных доселе землетрясений. Все эти природные катаклизмы будут сопровождать войны за ресурсы, перенаселенная планета окажется не в состоянии прокормить всех людей. И как вариант будет применено ядерное оружие для «расчистки территории», но радиация погубит все живое.

2068 год. Астероид Апофис, который (если благополучно разминется с Землёй в 2029 и 2036 годах), то в этом году может столкнуться с Землёй (вероятность этого события крайне мала – не выше 2,3 на млн.) установили в 2012 году специалисты Лаборатории реактивного движения NASA, Гавайского университета и университета Пизы.

2206 год. Один из ведущих британских специалистов по проблемам окружающей среды учёный и дипломат сэр Криспин Тикелл предсказал, что к этому году существование человечества будет поставлено под вопрос и из-за глобальных изменений климата, а на Земле останется только 2,3 млрд. человек.

2665 год. Луна уничтожит Солнце, считают некоторые учёные в Англии из-за падения спутника Земли на наше светило.

2880 год. Астероид 1950 DA может столкнуться с нашей планетой и разрушить её 16 марта. Шансы на столкновение оцениваются как один к трёмстам. Астероид достигает одного километра в диаметре и, вращаясь, движется к Земле с приблизительной скоростью 14,5 километра в секунду. Если столкновение произойдет, мощность взрыва составит 45 тысяч мегатонн тротила. Столкновение приведет к гигантскому взрыву и цунами, которые изменят климат земного шара и уничтожат человечество.

30 миллионов лет спустя от сегодня облако с магнитным щитом прошьет нашу Галактику. Считается, что Облако Смита уже сталкивалось с нашей Галактикой и снова с ней столкнется. В настоящее время Облако Смита находится на расстоянии 8000 световых лет от её диска. Когда Облако Смита столкнется с Млечным Путем, сформируется яркое кольцо из молодых звезд. Подобное кольцо существует вблизи от Солнца и известно под названием Пояс Гулда. Если облако пролетит поблизости от Солнечной системы, «зажигая» новые звезды, это может оказать большое влияние и на нашу звёздную систему.

3.7 миллиардов лет спустя от сегодня. Примерная дата гибели планеты Земля с вероятностью 50% приходится на ближайшие 3,7 миллиардов лет сообщается на сайте библиотеки Корнельского университета (США). Началом исследования послужило заявление учёного Рафаэля Буссо отметившего, что расширение Вселенной, начавшееся в момент Большого Взрыва, не будет продолжаться бесконечно. В нашу эпоху катастрофа вряд ли может произойти. Однако в течение следующих 3,7 млрд. лет вероятность Конца Света увеличивается до 50%. Всё будет происходить настолько стремительно, что живые существа этого даже не заметят.

5 миллиардов спустя от сегодня. Солнце превратится в красный гигант, который поглотит Землю, считает группа учёных из США, Испании и Польши. Когда звезда превращается в красного гиганта, температура по её контуру начинает расти, сама звезда увеличивается в размерах, а это означает, что планеты, расположенные на ближайших к звезде орбитах, неминуемо должны погибнуть.

22 миллиардов лет спустя от сегодня. Вселенная прекратит своё существование в результате «большого разрыва» согласно опубликованной в издании Physical Review D (2015) гипотезе космологов.

Высвечивающий недра «фанарь»

«Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит. Свет этого фонаря пока ещё очень тусклый, но не подлежит сомнению, что со временем он станет гораздо ярче и позволит нам разобраться в этих сложных явлениях природы».

    Борис Голицын, 1912 год

В античные времена учёные Аристотель, Демокрит, Лукреций, Платон, Плиний и многие другие искали причины землетрясений. Они пытались объяснять происходящие вокруг них природные явления без помощи Интернет, и поэтому материалом для их суждений служил сбор фактов, их анализ и размышления.

Древнегреческий мыслитель Пифагор и его последователи полагали, что «долины врезаны текучими водами, а горы обмыты ими». Что посредством землетрясений суша замещается морем, а море сушей – т.е. землетрясения как некая первичная сила формирует рельеф планеты. Источником этой силы пифагорейцы считали некий полыхающий внутри Земли центральный огонь. Из-за этого образуются пустоты, при обрушении которых происходят землетрясения.

Философ и врач Эмпедокл (около 490—430 гг. до н.э.) в своей поэме «О природе» определил вечные и неизменные элементы в природе: огонь, воздух, воду и землю. По Эмпедоклу их сочетание образует все вещи в мире. Для объяснения землетрясений вместо центрального огня пифагорейцев он использовал понятие о расплавленных недрах, без которых невозможно было бы объяснить происхождение вулканов и горячих источников.

