Серия мощных землетрясений в Турции вызвала волну интереса к «прикладной сейсмологии». Украинцы стали вспоминать землетрясения 1977, 1986, 1990 и 2004 годов, которые ощущались даже в центральной Украине. Но оказалось, что многие, особенно наши СМИ и «лидеры мнений», не понимают разницы между оценкой землетрясения по шкале интенсивности и измерением силы землетрясений по магнитуде. Тот факт, что и первой, и второй шкалы несколько вариантов и разные страны используют разные стандарты, вносит дополнительную путаницу. Будем разбираться!
Интенсивность землетрясений
Интенсивность землетрясения – это оценочная сила явления, которая «измеряется» его воздействием на поверхность земли, людей и сооружений. Интенсивность оценивается по последствиям визуально и/или по опросу очевидцев. Это оценочная и неточная шкала и она чаще всего используется обычными СМИ.
Например, если привязать к Европейской макросейсмической шкале (EMS-98), которая была принята в 1998 году, то если власти и жители сообщают о легких повреждениях зданий, то есть трещинах в штукатурке и падении мелких объектов, то это 6-точечное землетрясение. Но если большинство предметов падает с полок, на стенах появляются небольшие трещины, а часть дымоходов разваливается – это уже 7 баллов. Но размер трещин или количество упавших предметов – это относительные значения, каждый воспринимает их лично. Что для одного маленькая трещина в штукатурке, для другого уже большой ущерб его уютному дому.
В европейской макросейсмической шкале – 12 баллов. Согласно ему, недавнее землетрясение в Турции тянет 9 баллов, это разрушительное землетрясение – падают памятники и колонны; Многие здания частично разрушены, некоторые полностью.
We are working with multiple organizations to provide them with #satelliteimagery of the recent #earthquake that has devastated #Turkey & #Syria. Seen here are before (Oct 4, 2022) & after (Feb 7, 2023) images of #Islahiye, Turkey, showing collapsed buildings & rescue operations. pic.twitter.com/3c69oZFYmu
— Maxar Technologies (@Maxar) February 7, 2023
В СССР использовалась шкала Медведева-Шпонхойера-Карника (МСК-64), принятая на вооружение в 1964 году. Также по нему оценивались и «украинские» (цитаты здесь, потому что эти землетрясения происходили за пределами Украины, мы слышали только отзывы) землетрясения 1977, 1986, 1990 и, скорее всего, 2004 годов. Это тоже 12-балльная, а также шкала оценки.
Шкала Медведева-Шпонхойера-Карника привязана к некоторым устаревшим понятиям, которые сегодня уже не актуальны. Например, перед остановкой маятника часов на стене или на полу (у кого-нибудь еще такие часы?), к кривизне деревянных домов (реалии СССР/России), искажению железнодорожных рельсов и т.д. Все русскоязычные СМИ, даже в Украине, продолжают использовать эту устаревшую шкалу. По шкале Медведева-Шпонхойера-Карника землетрясение в Турции составляет нечто среднее между 9 и 10 баллами. Разрушительное или разрушительное землетрясение.
У США также есть своя шкала оценки интенсивности землетрясения, шкала Меркалли. Он также 12-точечный, был введен в 1902 году, сейчас используется его модифицированный вариант. Например, 8 баллов для Меркалли это: «незначительные повреждения в специально спроектированных сооружениях; значительные повреждения обычных зданий с частичным обрушением; обширные повреждения в плохо построенных конструкциях; падающие дымоходы, заводские штабели, колонны, памятники, стены; опрокинулась тяжелая мебель…» Но здесь возникает вопрос к определению обычных и плохо построенных зданий, то есть оценка может варьироваться в зависимости от наблюдателя. Землетрясение в Турции по этой шкале составляет 9 баллов.
