Nagłe i potężne ruchy zmieniające oblicze powierzchni planety są z dziełem trzesień ziemi - jednego z najgroźniejszych zjawisk naturalnych. Gdy nawiedzają wielkie miasta, ich skutki są szczególnie dramatyczne.
O godzinie 5:46, 17 stycznia 1995r. trzęsienie ziemi nawiedziło japońskie miasto Kobe. Domy legły w gruzach, drogi i mosty rozpadły się jakby zrobione były z dykty, szyny kolejowe powyginały się. Przewracające się budowle zniszczyły linie elektryczne, uszkodzeniu uległy przewody gazowe - wszystko to utrudniało ekipom ratowniczym dotarcie do ofiar katastrofy. Zginęło ponad 5300 osób, wiele zostało przysypanych przez gruzy, inni podnieśli śmierć w pożarach wywołanych przez trzęsienie.
Niezależnie od ofiar w ludziach, rachunek, jaki przyszło zapłacić za naprawę zniszczeń i ponowne postawienie miasta "na nogi" wynoósł ponad 100 miliardów dolarów. Specjaliści przewidywali wystąpienie silnego trzęsienia ziemi w Japoniii, ale pomylili się co do jego lokalizacji. Spodziewali się go raczej w stolicy kraju, Tokio.
Wstrząsy sprawiają, że grunt zachowuje się jak pokład statku na morzu . W zależności od siły trzęsienia Ziemi, podłoże może łagodnie falować lub gwałtownie unosić się w górę i w dół. Niekiedy fale sejsmiczne mogą powodować poziome przesuwanie się gruntu. Podczas trzęsienia ziemi w San Francisco w 1906r. obserwowano falowanie gruntu do wysokości 1m. Gdy ruchy uspokoiły sie, okzało się, że skrzydła uskoku San Andreas, wzdłuż którego nastąpiło trzęsienie, przemieściły się wzfględem siebie ponad 6 metrów.
Trzęsienie ziemi trwa na ogół nie dłużej niż kilka sekund, ale niektóre trwają minutę lub dłużej. Trzęsienie ziemi w San Francisco w 1906 r. trwało , np. 40 sekund, podczas gdy trzęsienie, które nawiedzało Alaskę 24 stycznia 1964 r. wstrząsało ziemią przez ponad 7 minut, z tego przez 3 minuty ze szczególnie niszczącą siłą.
Często głownemu wstrząsowi towarzyszą tzw. wstrząsy potomne, z których każdy kolejny jest słabszy od poprzedniego . Wstrząsy potomne powstają wskutek przemieszczania się mas skalnych, dopasowujących się do stanu nowej równowagi. Mogą one powodować katastrofalne zniszczenione centrum stolicy Meksyku w następstwie trzęsienia ziemi ocenionego w skali Mercaliiego na 11 stopni. Następnie wystapił wstrząs potomny. Oceniono go na 10 stopni, a obrócił on w ruinę jeszcze większą część miasta. Te dwa wstrząsy spowodowały śmierć około 10 000 ludzi i zniszczenie miasta.
W przeszłości, w celu okreslenia instesywności trzęsienia ziemi - wielkości wyzwalanej energii - sejsmolodzy stosowali skalę Richtera. Została ona tak nazwana od nazwiska amerykańskiego specjalisty Charlesa F. Richtera, który wprowadził ją w 1935 r. Ostatnio sejsmolodzy wolą posługiwać się skalą Mercalliego, która została zaproponowana przez włoskiego sejsmologa, Giuseppe Mercalliego w 1902 r.
Gdy następuje wstrząs., fale sejsmiczne rochodzą się od epicentrum - punktu na powierzchni ziemi, połozeonego prostopadle nad ogniskiem trzęsienia. Szybciej biegną fale podłużne P (primae). Rozchodzą się one w ten sam sposób, jak fale dźwiękowe, powodują drgania wzdłuż drogi fali. Nieco później docierają fale poprzeczne S (secundae). Wywołują one drgania skał prostopadłe do drogi fali. Trzeci typ fal nazwany został falami powierzchniowymi. Wywołują one falowanie gruntu i wzmagają zniszczenia podowane przez fale S.
Strefa trzęsienia ziemi
Chcąc zrozumieć przyczyny trzęsień ziemi naukowcy zawsze zaczynali od sporządzeniamapy obszaru, gdzie one zachodziły. Przemieszczenia kał wzdłuż uskoków występują w dowolnym miejscu, ale największe trzęsienia ziemi występują w określonych strefach. Trzęsienia ziemi towarzyszą zwłaszcza strefom wulkanicznym, takim jak "ogniowy pierścień" wokół Pacyfiku.
Gdy metody wykrywania i precyzyjnego lokalizowania trzęsień ziemi zostały udoskonalone, również mapy sejsmiczne stały się dokładniejsze. Uzyskano dzięki temu szczegółowy obraz aktywności sejsmicznej.
