Предмет и задачи сейсмологии
В переводе с греческого языка сейсмология – это наука о землетрясениях. В ее рамках проводятся очень сложные, но, жизненно важные исследования, основные направления которых:
- прогноз движения поверхности Земли;
- изучение структуры недр и процессов в них происходящих;
- разработка методов сокращения потерь, происходящих во время землетрясений;
- отслеживание испытаний атомного оружия;
- помощь в поиске полезных ископаемых.
Кроме этого сейсмологические исследования включают визуальные наблюдения и регистрацию сейсмических волн с помощью приборов.
Регистрацию волн осуществляют сейсмографы, что дает возможность определить место очага и его параметры.
Рисунок 1. Сейсмограф. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Сейсмографы бывают стационарные и экспедиционные.
Стационарные сейсмографы работают непрерывно и располагаются на сейсмических станциях, объединенных в сеть. На станциях проводятся наблюдения, создаются каталоги явлений, исследуются подводные землетрясения, дается информация о предстоящих подвижках земной коры.
В очагах сильных колебаний размещаются экспедиционные сейсмографы, их задача – регистрировать дальнейшие возможные толчки.
С помощью сейсмографов выявляются новые тектонические разрывы, смещения земной коры, оползни и другие геологические катастрофы.
Сейсмология относится к точным наукам и сформировалась в конце XIX века. Она имеет тесную связь с науками физико-математического и геолого-географического направления.
Изучение сейсмического процесса, например, имеет соприкосновение с тектоникой, физической географией, сейсмотектоникой, космофизикой.
Достижения физики твердого тела, механики, геодезии, гидрогеологии, геохимии лежат в основе исследования очагов землетрясения и предвестников землетрясения.
Исследования, проводимые в районе очага землетрясения, являются важными при сейсмостойком строительстве.
Достижения сейсмологии используются при изучении земной коры и лежат в основе развития методов сейсморазведки.
Синонимами сейсмологии являются названия таких наук, как геология, сейсмография, сейсмометрия (часть сейсмологии), геофизика – все они являются совокупностями наук, исследующими строение планеты физическими методами.
В мире насчитывается несколько сотен сейсмологических станций и довольно большое число станций, которые временно размещаются вблизи очагов землетрясений.
Основные задачи этой науки связаны с:
- изучением сейсмических волновых полей, вызванных землетрясением;
- исследованием подвижек земной коры;
- анализом взаимодействия грунта и сооружений, расположенных в опасной зоне;
- с разработкой способов сейсмического микрорайонирования; выявлением и изучением силы влияния землетрясений на оболочки планеты;
- изучением сейсмических шумов.
Таким образом, сейсмология – наука о землетрясениях, дает ученым возможность понять природу образования этих стихийных явлений, разработать технологии строительства сооружений, устойчивых к подземным толчкам.
История развития сейсмологии
Древние люди все происходившие землетрясения относили к разряду сверхъестественных.
Жители Японии предполагали, например, что их острова располагаются на огромном соме, который время от времени качается на волнах.
Аристотель предполагал, что виновником всех землетрясений являются ветры. Находящиеся в пещерах недр Земли, они ищут себе выход на поверхность.
Первое устройство для детектирования землетрясений было изобретено древнекитайским ученым в 132 году н. э. – имя этого человека Чжан Хен.
В XVIII веке считали, что упругие волны, проходя через земную кору способны вызывать землетрясения. Попытку объяснить это, сделал Джон Митчелл, проанализировав показания очевидцев и, опубликовав в 1760 г книгу о предполагаемых причинах возникновения землетрясений. Он приходит к выводу, что землетрясения – это есть волны, которые вызываются движением пород, находящимися под землей.
Скорость сейсмических волн землетрясения, произошедшего в Лиссабоне в 1755 г, Митчелл оценил в 1930 км/ч. Кроме этого он предположил место эпицентра, сопоставив данные о времени прибытия колебаний.
Метод Митчелла лежит в основе современных способов определения эпицентра. Правда, прием, который он использовал, был неверным, потому что опирался на свидетельские показания о направлении цунами.
В середине XIX века происходит новый скачок в развитии сейсмологии. Это этап связан с именем Роберта Маллета, который в течение 20-ти лет занимался сбором данных об исторических землетрясениях. Кроме этого он проводил натурные эксперименты.
Маллет создал каталог мировой сейсмичности, в котором было описано 6831 землетрясение. Каждое их этих землетрясений имело дату, место, количество толчков и возможное направление, продолжительность колебаний и их последствия. При документировании землетрясений использовалась новая техника фотографии.
Маллет вводит первую шкалу интенсивности землетрясений.
В конце XIX и начале XX веков происходит целая череда разрушительных землетрясений, что дает основание России, Японии, США, европейским странам начать систематические наблюдения за этим стихийным бедствием.
Составляются первые каталоги зарегистрированных землетрясений, создаются карты их очагов. Данные работы позволяют выявить связи между землетрясениями и трансформацией вещества на поверхности с одной стороны и внутри Земли – с другой.
Благодаря этому становятся понятными причины разрушения зданий, а значит, появляется возможность возводить инженерные сооружения в опасных зонах на научной основе.
Проводя научные исследования, немецкий геофизик Эмиль Вихерт в 1899 г предположил, что на сейсмографе фиксируются продольные и поперечные волны глубинного происхождения, т.е. они связаны с внутренними источниками планеты.
Через несколько лет это предположение получило всеобщее признание. В 1907 г было доказано, что на основании амплитуд сейсмических волн можно говорить о внутреннем строении Земли, а в 1909 г хорватский геофизик Андрей Мохоровичич обнаружил границу между земной корой и расположенной под ней мантией.
Развитие сейсмологии в России
Российская сейсмология своим появлением обязана популяризатору этой науки А.П. Орлову. В течение длительного времени он был единственным специалистом в данной области.
В течение всей своей жизни А.П. Орлов пропагандировал и добивался создания в стране постоянных сейсмологических станций.
Днем рождения сейсмологии в России можно считать создание сейсмической комиссии при Императорском Русском географическом обществе в 1880 г.
Огромные пространства России были стимулом интереса ученых к изучению природных явлений. Ещё М.В. Ломоносов хорошо понимал, что землетрясения – это огромный источник знаний, а не только природная катастрофа. Важно было изучить природу землетрясений и места, где они происходят.
В решении этого вопроса большая заслуга принадлежит академику Б.Б. Голицыну, разработавшему систему гальванометрической регистрации сейсмических колебаний, передовой для того времени (начало XX века).
Кроме этого ученый заложил методологические основы отечественной и мировой сейсмометрии и, благодаря его трудам, русская сейсмология в начале XX века заняла ведущее место в мировой науке.
В 1900 г учреждается постоянная сейсмическая комиссия при Российской академии наук, а уже в 1905 г намечено устройство постоянных сейсмических станций второго разряда.
Первый российский сейсмограф, который преобразовывал механические колебания в электрические, был создан академиком Голицыным в 1906 г.
Во время всеобщей разрухи, в 1917 г сейсмостанции в стране прекратили свою работу.
После Великой Отечественной войны, в 1958 г, в стране была создана Служба предупреждения цунами, а в 1962 г издан первый «Атлас землетрясений в СССР».
Для оценки силы проявления сейсмических колебаний в 1964 г разработали 12-ти балльную шкалу – MSK-64.
В 1997 г был подготовлен комплект карт общего сейсмического районирования Северной части Евразии. Комплект был подготовлен в Институте физики Земли Российской Академии наук, руководил работами В.И. Уломов.