В течение сотен лет наиболее популярной версией для объяснения природы землетрясений была гипотеза Аристотеля. Согласно ей по трещинам и сквозным щелям атмосферные вихри проникают в имеющиеся внутри Земли пустоты. Там они усиливаются огнём и ищут себе выход, вызывая подземные удары и извержения вулканов.

Отсюда вывод: «Землетрясения случаются преимущественно весной или осенью, в дождливую пору или во время засухи – ведь это наиболее ветреные времена года. А летом и зимой, из-за мороза в одном случае и из-за жары – в другом наступает затишье, ибо для образования испарений зимой слишком холодно, а летом слишком жарко». При этом перед землетрясением воздух затягивается под землю, и атмосфера становится более разрежённой и затрудняет дыхание людей».

Аристотель разделил землетрясения исходя из их специфики на типы: трясут ли они сооружения и людей преимущественно в вертикальном или преимущественно в диагональном направлении, сопровождаются ли вырывающимися из-под земли испарениями и т. д. Даже спустя четыре века после смерти Аристотеля философ Плиний утверждал: «Сотрясенья Земли случаются лишь тогда когда море спокойно и небо столь недвижно, что птицы не могут парить, потому что нет поддерживающего их дыхания».

Древнегреческий географ и историк Страбон (64/63 – 23/24 гг. до н.э.) землетрясениями объяснял колебания уровней морей и суши, отделение островов от континента, а поднятия островов из моря связывал с вулканами. Он считал вулканы предохранительными клапанами Земли, которые необходимы: «…для выпуска накапливающихся в земных недрах паров и предохраняющих Землю от частых и сильных землетрясений».

Римский философ Луций Сенека под впечатлением от сильного землетрясения, разрушившего Помпеи в 62 (63) году н.э., предположил, что причиной землетрясений и ураганов являются не испарения из глубин, а движущийся воздух, попавший в подземные пустоты, там сжатый и ищущий выхода.

Философ и математик Рене Декарт (1596—1650), а затем Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646—1716) развили теорию о божественном происхождении материи и мировых вихрях. Они считали, что материки и моря, горы и долины создаются разломами в земной коре окружающей некий центральный огонь внутри планеты.

По Лейбницу, после образования земной коры произошло её растрескивание и внутрь Земли, с поверхности попала вода. Там она вошла в контакт с раскалёнными недрами и вызвала сопровождаемую землетрясениями глобальную катастрофу. Земные пласты были опрокинуты и возникли намывшие молодые осадки на поверхности сильные наводнения. Лейбниц рассматривал сейсмическую активность Земли как продолжение этой вселенской катастрофы.

Немецкий философ Иммануил Кант, как и многие его современники, пытался осмыслить причины Лиссабонского землетрясения 1755 года и последовавшего за ним цунами. В его изложении землетрясения связаны с вулканической деятельностью и образованием гор. По Канту природа этих явлений определяется внутренней теплотой земного шара, а подземные удары это результат обрушения огромных пустот созданных химическими процессами внутри Земли.

Как и все предыдущие теории, объяснение Канта было ошибочным, хотя оно уже связывало природные процессы с естественными, а не с характерными для того времени сверхъестественными причинами.

Только на рубеже XVIII – XIX веков, сначала английский учёный Джон Мичелл первым предположил, что землетрясения вызываются прохождением через земную кору упругих волн. Это предположение было вполне научным, поддавалось расчётам и могло быть подтверждено экспериментами.

Их первым осуществил ирландский учёный Роберт Маллет. На основании собранных им данных и результатов натурных экспериментов он смог доказать физическую природу сейсмических волн и измерить их скорость. Тем самым была отрыта естественнонаучная страница в истолковании землетрясений и объяснения причин их возникновения.

Что такое землетрясение?

«Ради подтверждения моего мнения я мог бы злоупотребить авторитетом многих мужей, которые сообщают, что в Египте никогда не бывало землетрясений. Объясняют же они это тем, что Египет будто бы весь образовался из ила… Однако и в Египте бывают землетрясения, и на Делосе, хоть Вергилий и повелел ему стоять неподвижно».

    Луций Анней Сенека, около 4 года до н.э. – 65 н.э.

Землетрясения представляют собой подземные толчки и колебания земной поверхности. Наиболее опасные из них возникают из-за тектонических смещений и разрывов в земной коре или верхней части мантии Земли. Колебания от них в виде упругих – сейсмических волн передаются на огромные расстояния, а вблизи от очагов землетрясений они становятся причиной разрушения зданий и гибели людей.

Землетрясения и связанные с ними явления изучает специальная наука – сейсмология, которая ведет исследования по следующим основным направлениям.

1. Изучение природы землетрясений, иными словами, ищет ответ на вопрос – почему, как и где они происходят.

2. Применение знаний о землетрясениях для защиты от них путем прогноза возможных в том или ином месте сейсмических ударов в целях строительства стойких к их воздействию конструкций и сооружений.

