Землетру́си (ст.-укр., розм. трусНімчук В. В. Давньоруська спадщина в лексиці української мови / АН України, Інститут української мови. — Київ: Наукова думка, 1992. — С. 142. — 412 с. — ISBN 5-12-000639-6., ; ) короткотривалі, раптові струси земної кори, викликані перемінним переміщенням мас гірських порід у надрах Землі, чому сприяє порушення розтяжності осередку гірських порід і виникнення сейсмічних хвиль. У землетрусів є осередок (гіпоцентр) та епіцентр землетрусу. Під час сильних землетрусів, на поверхні Землі часто виникають щілини, скиди, зсуви, цунамі; часом землетруси спричинюють великі руйнування (наприклад, 1988 року у Вірменії). Землетруси оцінюють за 12 бальною системою. Від 1 до 5 балів — майже не чутний землетрус, від 5 до 7 балів — на верхніх поверхах багатоповерхівок гойдаються люстри, від 7 до 9 балів — по стінах будинків виникають тріщини, від 9 до 12 балів — будинки руйнуються.
Серед усіх стихійних лих, за даними ЮНЕСКО, землетруси займають перше місце у світі за заподіяною економічною шкодою і кількістю загиблих.
Класифікація Залежно від причин і місця виникнення, землетруси поділяються на: тектонічні — обумовлені тектонічними силами земної кори. Вони і становлять переважну більшість землетрусів і характеризуються широкими площами та великою силою (високою бальністю); вулканічні — пов'язані з виверженням вулканів. Вони мають локальне поширення, але іноді досить велику силу; обвальні — породжені падінням великих масивів гірських порід. Такі землетруси характеризуються локальним характером і порівняно невеликою силою; моретруси; техногенні або антропогенні — пов'язані з діяльністю людини (заповнення водосховищ, гірничі роботи, підземні вибухи тощо).
Природа землетрусу
Виникнення землетрусів пов'язують переважно з тектонічними процесами, які розпочалися ще під час епохи катархею, тобто понад 4 мільярдів років тому, одразу після народження ЗемліEarth's plate tectonics fired up hundreds of millions of years earlier than we thought, ancient crystals reveal. // By Stephanie Pappas. 28.07.2024Активність тектонічних плит Землі почалася на сотні мільйонів років раніше, ніж вважалося. 29.07.2024, 14:46. Земна кора з підстильним шаром верхньої мантії (літосфера) розділена на жорсткі блоки — тектонічні плити. Залежно від відносного руху плити або піднімають одна одну (як і при торосінні льодяних глиб), або розсовують краї стикання. У місцях їх зчленування виникає підвищене напруження, під дією якого й відбувається землетрус. Під час землетрусу відбувається швидке, раптове вивільнення потенційної пружної енергії у відносно локалізованій частині Землі. У товщі земних надр відбувається руйнування та розривання суцільності гірських порід, яке досягає в окремих випадках сотні кілометрів. Частина вивільненої енергії переходить у пружні коливання — сейсмічні хвилі, які, досягаючи земної поверхні, викликають коливання ґрунту, зокрема й руйнівні. Найінтенсивнішими та небезпечними для будівель є поздовжні і поперечні сейсмічні хвилі. Зміщення частинок у поздовжніх хвилях відбувається в напрямку їх поширення, перемінно стискуючи та розтягуючи речовину гірських порід. Поперечні хвилі здійснюють зсувні коливання упоперек свого руху. Поздовжні хвилі поширюються зі швидкістю 4…8 км/с, поперечні — 3…4,6 км/с, тому поздовжні хвилі завжди досягають поверхні Землі раніше поперечних.
Ділянку, де виникає процес руйнування та випромінювання сейсмічної енергії, називають вогнищем, або гіпоцентровою ділянкою. Початкова точка руйнування (розпорювання розриву) — гіпоцентр, його проєкція на земну поверхню — епіцентр. Більшість вогнищ землетрусів знаходяться у межах земної кори та верхній мантії Землі на глибині 2…70 км (поверхневі землетруси). На них припадає близько 75 % всієї виділеної сейсмічної енергії. Найглибші землетруси зареєстровано на глибині 700 км у Охотському морі, а також у районі западини Тонґа-Кермадек та Індонезії.
Землетруси характеризують часом виникнення, географічними координатами епіцентру (широтою та довготою), глибиною вогнища, виділеною енергією та сейсмічним впливом (інтенсивністю) на поверхні Землі.