Но Япония, которая, кстати, страдает от землетрясений больше, чем Европа, СССР или США, использует свою 10-балльную шкалу сейсмической интенсивности Японского метеорологического агентства (JMA), но предельное значение в ней составляет 7 баллов, потому что она начинается с 0 баллов, и содержит еще 5-балльные, 5+ баллов, 6- и 6+. То есть, если в Европе 7 баллов – это «много людей напуганы и у них заканчиваются здания», то 7 баллов в Японии – это тотальное разрушение. По шкале JMA турецкое землетрясение составляет 6-/6+ баллов, четкой аналогии нет.
В Украине используется 12-балльная шкала сейсмической интенсивности по ДСТУ Б В.1.1-28:2010. Такая сейсмическая шкала была разработана в связи с отменой шкалы МСК-64 в Украине и необходимостью адаптации к европейской макросейсмической шкале EMS-98. Представлен в 2011 году.
Давайте упростим. Если вы видите слово «точки» – это оценочная шкала интенсивности землетрясений, она очень приблизительная, в ней нет маленьких цифр, только цели, и такая шкала привязана к конкретной стране или региону.
Так, с расчетными масштабами землетрясения вычислили интенсивность. Перейдем к измерениям.
Шкалы величин
Шкалы магнитуд используются для научного измерения силы землетрясения по магнитуде, которая характеризует энергетическую мощь этого природного явления. Это уже не обзор разрушений и опрос очевидцев, а точные измерения… Но есть нюансы.
Во-первых, существует несколько типов величин и, (сюрприз), несколько шкал величин: локальная величина (наиболее известная как шкала Рихтера), величина поверхностных волн, величина объемных волн, моментная величина (шкала Канамори). Все шкалы величин являются логарифмическими, то есть нет никаких значений, даже точек. Это просто цифры.
Напомним, что логарифмическая шкала удобна для отображения очень больших диапазонов значений величин, кроме того, для многих органов чувств значение ощущения пропорционально логарифму воздействия. Например, экспозиции на фотографии имеют логарифмическую шкалу, уровень pH и мощность звука – тоже.
Шкала Рихтера
Шкала локальной магнитуды Рихтера наиболее известна, но… уже устарела. Во-первых, она была предложена еще в 1935 году. Во-вторых, Чарльз Рихтер случайным образом выбрал магнитуду землетрясения 0, чтобы избежать отрицательных значений, но современные, более чувствительные сейсмографы легко фиксируют землетрясения отрицательной магнитуды. В-третьих, она привязана к конкретной модели – торсионному сейсмографу Вуда-Андерсона, который, в свою очередь, также устарел. Из-за конструктивных ограничений сейсмограф Вуда-Андерсона не может регистрировать события размером более 6,8. Но главное, что шкалу Рихтера сложно соотнести с физическими характеристиками землетрясения.
Локальная величина равна десятичному логарифму движения А (в микрометрах) иглы стандартного сейсмографа Вуда-Андерсона, расположенного на расстоянии не более 600 км от эпицентра землетрясения плюс корректирующая функция, определяемая таблицей в зависимости от расстояния до эпицентра. То есть с учетом приближенной функции из корректирующей таблицы и предела расстояния – это не самое точное измерение.
Тем не менее, доработанная шкала Рихтера, которая уже содержит весь спектр измерений, до сих пор используется. И именно ее, не добавляя словесных точек, используют серьезные западные СМИ, но не всегда.
Шкала Канамори
Вместо локальной магнитуды Рихтера сейсмологи предлагают использовать, особенно для мощных землетрясений, моментную магнитуду, в основе которой лежит понятие сейсмического момента. Он был предложен в 1977 году сейсмологом Хиро Канамори из Калифорнийского технологического института.
Моментная магнитуда характеризует количество энергии, выделяемой в эпицентре землетрясения, и пропорциональна логарифму максимальной амплитуды смещения частиц грунта, регистрируемой сейсмическими станциями. Математически это 2/3 разницы в логарифме сейсмического момента (модуль смещения пород (значение около 30 ГПа) по площади, на которой были зафиксированы геологические разломы, по среднему смещению по разломам) и коэффициент 9,05. Максимальная магнитуда землетрясения составляет около 10,6, что соответствует энергии от 10 до 19 градусов Эдгара Гувера. При такой величине земная кора должна развалиться на куски, и мы все умрем.