Sejsmologia tak naprawdę zaistniała w latach sześćdziesiątych, gdy pojawiła się możliwość wprowadzenia układu o zakazie prób jądrowych. Chcąc odpowiedzieć na pytanie, czy małe jądrowe wybuchy podziemne sa możliwe do wykrycia, naukowcy zainstalowali sieć stacji sejsmometrycznych i zaczęli " nasłuchiwać" wszelkich drgań, odbieranych przez aparaturę. Uzyskane mapy aktywności sejsmicznej ukazały , że trzęsieniea ziemi występują najczęsciej wxzdłuż grszbietów śródoceanicznych i rowów, wzdłuż uskoków i w otoczeniu młodych gór oraz wulkanów.
Te dane umocniły teorię, zgodnie z którą 100-kilometrow skorupa ziemska i górna część płaszcza podzielona jest na osiem głównych płyt - kier tektonicznych - które "pływają" po półpłynnej wewnętrznej warstwie Ziemi zwanej astenosferą. Stała aktywność tej strefy planety umożliwia ruch płyt. W zależności od wzajemnego ruchu, te płyty mogą rozsuwać się, zderzać lub też podsuwać jedną pod drugą.
Ruchy płyt
Chociaż proces przebiega stopniowo, ruch płyt rzadko jest stały. Przez długie okresy w ogóle się go nie obserwuje. Siła tarcia utrzymuje płyty w bezruchu. Kiedy naprężenia staje się większe niż wytrzymałość skał, następuje gwałtowne pęknięcie - trzęsienia ziemi - uruchamiające płyty.
Nikt nie potreafi przewidzieć sdokładnie, kiedy moze nastapić trzęsienie ziemi. Skrupulatnie opracowanie map i monitoring aktywności sejsmicznej umożliwiają naukowcom określenie stref zagrożenia i częstości występowania wstrząsów sejsmicznych. Kilka wielkich trzesień ziemi grzecznie zapowiedziało swoje nadejście w postaci serii drobnych wstrząsów , a rosyjscy badacze wskazali, ze zmiany ppredkości fal P przy niewielkich wstrząsach zwykle poprzedzają głowny wstrząs. Subtelne zmiany ukształtowania terenu i lokalne zmiany w rozkładzie ziemskiego pola magnetycznego również są traktowane jako możliwe zwiastuny trzęsień ziemi
Poszukiwanie sygnałów
Jednym ze wskaźników nadchodzącego trzęsienia ziemi jest obserwacja zachowania zwierząt. Przed trzesieniem ziemi psy zaczynają wyć, konie rozbiegają się, ptaki niespokojnie krążą wokół. W 1975 r. mieszkańcy jednego z miast chińskich zauważyli kilka sygnałów zbliżającego się trzęsienia, w tym dziwne zachowania zwierząt. opuścili swoje domy parę godzin przed wstrząsami.
W strefie zagrożonej trzęsieniami naukowcy obserwują też poziom wody w studniach. Bezpośrednio bowiem przed wystąpieniem ruchu podziemnych mas skalnych, dochodzi do uszkodzeń ich struktury krystalicznej, wskutek czego uwalniany jest do wody gaz - radon. Wzrost zawartości radonu w wodach studziennych alarmuje naukowców o możliwym zagrożeniu.
niekiedy przed wystąpieniem trzęsienia ziemi obserwuje się w powietrzu charakterystyczną poświatę; powodują ją najprawdopodobniej cząsteczki zjonizowanych gazów. Naukowcy odkrywali również, że przed trzęsieniem następuje ngły wzrost zawartości wodoru w strefie uskoku, ponad 10-krotny w stosunku do poziomu normalnego. Niestesty, tego typu zjawiska nie towarzyszą wszystkim trzęsieniom ziemi. Dlatego też naukowcy opracowali cały zestaw umożliwiających zdecydowanie bardziej precyzyjne przewidywanie wstrząsów.
Jedną z takich metod jest pomiar naprężeń w skałach wzdłuż lini uskoku. Te ogromne pęknięcia skorupy ziemskiej mogą ciągnąć się kilometrami na powierzchni lub w głębi skorupy ziemskiej. Przyrząd do pomiaru nachylań, przypominającacy stolarską poziomicę, określa pionowe ruchuy powierzchni ziemi. inny, w postaci drutów rozpiętych w poprzek uskoku, umożliwia pomiar przemieszczęń poziomowych.
Czujnik wstrząsów
Sejsmometry dostarczają najbardziej precyzyjnych danych o przeidywanym trzęsieniu ziemi. Te bardzo czułe instrumenty mogą wykryć nawet najmniejsze drgania skorupy ziemskiej. Sejsmometr przetwarza te drgania na sygnał elektryczny, który z kolei może być zapisany na papierze. Dzięki temu sejsmolodzy mogą śledzić natychmiast każde gwałtowne rozładowanie napięć w skałach skorupy ziemskiej.
Inna z technik monitoringu ruchów powierzchni ziemi polega na wysyłaniu sygnałów poprzez satelitę do innych staci odbiorczych. Sieć satelitów i stacji naziemnych umożliwia naukowcom ocenę, czy zachodzi zmiana wzajemnnego położenia stacji.