3. Изучение строения земных недр и разведка месторождений полезных ископаемых с использованием сейсмических волн от землетрясений и искусственных сейсмических источников.

Сейсмология исследует все явления, так или иначе, связанные с возникновением землетрясений. Поэтому изучение их природы происходит на стыке многих наук – геологии, геофизики, физики, химии, биологии, истории и многих других.

Благодаря сейсмологии раскрыта тайна строения Земли и установлены главные границы раздела в её недрах – кора, мантия и ядро. Выяснено, что помимо данных об источнике – очагах землетрясений, сейсмические волны несут информацию о среде, через которую они распространяются.

Сейсмология позволила понять природу землетрясений, разработать новые технологии строительства стойких к подземным ударам сооружений и многое другое. Однако первые шаги этой науки не были лёгкими. Потребовалось более ста лет, чтобы связать природу землетрясений с возбуждаемыми ими сейсмическими волнами и около пятидесяти лет для получения общего представления о внутреннем устройстве Земли и характере распространения в её недрах сейсмических волн.

В XVIII веке английский учёный Джон Мичелл первым предположил, что землетрясения вызываются прохождением через земную кору упругих волн. Его идея опередила время и подготовила почву для основанного на опыте мировосприятия. Пытаясь объяснить землетрясения в терминах ньютоновской механики, он проанализировал показания очевидцев, и опубликовал в 1760 году книгу «Conjectures concerning the Cause and Observations upon the Phaenomena of Earthquakes» (Предположения о причинах возникновения землетрясений и наблюдения за этим феноменом).

Мичелл совершенно верно заключил, что землетрясения это «волны, вызванные движением пород, находящихся в милях под земной поверхностью». Однако его объяснение этих движений базировалось на неверном утверждении о взрывах пара, возникающих при столкновении подземных вод с подземными же пожарами. Митчелл также сделал абсолютно верный вывод о том, что, когда происходит движение пород под водой океанов, возникает волна цунами и землетрясение.

Мичелл утверждал, что есть два типа волн, вызывающих землетрясения, и был недалёк от истины. Первый это «треморное» колебание внутри Земли, сопровождающееся волнообразными поднятиями на поверхности. Из этого он сделал вывод, что скорость движения волны можно определить по времени её прибытия к различным точкам на земной поверхности. Приблизительные оценки этих временных интервалов на затронутых Лиссабонским землетрясением 1775 года территориях были известны из свидетельств очевидцев, что позволило Митчеллу оценить скорость волны от землетрясения в 1930 км/ч.

Мичелл стал первым учёным попытавшимся сделать подобный расчет, хотя и не знал о том, что скорость сейсмических волн варьируется в зависимости от свойств горных пород, через которые они проходят. Он также предположил, что местоположение центра землетрясения на поверхности земли (то, что сейчас называется эпицентром) можно вычислить путём сопоставления тех же самых данных о времени прибытия волн в различные места.

Выведенный Мичеллом закон стал основой современного метода определения эпицентра, хотя он использовал неверный способ для расчёта положения эпицентра Лиссабонского землетрясения, опираясь на свидетельства о направлении движения цунами.

Новый скачок в развитии сейсмологии произошел в середине XIX века благодаря ирландскому учёному Роберту Маллету. В течение двух десятилетий он собирал данные о землетрясениях, и проводил различные эксперименты. Его каталог мировой сейсмичности включал данные о 6831 землетрясении. По каждому из них приводились дата, местоположение, число толчков, возможное направление и продолжительность сейсмических волн, а также пометки о последствиях этих землетрясений. В 1846 году он представил в Королевской ирландской академии работу «On the dynamics of earthquakes» (О динамике землетрясений).

В 1858 году для изучения разрушений после крупного землетрясения (1857) Маллет совершил путешествие в Неаполь. Оценивая каждое повреждение при землетрясениях, Маллет составил первые изосейсмические карты, на которых места со схожими разрушениями соединил линиями. С некоторыми улучшениями этот метод используется и сегодня для картирования характера проявления землетрясения на поверхности земли – т.н. макросейсмический метод построения изосейст землетрясения и определение его эпицентра.

Маллет придавал большое значение направлению падения объектов и типам деформаций в зданиях, считая их индикаторами движения землетрясения (на самом деле характер деформации в основном обусловливается конструкцией здания). Но его карты всё же позволяли устанавливать место нахождения эпицентра землетрясения и сравнивать масштабы разрушений.

Маллет документировал разрушения, используя новую для своего времени технику фотографии. Доклад о своих исследованиях Маллет подготовил в двух томах для Королевского общества. В 1862 году он опубликовал статью «The Great Neapolitan earthquake of 1857: the basic laws of observational seismology» (Великое Неаполитанское землетрясение 1857 года: основные законы наблюдательной сейсмологии).