С 2002 года Геологическая служба США использует именно моментную магнитуду для оценки мощных землетрясений.
Существует формула для преобразования сиюминутной магнитуды землетрясения в тротиловый эквивалент. Например, недавнее землетрясение в Турции, магнитудой 7,9, имело энергию как взрыв примерно 15 миллионов тонн тротила, или 1 200 ядерных бомб, сброшенных на Хиросиму в 1945 году, но, напомним, именно энергия в эпицентре землетрясения, под землей, она имеет довольно относительную корреляцию с тем, как эти и другие конкретные здания ведут себя на поверхности.
Давайте упростим. Если вы не видите слова «точки» и видите дробную часть – это измеренная сила землетрясения, его магнитуда. Но по словам Рихтера или Канаморы – об этом сказать сложнее. Скорее всего, если магнитуда до 5 баллов – это Рихтер, выше – Канамори. Но это не точно.
Землетрясения
Каждый день происходят сотни и сотни землетрясений. Это же турецкое землетрясение составляет несколько сотен подземных толчков различной магнитуды. Считается, что ежедневно происходит около 10 000 землетрясений магнитудой от 2 до 2,9 (нет, нет очков, забудьте о баллах). Даже заметные землетрясения магнитудой до 6 (опять же не баллов) в год составляют где-то около 1000–1 500. Сильные землетрясения, магнитудой до 7 – 100–150 в год. С 7 до 7,9 – около 10–20 в год. Землетрясения от 8 до 8,9 происходят почти каждый год. Землетрясения магнитудой более 9 – это уже настоящая катастрофа, которая происходит каждые 10-50 лет.
Магнитуда землетрясения не всегда соответствует его разрушительной силе и количеству жертв. Факторов здесь очень много, начиная от глубины эпицентра до горных пород, численности населения местности, глубины водоемов и т.д.
Таким образом, самое мощное землетрясение за все время наблюдений – Великое чилийское или вальдивское землетрясение 1960 года, имело магнитуду 9,4-9,6 по канаморской шкале. Считается, что от 1000 до 6000 человек погибли от последствий этого землетрясения. Цунами разрушило даже побережья Японии и Гавайев, убив людей за тысячи километров от эпицентра. Среди последствий были извержения вулканов, оползни, наводнения и т.д.
Но самым смертоносным является гораздо более слабое землетрясение в Таншане (Китай) в 1976 году, с магнитудой всего 7,6. Землетрясение поразило густонаселенные районы Китая, и только по официальным данным, погибло 242 769 человек, еще 164 851 человек получили ранения. По независимым данным, погибло до 655 тысяч человек. Народ.
227 898 человек погибли в результате землетрясения в Индийском океане в 2004 году, большинство из них погибли в результате разрушительного цунами. Магнитуда этого землетрясения составила 9,1 балла по шкале Канамори.
Но Великое землетрясение на Аляске 1964 года, самое сильное землетрясение в Соединенных Штатах и второе по величине за всю историю наблюдений, имело магнитуду 9,2, но убило только 131 человека. Опять же, почти все, кроме 9 человек, погибших от подземных толчков, были унесены цунами. Если бы такое же землетрясение произошло, например, в Нью-Йорке, число жертв составило бы сотни тысяч человек.
Одно из самых известных землетрясений, в Сан-Франциско в 1906 году, имело магнитуду 7,9 по шкале Канамори, такое же, как и в Турции, убило от 700 до более чем 3000 человек и полностью разрушило город.
А как насчет Украины?
Если посмотреть на карту крупнейших землетрясений за последние 100 лет, то легко увидеть, что их эпицентры расположены на стыках литосферных плит. Это логично: там, где одна пластина толкается или толкается к/к другой, происходит разряд избыточного напряжения из-за землетрясений.