Ograniczenie zanieszyszczeń
Chociaż żadna z tych metod nie gwarantuje skutecznej prognozy, ułatwaiają one bardzo zrozumienie natury trzesień ziemi. Naukowcy bowiem poszukują także sposobów zmniejszenia skutów trzęsień. Niektórzy są przekonani, że możliwe jest rozładowanie naprężeń w skałach grożących silnym trzęsieniem ziemi za pomocą serii małych wstrząsów wywołanych sztucznymi wybbuchami. Na pewnych terenach male wstrząsy można sprowokować przez wprowadzenie cieczy w strefę uskoków. Wpompowanie płynnych zanieszyszczeń do głębokich otworów koło Denver, Colorado, wywołało drobne wstrząsy na spokojnym dotychczas obszarze. Wynika z tego, że narastające naprężenia wzdłuż uskoków, takich jak na przykład San Andreasw Kalifornii, mogą być rozładowane na drodze serii kontrolowanych , sztucznie wywoływanych małych trzesień ziemi.
Idealnym, najskuteczniejszym sposobem zapobiezenia ofiarom w następstwie trzęsienia ziemi byłaby ewakuacja wszystkich mieszkańców stref sejsmicznych. Nie jest to możliwe, zwłaszcza wobec tak gwałtownie postępującego wzrostu zaludnienia. Wręcz przeciwnie, ocenia się, że w 2035r. ponad 600 milionów ludzi będzie mieszkiwało w wielkich miastach, położonych w odbrębie strefy sejsmicznej.
Architekci amerykańscy i japońscy usilnie prowadzzą badania nad sejsmoodpornymi budynkami. Okazało się bowiem, że odpadnie elementów dekoracyjnych jest głównym sprawcą śmierci ludzi podczas występujących trzęsień ziemi. Aby temu zapobiecc, budynki muszą być projektowane bez jakichkolwiek ozdób, a także pozbawione kominków. Domy mieszkalne i biurowce należy wznosić na specjalnych fundamentach, które uniemozliwiają lub w znacznym stopniu ograniczą kołysanie budowli.
Jak powstaje trzęsienie ziemi
Trzęsienie ziemi rodzi się zwykle głęboko pod skorupką ziemska. Zewnętrzną powłokę Ziemi tworzą ruchome płyty. Najgroźniejsze trzęsienia powstają wewnątrz Ziemi wzdłuż krawędzi tych płyt Ruch płyt nie przebiega spokojnie i stopniowo. Przeciwnie, wzdłuż krawędzi, aż do momentu pęknięcia i przemieszczenia się płyt, gromadzą się silne naprężenia. Rozładowanie następuje w postaci wstrząsów o różnej intensywności.
Skutki trzęsienia ziemi zależą od siły wstrząsów, głębokości, na której powstają, oraz od rodzaju skał na powierzchni ziemi. Grunt może pękać, unosić się i zapadać. W obszarach górzystych mogą powstać lawiny i osuwiska, nawet na łagondych stoki gliniaste gleby mogą zacząć pełznąć na podobieństwo płynnej lawy. Słabo związane osady mogą wskutek gwałtownych wstrząsów przekształcić się w kurzawkę. Tak było podczas trzęsienia ziemi w Alasce w 1964 r.
Podmorskie trzęsienia ziemi
Gdy ognisko trzęsienia ziemi znajduje się pod dnem, morza, powstają ogromne fale, zwane tsunami. Na samym oceanie te fale są słabo zauważalne, hociaż przemieszczają się z prędkością do 790 km//h. Gdy zbliżają sie do płaskich wybrzeży ich prędkość maleje, natomiast rośnie ich wysokość. Gdy tsunami dociera do wybrzeża, morze cofa się , po czym wraca w postaci serii ogromnych fal.
Atakując amałe zatoki, tsunami spiętrza się do wysokości 20 m, zmiatając wsyzystko na swojej drodze. Podczas trzęsienia ziemi, które w 17755 r. dotknęło Lizbonę, na miasto runęły fale o wysokości 17 metrów. Kolejne wstrząsy spowodowały osuwiska i pożary. Trzy czwarte miasta legło w gruzach a 60 000 ludzi straciło życie.
Chociaż naprawdę katastrofalne trzęsienia ziemi zdarzają się rzadko. ziemia drży nieustannie. specjalności od trzęsień ziemi, zwani sejsmologiami, rejestrują każdego roku 500 000 wstrząsów - w przybliżeniu można by powiedzieć, że trzęsienia ziemi zdarza się co minutę. Przeważjąca większość tych wstrząsów pozosałaby nie zauważona, gdyby nie sejsmolodzy i ich niezwykle wrażliwe czujniki - sejsmometry.
Potęga sił przyrody
Trzęsienie ziemi należy do najbardziej niszczących zjawisk naturalnych na Ziemi. Jego siła może 10 000 razy przewyższyć siłę bomby atomowej, zrzuconej na Hiroszimę w 1945 r.