Здебільшого сильні землетруси (магнітудою понад 5,5) оконтурюють великі літосферні блоки, утворюючи так звані сейсмічні пояси. Найактивнішими є Тихоокеанський і Середземноморсько-Трансазійський. У Тихоокеанському поясі виділяється близько 80 % всієї сейсмічної енергії Землі. Щорічно на Землі відбувається близько 1 млн землетрусів з них 100 землетрусів з магнітудою ≥ 6 і понад 12 з магнітудою ≥ 7, частина з яких призводить до великих руйнувань та людських жертв. Щодоби в світі, в середньому, виникає понад тисячу землетрусів, зокрема, саме так і сталося, наприклад, 6 лютого 2023 року, коли за добу відбулося більше 1000 землетрусів, з яких 539 — магнітудою понад 3,0 балаУ світі за останню добу сталося понад 1000 землетрусів: де найпотужніший (мапа). // Автор: Катерина Кузнєцова. 07.02.2023, 13:55.
В червні 2023 року, вчені з проєкту CREDO Інституту ядерної фізики Польської академії наук у Кракові опублікували результати дослідження, в якому довели зв'язок між глобальною сейсмічною активністю і змінами космічного випромінюванняObservation of large scale precursor correlations between cosmic rays and earthquakes with a periodicity similar to the solar cycle. // P. Homola, V. Marchenko, A. Napolitano, R. Damian, R. Guzik et al. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics Volume 247, June 2023, 106068. У рамках свого дослідження команда вчених проаналізувала дані про космічне випромінювання з двох станцій — Нейтронного монітора (зібрані за останні 50 років) і обсерваторії П'єра Оже (зібрані з 2005 року). Статистичний аналіз показав явний зв'язок між змінами інтенсивності вторинного космічного випромінювання та загальною кількістю землетрусів з магнітудою чотири і вище за розглянутий період. Разом з тим вчені припускають, що виявлені зв'язки можуть бути спричинені фактором, що перебуває за межами Сонячної системиДопоможе космос. Польські вчені знайшли спосіб передбачити землетруси. 20.06.2023, 13:27.
Найсильніші землетруси з початку XX століття
+ Таблиця найсильніших землетрусів з початку ХХ століття Місце Дата Сила Координати 1. Чилі 22 травня 1960 9,5 −38,24/-73,05 2. Аляска 28 березня 1964 9,2 61,02/-147,65 3. Суматра 26 грудня 2004 9,1 3,30/95,78 4. Камчатка 4 листопада 1952 9,0 52,76/160,06 5. Японія 11 березня 2011 8,9 38,32/142,37 6. Еквадор 31 січня 1906 8,8 1,0/-81,5 7. Аляска 13 жовтня 1963 8,7 51,21/-178,50 8. Суматра 28 березня 2005 8,6 2,08/97,01 9. Аляска 4 лютого 1965 8,6 51,56/-175,39 10. Ассам 15 серпня 1950 8,6 28,5/96,5
Поширення та історія
Землетруси захоплюють великі території і характеризуються: руйнуванням будівель і споруд, під уламки яких потрапляють люди; виникненням масових пожеж і виробничих аварій; затопленням населених пунктів і цілих районів; отруєнням газами при вулканічних виверженнях; ураженням людей і руйнуванням будівель уламками вулканічних гірських порід; ураженням людей і виникненням осередків пожеж у населених пунктах від вулканічної лави; провалом населених пунктів при обвальних землетрусах; руйнуванням і змиванням населених пунктів хвилями цунамі; негативною психологічною дією.
За історичний період землетруси не раз викликали руйнування і жертви. Протягом року на Землі від катастрофічних землетрусів у середньому гине близько 30 тисяч осіб. Лише за останні 400 років землетруси забрали 14 млн людських життів. Економічні збитки від катастроф сягають сотень мільярдів доларів США.
Найбільші землетруси за числом жертв: 1290 р. в районі затоки Бохайвань (Китай) загинуло близько 100 000 чол., 1556 р. в провінції Шеньсі — 830 000 чол., 1908 р. в Мессіні (Італія) — 120 000 чол., 1923 р. в Токіо — 143 000 чол., 1976 р. в Тяньшані (Китай) — близько 240 000 чол., 1999 р. в Туреччині — близько 40 000 чол., 2001 р. в Індії — близько 30 000 чол.