И вот тут-то нам повезло. Украина расположена на Евразийской литосферной плите, самой толстой и почти самой большой из всех плит. Толщина земной коры по всей Украине составляет около 40 км, в отличие от 10 км для океанических плит. Более того, в центре нашей страны лежит украинский кристаллический щит – блок поднятия кристаллического фундамента Восточно-Европейской платформы. Кристаллический щит характеризуется уменьшенным тепловым потоком и повышенной (до 150 км) мощностью литосферы.
Ближайшие к нам плиты, которые принято рассматривать как составляющие Евразийского моря, Адриатического, Эгейского и Анатолийского морей. То есть это ближайшие к нам потенциальные зоны мощных землетрясений. На самом деле, ближайшим к нам районом, где были зафиксированы крупные землетрясения, является Румыния. Землетрясения в Крыму обычно менее мощные и происходят довольно редко.
Крупнейшим землетрясением в Украине являются крымские землетрясения 1927 года, которые обычно объединяются в одно сейсмическое событие. С июля по сентябрь 1927 года произошло не менее трех мощных подземных толчков, самый мощный, 11 сентября 1927 года, имел магнитуду 6,7. Были многочисленные оползни и оползни в горах, разрушение зданий, в том числе исторических памятников, в Алуште, Алупке, Севастополе и Симферополе. Погибло 12 человек. Отметим, что в то время Крым входил в состав РСФСР, такого в Украине не было!
Сейсмоактивной является так называемая зона Вранча на стыке Южных и Восточных Карпат. Самые мощные землетрясения в этой зоне произошли в Румынии – Карпатское землетрясение 1940 года магнитудой 7,7 (разрушено 65 000 домов, погиб 1 671 человек) и Вранчайское землетрясение 1977 года магнитудой 7,5 (1 700 погибших). Последнее землетрясение ощущалось даже в Киеве примерно на 4 балла по шкале МСК-64.
То есть, вы, наверное, уже поняли, Украина не является сейсмической зоной, все, что мы можем почувствовать, это отголоски и афтершоки от землетрясений в других зонах, с наибольшей вероятностью – в Румынии. В Карпатах могут быть небольшие землетрясения. Землетрясение в Крыму более вероятно, но за последние 100 лет там не произошло ни одного крупного тектонического события. 4-5 баллов за МСК-64 в Киеве в 1977, 1986, 1990, 2004 годах – либо «Распознается по легкому дребезжанию и колебаниям предметов, посуды и оконных стекол, скрипу дверей и стен» или «Общему сотрясению здания, колебаниям мебели; маятники часов останавливаются; трещины в оконных стеклах и штукатурке, хлопающие двери». То есть без разрушения зданий.
Где следить за землетрясениями
Но, по крайней мере, в Google! Если сделать поисковый запрос со словом «землетрясение», то поиск отобразит перед другими результатами отдельные данные о последних крупнейших землетрясениях. Если уточнить запрос, например, «землетрясение в Турции» информация будет более подробной.
Кроме того, вы можете посмотреть на интерактивную карту Геологической службы США, на которой отображаются все последние землетрясения с магнитудой более 2,5.
Есть карта землетрясений, кроме того с подробностями о Европе, на сайте Европейского средиземноморского сейсмологического центра. Но это немного неудобно и устарело с точки зрения пользовательского интерфейса.
И, наконец, вот видео 120 лет землетрясений из Тихоокеанского центра предупреждения о цунами. На видео показаны все землетрясения магнитудой более 6,5 с 1901 по 2020 год, и их цунами, конечно.
И мы надеемся, что эта статья немного успокоит граждан Украины и научит их отличать предполагаемую интенсивность землетрясения от измеренной магнитуды землетрясения. Поверьте, землетрясения сейчас не самая большая наша проблема.
Содержание статьи
- Интенсивность землетрясений
- Шкалы величин
- Шкала Рихтера
- Шкала Канамори
- Землетрясения
- А как насчет Украины?
- Где следить за землетрясениями