Ten 500-metrowy fragment estakady w Kobe runął podczas trzęsienia Ziemi w 1995r. Była ona zbudowana jeszcze przed wprowadzeniem w życie rygorystycznych zaleceń budowlanych przyjętych w 1971r.
W 1989r. trzęsienie ziemi spowodowało poważne zniszczenia w San Francisco, gdyż wskutek wstrząsu zsunęły się z fundamentów stare drewniane domy wzniesione na wysypisku
Trzesięnie ziemi, które dotkneło Anchorage , stolicę Alaski w marcu 1964 r. było jednym z najsilniejszych w dziejach; spowodowało zniszczenia oceaniane na miliony dolarów. Większosć szkód wywołała kurzawka, typowa dla tego typu gruntów.
San Francisco nawiedziały dwa silne trzęsienia ziemi. Ta wyrwa na nawierzchni mostu, która powstała w czasie trzęsienia w 1989 r. , była wystarczająco duża, by samochody zsunęły się do wody.
Podczas trzęsień ziemi często wybuchają pożary. Jeżeli zostają zniszczone wodociągi, pożary mogą rozprzestrzeniać się przez kilka dni, zwiększając zniszczenia i liczbę ofiar.
Wiele budynków, wznoszonych w strefach sejsmicznych, projektuje się wg technologii sejsmoodpornej. Po trzęsieniu ziemi w 1985 r. w Mexico City, niektóre konstrukcje, jak ten wieżowiec, pozsostały nietknięte.
Znaczna część spośród 25 000 ofiar trzęsienia ziemi w Armenii w 1988 r. zginęła zasypana pod gruzami. jeszcze po tygodniu ratownikom udawało się wydobyć tych którzy przeżyli.
Skala Mercalliego
Skala Mercalliego, nazwana tak od nazwiska włoskiego sejsmologa, Giuseppe Mercalliego, pozwala szanować skutki trzęsienia ziemi. wyróżnia ona 12 różnych poziomów zaburzeń.
Na przykład:
Stopień 2: Nieznaczne drgania. Lekkie kołysanie się zawieszonych przedmiotów.
Stopień 5: Drgania dość mocne. Skutki są wyraźnie odczuwane, płyny wylewają się z naczyń, wypadają szyby z okien.
Stopień 7: wstrząsy bardzo silne. Walą się kominy, pękają ściany i odpadają tynki.
Stopień 8: Zniszczenia. Słabsze konstrukcje, pomniki, ściany zostają zburzone.
Stopień 10: Klęska. Wiele budynków lęgło w gruzach grunt popękał. Możliwość osuwisk i tsunami.
stopień 12: Katastrofa. Wielkie zniszczenia i odkształcenia terenu. . Ziemia jest bardzo pofalowana na znacznym obszarze. Mniejsze przedmioty "fruwają".
Krawędż płyt
Chociaż trzęsienia ziemi moga się zdarzyć w każdym niemal miejscu kuli zimekskiej, najczęstszej są w pobliżu krawędzi płyt. Jednym z najsłynniejszych takich miejsc jest uskok San Andreas, który przebiega wzdłuż zachodniego wybrzeża USA i odpowiada za trzesienie ziemi w Kalifornii. Linie licznych uskoków przebiegają przez obszar Chin i Japonii. Kobe, na przykład, leży nad uskokiem Nojima.
Uskok
Uskok to strefa potężnego pęknięcia w podłożu. Może ona ciągnąć się kilometrami w głębi ziemi lub na powierzchni. Trzęsienie ziemi zachodzi, gdy skały przemieszczają się w strefie uskoku wskutek nacisku zderzających się płyt litosfery.
Trzęsienie Ziemi
-W miastach narażonych na trzęsienie ziemi, takich jak San Francisco i Tokio, regularne ćwiczenia mieszkańców gwarantują, że każdy wie jak się zachować podczas katastrofy.
-Dzieci są zachęcane do tego, aby miały przy swoich łóżkach latarkę i parę mocnych butów, tak więc jeśli trzęsienie ziemi zaskoczy je w nocy,będą mogły odnaleźć drogę ratunku.
-Z powodu zagrożenia przez odpadające leementy architektoniczne, doradza się mieszkańcom pozostanie w domach, gdzie mogą uktyć się pod solidnymi meblami lub w drzwiach, abuy unikać spadających fragmentów ścian. Ściany z otworami drzwiowymi należą do najmocniejszych fragmentów mieszkań i zazwyczaj nie ulegają zniszczeniu.
-Natychmiast muszą być wyłączone wszelkie źródła ognia, aby w razie uszkodzenia przewodów gazowych uniknąć groźby wybuchu.
Sejsmometr
Sejsmometr jest urządzeniem przeznaczonym do zapisu fal sejsmicznych. Składa się z ciężarka zawieszonego na sprężynie i mechanizmu zegarowego sterującego bębnem. Obudowa przyrządu zamocowana jest do podłoża. Fale sejsmiczne, wywołane wstrząsem, powodują ruchy horyzontalne, które wprawiają w ruch obudowę. Rysik, umocowany do wahadełka naśladuje ruchy podłoża, znaczy znaczy ślad na obrotowym bębnie. Tak powstaje sejsmogram.