Прогноз
У зв'язку з цим, одним з актуальних завдань є прогнозування місця і сили землетрусу, на основі спостережень за флуктуаціями полів Землі. Фундаментальніше завдання — прогнозування не лише місця і сили, але і часу землетрусу, вирішене тільки в декількох випадках. Землетруси можуть викликатися штучно (наприклад, ядерними вибухами).
Попередити землетруси точно поки що неможливо, хоча є низка факторів передбачення (провісників), наприклад, біофізичних.
Провісник землетрусу — одна з ознак ймовірного землетрусу у вигляді форшоків, деформацій земної поверхні, а також зміни параметрів геофізичних полів, складу і режиму підземних вод, стану і властивостей речовин, змін у поведінці тварин тощо в зоні його осередкуДСТУ 3994-2000 Безпека в надзвичайних ситуаціях. Надзвичайні ситуації природні. Чинники фізичного походження. Терміни та визначення..
Вимірювання сили та оцінювання впливів землетрусів Для вимірювання, оцінювання й порівняння землетрусів за силою використовуються дві групи шкал: шкали магнітуд (наприклад, шкала Ріхтера) та декілька різновидів шкал інтенсивності (наприклад, шкали MSK-64 чи EMS-98).
Шкали магнітуд Шкала магнітуд розрізняє сили землетрусів за величиною магнітуди, яка є відносною енергетичною характеристикою землетрусу. Існує декілька видів магнітуд і, відповідно, магнітудних шкал: локальна магнітуда (ML або ML) — шкала Ріхтера; магнітуда поверхневих хвиль (Ms); магнітуда об'ємних хвиль (mb); моментна магнітуда (Mw або MW) — шкала Канаморі.
Шкала Ріхтера та похідні від неї шкали Шкала Ріхтера
Найпопулярнішою шкалою для оцінювання енергії землетрусів тривалий час була локальна шкала магнітуд Ріхтера.
Ч. Ріхтер у 1935 році запропонував для оцінювання сили землетрусу (у його епіцентрі) використовувати десятковий логарифм переміщення (у мікрометрах) голки стандартного сейсмографа Вуда — Андерсона, розташованого на відстані не більшій за 600 км від епіцентру:
де — коригувальна функція, що визначається по таблиці залежно від відстані до епіцентру.
Енергія землетрусу є приблизно пропорційною до , тобто зростання магнітуди на одиницю відповідає збільшенню амплітуди коливань у 10 разів та більшій приблизно у 32 рази енергії. Землетрус із магнітудою 2 є ледь відчутним, тоді як магнітуда 7 уже відповідає нижній межі руйнівних землетрусів, що охоплюють великі території.
Протягом наступних кількох десятків років шкала Ріхтера уточнювалася і приводилася у відповідність до нових спостережень. Зараз існує декілька похідних шкал, найважливішими з яких є:
Магнітуда об'ємних хвиль
де — амплітуда коливань землі (у мікрометрах), — період хвилі (у секундах), — поправка, що залежить від відстані до епіцентру та глибини розташування осередку землетрусу .
Ці шкали погано працюють для випадків потужних землетрусів — при ~ 8 настає «насичення».
Моментна магнітуда У 1977 році сейсмолог з Каліфорнійського технологічного інституту запропонував принципово іншу оцінку інтенсивності землетрусів, що базується на понятті сейсмічного моменту.
Сейсмічний момент землетрусу визначається як: , де — модуль зсуву гірських порід (величина порядку 30 Гпа); — площа, на якій зауважені геологічні розломи; — середнє зміщення уздовж розломів.
Отже, в одиницях SI сейсмічний момент має розмірність Па × м² × м = Н × м.
Магнітуда за Канаморі визначається як
де 0 — сейсмічний момент, виражений у дин × см (1 дина×см еквівалентна до 1 ерга, або 10−7 Н×м).
Шкала Канаморі добре узгоджується із згаданими вище шкалами при і краще підходить для оцінювання потужних землетрусів.
З 2002 року Геологічна служба США використовує саме моментну магнітуду для оцінювання сильних землетрусів.
Якщо у 1970-х—1980-х роках найсильнішим землетрусами в історії вважались землетрус біля узбережжя Еквадору (1906) і з ML=8,9 у обох, то з початку 21 століття таким вважається Великий чилійський землетрус з MW=9,5, тоді як його ML=8,4…8,5.
Інтенсивність землетрусів, яка оцінюється за пошкодженнями, які вони спричинили у населених місцевостях, не завжди корелює з оцінкою за магнітудою.
Шкали інтенсивності