O godzinie 5:46, 17 stycznia 1995r. trzęsienie ziemi nawiedziło japońskie miasto Kobe. Domy legły w gruzach, drogi i mosty rozpadły się jakby zrobione były z dykty, szyny kolejowe powyginały się. Przewracające się budowle zniszczyły linie elektryczne, uszkodzeniu uległy przewody gazowe - wszystko to utrudniało ekipom ratowniczym dotarcie do ofiar katastrofy. Zginęło ponad 5300 osób, wiele zostało przysypanych przez gruzy, inni podnieśli śmierć w pożarach wywołanych przez trzęsienie.
Niezależnie od ofiar w ludziach, rachunek, jaki przyszło zapłacić za naprawę zniszczeń i ponowne postawienie miasta "na nogi" wynoósł ponad 100 miliardów dolarów. Specjaliści przewidywali wystąpienie silnego trzęsienia ziemi w Japoniii, ale pomylili się co do jego lokalizacji. Spodziewali się go raczej w stolicy kraju, Tokio.
Wstrząsy sprawiają, że grunt zachowuje się jak pokład statku na morzu . W zależności od siły trzęsienia Ziemi, podłoże może łagodnie falować lub gwałtownie unosić się w górę i w dół. Niekiedy fale sejsmiczne mogą powodować poziome przesuwanie się gruntu. Podczas trzęsienia ziemi w San Francisco w 1906r. obserwowano falowanie gruntu do wysokości 1m. Gdy ruchy uspokoiły sie, okzało się, że skrzydła uskoku San Andreas, wzdłuż którego nastąpiło trzęsienie, przemieściły się wzfględem siebie ponad 6 metrów.
Trzęsienie ziemi trwa na ogół nie dłużej niż kilka sekund, ale niektóre trwają minutę lub dłużej. Trzęsienie ziemi w San Francisco w 1906 r. trwało , np. 40 sekund, podczas gdy trzęsienie, które nawiedzało Alaskę 24 stycznia 1964 r. wstrząsało ziemią przez ponad 7 minut, z tego przez 3 minuty ze szczególnie niszczącą siłą.
Często głownemu wstrząsowi towarzyszą tzw. wstrząsy potomne, z których każdy kolejny jest słabszy od poprzedniego . Wstrząsy potomne powstają wskutek przemieszczania się mas skalnych, dopasowujących się do stanu nowej równowagi. Mogą one powodować katastrofalne zniszczenione centrum stolicy Meksyku w następstwie trzęsienia ziemi ocenionego w skali Mercaliiego na 11 stopni. Następnie wystapił wstrząs potomny. Oceniono go na 10 stopni, a obrócił on w ruinę jeszcze większą część miasta. Te dwa wstrząsy spowodowały śmierć około 10 000 ludzi i zniszczenie miasta.
W przeszłości, w celu okreslenia instesywności trzęsienia ziemi - wielkości wyzwalanej energii - sejsmolodzy stosowali skalę Richtera. Została ona tak nazwana od nazwiska amerykańskiego specjalisty Charlesa F. Richtera, który wprowadził ją w 1935 r. Ostatnio sejsmolodzy wolą posługiwać się skalą Mercalliego, która została zaproponowana przez włoskiego sejsmologa, Giuseppe Mercalliego w 1902 r.
Gdy następuje wstrząs., fale sejsmiczne rochodzą się od epicentrum - punktu na powierzchni ziemi, połozeonego prostopadle nad ogniskiem trzęsienia. Szybciej biegną fale podłużne P (primae). Rozchodzą się one w ten sam sposób, jak fale dźwiękowe, powodują drgania wzdłuż drogi fali. Nieco później docierają fale poprzeczne S (secundae). Wywołują one drgania skał prostopadłe do drogi fali. Trzeci typ fal nazwany został falami powierzchniowymi. Wywołują one falowanie gruntu i wzmagają zniszczenia podowane przez fale S.
Strefa trzęsienia ziemi
Chcąc zrozumieć przyczyny trzęsień ziemi naukowcy zawsze zaczynali od sporządzeniamapy obszaru, gdzie one zachodziły. Przemieszczenia kał wzdłuż uskoków występują w dowolnym miejscu, ale największe trzęsienia ziemi występują w określonych strefach. Trzęsienia ziemi towarzyszą zwłaszcza strefom wulkanicznym, takim jak "ogniowy pierścień" wokół Pacyfiku.
Gdy metody wykrywania i precyzyjnego lokalizowania trzęsień ziemi zostały udoskonalone, również mapy sejsmiczne stały się dokładniejsze. Uzyskano dzięki temu szczegółowy obraz aktywności sejsmicznej.
Sejsmologia tak naprawdę zaistniała w latach sześćdziesiątych, gdy pojawiła się możliwość wprowadzenia układu o zakazie prób jądrowych. Chcąc odpowiedzieć na pytanie, czy małe jądrowe wybuchy podziemne sa możliwe do wykrycia, naukowcy zainstalowali sieć stacji sejsmometrycznych i zaczęli " nasłuchiwać" wszelkich drgań, odbieranych przez aparaturę. Uzyskane mapy aktywności sejsmicznej ukazały , że trzęsieniea ziemi występują najczęsciej wxzdłuż grszbietów śródoceanicznych i rowów, wzdłuż uskoków i w otoczeniu młodych gór oraz wulkanów.
Te dane umocniły teorię, zgodnie z którą 100-kilometrow skorupa ziemska i górna część płaszcza podzielona jest na osiem głównych płyt - kier tektonicznych - które "pływają" po półpłynnej wewnętrznej warstwie Ziemi zwanej astenosferą. Stała aktywność tej strefy planety umożliwia ruch płyt. W zależności od wzajemnego ruchu, te płyty mogą rozsuwać się, zderzać lub też podsuwać jedną pod drugą.
Ruchy płyt
Chociaż proces przebiega stopniowo, ruch płyt rzadko jest stały. Przez długie okresy w ogóle się go nie obserwuje. Siła tarcia utrzymuje płyty w bezruchu. Kiedy naprężenia staje się większe niż wytrzymałość skał, następuje gwałtowne pęknięcie - trzęsienia ziemi - uruchamiające płyty.
Nikt nie potreafi przewidzieć sdokładnie, kiedy moze nastapić trzęsienie ziemi. Skrupulatnie opracowanie map i monitoring aktywności sejsmicznej umożliwiają naukowcom określenie stref zagrożenia i częstości występowania wstrząsów sejsmicznych. Kilka wielkich trzesień ziemi grzecznie zapowiedziało swoje nadejście w postaci serii drobnych wstrząsów , a rosyjscy badacze wskazali, ze zmiany ppredkości fal P przy niewielkich wstrząsach zwykle poprzedzają głowny wstrząs. Subtelne zmiany ukształtowania terenu i lokalne zmiany w rozkładzie ziemskiego pola magnetycznego również są traktowane jako możliwe zwiastuny trzęsień ziemi
Poszukiwanie sygnałów
Jednym ze wskaźników nadchodzącego trzęsienia ziemi jest obserwacja zachowania zwierząt. Przed trzesieniem ziemi psy zaczynają wyć, konie rozbiegają się, ptaki niespokojnie krążą wokół. W 1975 r. mieszkańcy jednego z miast chińskich zauważyli kilka sygnałów zbliżającego się trzęsienia, w tym dziwne zachowania zwierząt. opuścili swoje domy parę godzin przed wstrząsami.
W strefie zagrożonej trzęsieniami naukowcy obserwują też poziom wody w studniach. Bezpośrednio bowiem przed wystąpieniem ruchu podziemnych mas skalnych, dochodzi do uszkodzeń ich struktury krystalicznej, wskutek czego uwalniany jest do wody gaz - radon. Wzrost zawartości radonu w wodach studziennych alarmuje naukowców o możliwym zagrożeniu.
niekiedy przed wystąpieniem trzęsienia ziemi obserwuje się w powietrzu charakterystyczną poświatę; powodują ją najprawdopodobniej cząsteczki zjonizowanych gazów. Naukowcy odkrywali również, że przed trzęsieniem następuje ngły wzrost zawartości wodoru w strefie uskoku, ponad 10-krotny w stosunku do poziomu normalnego. Niestesty, tego typu zjawiska nie towarzyszą wszystkim trzęsieniom ziemi. Dlatego też naukowcy opracowali cały zestaw umożliwiających zdecydowanie bardziej precyzyjne przewidywanie wstrząsów.
Jedną z takich metod jest pomiar naprężeń w skałach wzdłuż lini uskoku. Te ogromne pęknięcia skorupy ziemskiej mogą ciągnąć się kilometrami na powierzchni lub w głębi skorupy ziemskiej. Przyrząd do pomiaru nachylań, przypominającacy stolarską poziomicę, określa pionowe ruchuy powierzchni ziemi. inny, w postaci drutów rozpiętych w poprzek uskoku, umożliwia pomiar przemieszczęń poziomowych.
Czujnik wstrząsów
Sejsmometry dostarczają najbardziej precyzyjnych danych o przeidywanym trzęsieniu ziemi. Te bardzo czułe instrumenty mogą wykryć nawet najmniejsze drgania skorupy ziemskiej. Sejsmometr przetwarza te drgania na sygnał elektryczny, który z kolei może być zapisany na papierze. Dzięki temu sejsmolodzy mogą śledzić natychmiast każde gwałtowne rozładowanie napięć w skałach skorupy ziemskiej.
Inna z technik monitoringu ruchów powierzchni ziemi polega na wysyłaniu sygnałów poprzez satelitę do innych staci odbiorczych. Sieć satelitów i stacji naziemnych umożliwia naukowcom ocenę, czy zachodzi zmiana wzajemnnego położenia stacji.
Ograniczenie zanieszyszczeń
Chociaż żadna z tych metod nie gwarantuje skutecznej prognozy, ułatwaiają one bardzo zrozumienie natury trzesień ziemi. Naukowcy bowiem poszukują także sposobów zmniejszenia skutów trzęsień. Niektórzy są przekonani, że możliwe jest rozładowanie naprężeń w skałach grożących silnym trzęsieniem ziemi za pomocą serii małych wstrząsów wywołanych sztucznymi wybbuchami. Na pewnych terenach male wstrząsy można sprowokować przez wprowadzenie cieczy w strefę uskoków. Wpompowanie płynnych zanieszyszczeń do głębokich otworów koło Denver, Colorado, wywołało drobne wstrząsy na spokojnym dotychczas obszarze. Wynika z tego, że narastające naprężenia wzdłuż uskoków, takich jak na przykład San Andreasw Kalifornii, mogą być rozładowane na drodze serii kontrolowanych , sztucznie wywoływanych małych trzesień ziemi.
Idealnym, najskuteczniejszym sposobem zapobiezenia ofiarom w następstwie trzęsienia ziemi byłaby ewakuacja wszystkich mieszkańców stref sejsmicznych. Nie jest to możliwe, zwłaszcza wobec tak gwałtownie postępującego wzrostu zaludnienia. Wręcz przeciwnie, ocenia się, że w 2035r. ponad 600 milionów ludzi będzie mieszkiwało w wielkich miastach, położonych w odbrębie strefy sejsmicznej.
Architekci amerykańscy i japońscy usilnie prowadzzą badania nad sejsmoodpornymi budynkami. Okazało się bowiem, że odpadnie elementów dekoracyjnych jest głównym sprawcą śmierci ludzi podczas występujących trzęsień ziemi. Aby temu zapobiecc, budynki muszą być projektowane bez jakichkolwiek ozdób, a także pozbawione kominków. Domy mieszkalne i biurowce należy wznosić na specjalnych fundamentach, które uniemozliwiają lub w znacznym stopniu ograniczą kołysanie budowli.
Jak powstaje trzęsienie ziemi
Trzęsienie ziemi rodzi się zwykle głęboko pod skorupką ziemska. Zewnętrzną powłokę Ziemi tworzą ruchome płyty. Najgroźniejsze trzęsienia powstają wewnątrz Ziemi wzdłuż krawędzi tych płyt Ruch płyt nie przebiega spokojnie i stopniowo. Przeciwnie, wzdłuż krawędzi, aż do momentu pęknięcia i przemieszczenia się płyt, gromadzą się silne naprężenia. Rozładowanie następuje w postaci wstrząsów o różnej intensywności.
Skutki trzęsienia ziemi zależą od siły wstrząsów, głębokości, na której powstają, oraz od rodzaju skał na powierzchni ziemi. Grunt może pękać, unosić się i zapadać. W obszarach górzystych mogą powstać lawiny i osuwiska, nawet na łagondych stoki gliniaste gleby mogą zacząć pełznąć na podobieństwo płynnej lawy. Słabo związane osady mogą wskutek gwałtownych wstrząsów przekształcić się w kurzawkę. Tak było podczas trzęsienia ziemi w Alasce w 1964 r.
Podmorskie trzęsienia ziemi
Gdy ognisko trzęsienia ziemi znajduje się pod dnem, morza, powstają ogromne fale, zwane tsunami. Na samym oceanie te fale są słabo zauważalne, hociaż przemieszczają się z prędkością do 790 km//h. Gdy zbliżają sie do płaskich wybrzeży ich prędkość maleje, natomiast rośnie ich wysokość. Gdy tsunami dociera do wybrzeża, morze cofa się , po czym wraca w postaci serii ogromnych fal.
Atakując amałe zatoki, tsunami spiętrza się do wysokości 20 m, zmiatając wsyzystko na swojej drodze. Podczas trzęsienia ziemi, które w 17755 r. dotknęło Lizbonę, na miasto runęły fale o wysokości 17 metrów. Kolejne wstrząsy spowodowały osuwiska i pożary. Trzy czwarte miasta legło w gruzach a 60 000 ludzi straciło życie.
Chociaż naprawdę katastrofalne trzęsienia ziemi zdarzają się rzadko. ziemia drży nieustannie. specjalności od trzęsień ziemi, zwani sejsmologiami, rejestrują każdego roku 500 000 wstrząsów - w przybliżeniu można by powiedzieć, że trzęsienia ziemi zdarza się co minutę. Przeważjąca większość tych wstrząsów pozosałaby nie zauważona, gdyby nie sejsmolodzy i ich niezwykle wrażliwe czujniki - sejsmometry.
Potęga sił przyrody
Trzęsienie ziemi należy do najbardziej niszczących zjawisk naturalnych na Ziemi. Jego siła może 10 000 razy przewyższyć siłę bomby atomowej, zrzuconej na Hiroszimę w 1945 r.
Ten 500-metrowy fragment estakady w Kobe runął podczas trzęsienia Ziemi w 1995r. Była ona zbudowana jeszcze przed wprowadzeniem w życie rygorystycznych zaleceń budowlanych przyjętych w 1971r.
W 1989r. trzęsienie ziemi spowodowało poważne zniszczenia w San Francisco, gdyż wskutek wstrząsu zsunęły się z fundamentów stare drewniane domy wzniesione na wysypisku
Trzesięnie ziemi, które dotkneło Anchorage , stolicę Alaski w marcu 1964 r. było jednym z najsilniejszych w dziejach; spowodowało zniszczenia oceaniane na miliony dolarów. Większosć szkód wywołała kurzawka, typowa dla tego typu gruntów.
San Francisco nawiedziały dwa silne trzęsienia ziemi. Ta wyrwa na nawierzchni mostu, która powstała w czasie trzęsienia w 1989 r. , była wystarczająco duża, by samochody zsunęły się do wody.
Podczas trzęsień ziemi często wybuchają pożary. Jeżeli zostają zniszczone wodociągi, pożary mogą rozprzestrzeniać się przez kilka dni, zwiększając zniszczenia i liczbę ofiar.
Wiele budynków, wznoszonych w strefach sejsmicznych, projektuje się wg technologii sejsmoodpornej. Po trzęsieniu ziemi w 1985 r. w Mexico City, niektóre konstrukcje, jak ten wieżowiec, pozsostały nietknięte.
Znaczna część spośród 25 000 ofiar trzęsienia ziemi w Armenii w 1988 r. zginęła zasypana pod gruzami. jeszcze po tygodniu ratownikom udawało się wydobyć tych którzy przeżyli.
Skala Mercalliego
Skala Mercalliego, nazwana tak od nazwiska włoskiego sejsmologa, Giuseppe Mercalliego, pozwala szanować skutki trzęsienia ziemi. wyróżnia ona 12 różnych poziomów zaburzeń.
Na przykład:
Stopień 2: Nieznaczne drgania. Lekkie kołysanie się zawieszonych przedmiotów.
Stopień 5: Drgania dość mocne. Skutki są wyraźnie odczuwane, płyny wylewają się z naczyń, wypadają szyby z okien.
Stopień 7: wstrząsy bardzo silne. Walą się kominy, pękają ściany i odpadają tynki.
Stopień 8: Zniszczenia. Słabsze konstrukcje, pomniki, ściany zostają zburzone.
Stopień 10: Klęska. Wiele budynków lęgło w gruzach grunt popękał. Możliwość osuwisk i tsunami.
stopień 12: Katastrofa. Wielkie zniszczenia i odkształcenia terenu. . Ziemia jest bardzo pofalowana na znacznym obszarze. Mniejsze przedmioty "fruwają".
Krawędż płyt
Chociaż trzęsienia ziemi moga się zdarzyć w każdym niemal miejscu kuli zimekskiej, najczęstszej są w pobliżu krawędzi płyt. Jednym z najsłynniejszych takich miejsc jest uskok San Andreas, który przebiega wzdłuż zachodniego wybrzeża USA i odpowiada za trzesienie ziemi w Kalifornii. Linie licznych uskoków przebiegają przez obszar Chin i Japonii. Kobe, na przykład, leży nad uskokiem Nojima.
Uskok
Uskok to strefa potężnego pęknięcia w podłożu. Może ona ciągnąć się kilometrami w głębi ziemi lub na powierzchni. Trzęsienie ziemi zachodzi, gdy skały przemieszczają się w strefie uskoku wskutek nacisku zderzających się płyt litosfery.
-W miastach narażonych na trzęsienie ziemi, takich jak San Francisco i Tokio, regularne ćwiczenia mieszkańców gwarantują, że każdy wie jak się zachować podczas katastrofy.
-Dzieci są zachęcane do tego, aby miały przy swoich łóżkach latarkę i parę mocnych butów, tak więc jeśli trzęsienie ziemi zaskoczy je w nocy,będą mogły odnaleźć drogę ratunku.
-Z powodu zagrożenia przez odpadające leementy architektoniczne, doradza się mieszkańcom pozostanie w domach, gdzie mogą uktyć się pod solidnymi meblami lub w drzwiach, abuy unikać spadających fragmentów ścian. Ściany z otworami drzwiowymi należą do najmocniejszych fragmentów mieszkań i zazwyczaj nie ulegają zniszczeniu.
-Natychmiast muszą być wyłączone wszelkie źródła ognia, aby w razie uszkodzenia przewodów gazowych uniknąć groźby wybuchu.
Sejsmometr
Sejsmometr jest urządzeniem przeznaczonym do zapisu fal sejsmicznych. Składa się z ciężarka zawieszonego na sprężynie i mechanizmu zegarowego sterującego bębnem. Obudowa przyrządu zamocowana jest do podłoża. Fale sejsmiczne, wywołane wstrząsem, powodują ruchy horyzontalne, które wprawiają w ruch obudowę. Rysik, umocowany do wahadełka naśladuje ruchy podłoża, znaczy znaczy ślad na obrotowym bębnie. Tak powstaje sejsmogram.
Komentarze
Prześlij komentarz