Підручник з Природничих наук. 2 частина. 10 клас. Гільберг - Нова програма

ДРИЖАННЯ Й ГУРКІТ ЗЕМЛІ

Унаслідок взаємного переміщення плит їхні краї зазнають деформацій. Коли межа пружної деформації порід, що утворюють плити, перевищує допустимі значення, виникають розломи й землетруси. Землетрус — це раптове звільнення потенційної енергії земних надр у вигляді пружних поздовжніх і поперечних хвиль, які поширюються в усіх напрямках. Коливання й деформації, що виникли внаслідок цього в земній корі часто призводять до катастрофічних переміщень земної поверхні. Сила землетрусу залежить від кількості енергії, яка виділилася в осередку землетрусу — гіпоцентрі (мал. 4.10). Гіпоцентром (або фокусом) землетрусу називають умовний центр осередку на глибині, а епіцентром — проекцію гіпоцентра на поверхню Землі.

Мал. 4.10. Хто пережив землетрус, той пожежі не боїться (азербайджанське прислів’я)

Основними характеристиками землетрусів є глибина осередку, магнітуда та інтенсивність енергії на поверхні землі. Глибина осередку землетрусу зазвичай перебуває в межах 10-30 км, а деколи 300-700 км. Магнітуда характеризує загальну енергію землетрусу. Магнітуда 0 означає землетрус із максимальною амплітудою 1 мкм на відстані 100 км від епіцентру. За магнітуди, що дорівнює 5, спостерігають невеликі руйнування будівель. Спустошливий поштовх має магнітуду 7. Найсильніші із зареєстрованих землетрусів досягають величини 8,5-8,9 за шкалою Ріхтера (Чарльз Френсіс Ріхтер, 1900-1985, США), зображеною на малюнку 4.11.

Мал. 4.11. Шкала Ріхтера

Інтенсивність — це якісний показник наслідків землетрусів, що характеризує розмір збитків, кількість жертв і психогенне сприйняття людьми наслідків землетрусів. Більше про це ви дізнаєтеся, проаналізувавши дані, наведені в таблиці 4.2 (зробіть це).

Таблиця 4.2.

Класифікація землетрусів

Опис

Значення

Наслідки

Частота

Мікро

Менше 2,0

Мікроземлетруси, не відчутні

≈8 000 на день

Дуже слабкі

2,0-2,9

Зазвичай не відчутні, однак їх можна зареєструвати за допомогою приладів

1 000 на день

Слабкі

3,0-3,9

Часто відчутні, проте дуже рідко завдають шкоди

≈49 000 щорічно

Легкі

4,0-4,9

Відчутне тремтіння речей усередині будинків, однак значна шкода малоймовірна

≈6 200 щорічно

Помірні

5,0-5,9

Можуть завдати значної шкоди старим та погано сконструйованим будівлям на незначній території та, щонайбільше, незначні пошкодження добре спроектованим будівлям

800 на рік

Продовження таблиці 4.2.

Опис

Значення

Наслідки

Частота

Сильні

6,0-6,9

Може спричинити руйнацію на території до 150 км довжиною/шириною в населених регіонах

120 на рік

Дуже сильні

7,0-7,9

Значна руйнація на значній території

18 на рік

Великі

8,0-8,9

Сильна руйнація на територіях довжиною/шириною в сотні кілометрів

1 на рік

Рідкісно великі

9,0 чи більше

Сильна руйнація на територіях довжиною/шириною в сотні кілометрів, постійні зміни рельєфу

1 на 10-50 років

Зіставте інформацію, наведену на малюнку 4.11, з інформацією, наведеною в таблиці 4.2. Чи не суперечать вони одна одній?

Геофізики виокремлюють два головні сейсмічні пояси Землі — Середземноморський, що охоплює південь Євразії від Португалії до Малайського архіпелагу, та Тихоокеанський («вогняне кільце»), що облямовує береги Тихого океану. Вони включають молоді гірські пояси — Альпи, Апенніни, Карпати, Кавказ, Гімалаї, Крим, Кордильєри, Анди, а також рухливі зони підводних окраїн материків.

За сейсмічним районуванням України близько 120 тис. км2 її території перебуває в зоні можливих землетрусів силою 6-9 балів. Сейсмічно найнебезпечнішими областями в Україні є Закарпатська, Івано-Франківська, Чернівецька, Одеська та АР Крим. У XX ст. найруйнівніші землетруси на території України (7-8 балів) було зафіксовано в 1927 р. на Південному березі Криму в Ялті (епіцентр — у Чорному морі); у 1977 та 1986 рр. — на півдні Одеської області (епіцентр — у Південних Карпатах, на території Румунії). Техногенна діяльність людини за останні роки призвела до суттєвого зниження сейсмічної стійкості понад 70 % території України та збільшила сейсмонебезпеку за рахунок стимуляції схилових гравітаційних процесів, розвитку техногенного карсту, підтоплення тощо.

Про механічні хвилі ми вже багато знаємо. Головною умовою для поширення механічних хвиль є взаємодія частинок середовища між собою, тому вони поширюються в пружних середовищах (у твердих тілах, рідинах, газах). Можуть бути повздовжніми й поперечними.

Повздовжніми називають хвилі, коливання частинок у яких відбувається вздовж лінії поширення хвилі. Такі хвилі можуть поширюватися в будь-якому середовищі.

Поперечними називають хвилі, коливання частинок у яких відбувається перпендикулярно до лінії поширення хвилі. Такі хвилі можуть поширюватися тільки у твердому середовищі.

Оскільки безпосередньо проникнути в глибокі шари земної кори, а мантії чи ядра й поготів, людині не до снаги, учені під час вивчення внутрішньої будови Землі застосовують низку геофізичних методів. Найдоступнішим і досить поширеним способом дослідження глибинних шарів Землі є вивчення особливостей поширення сейсмічних хвиль у тілі Землі. Метод ґрунтується на аналізі напрямку й швидкості поширення сейсмічних хвиль — коливних рухів речовини, які виникають у земних надрах під час землетрусів або від штучних збуджень, що дає можливість характеризувати те середовище, через яке ці хвилі проходять. Розрізняють сейсмічні хвилі двох основних напрямків: об’ємні, що поширюються в об’ємі або тілі планети, і поверхневі, які поширюються вздовж земної поверхні. Об’ємні хвилі поділяють на повздовжні (Р) і поперечні (S).

P-хвилі (первинні хвилі) — повздовжні хвилі. Звісно, їхня швидкість удвічі більша від швидкості S-хвиль, проходити вони можуть через будь-які матеріали. У повітрі вони набирають форму звукових хвиль, відповідно, їхня швидкість дорівнює швидкості звуку. Стандартна швидкість P-хвиль — 330 м/с в повітрі, 1450 м/с у воді й 5000 м/с в граніті.

S-хвилі (вторинні хвилі, хвилі зсуву) — поперечні хвилі. У них зміщення відбувається перпендикулярно до напрямку поширення. Хвилі цього типу можуть поширюватися тільки у твердих тілах.

Учені досі не знають усіх деталей фізичних процесів, пов’язаних із землетрусами, і методи, якими їх можна точно передбачати.

Зазвичай незадовго до землетрусу скельні породи зазнають дії високого тиску тектонічного походження. Унаслідок цього вони виділяють заряджені частинки, які, досягнувши поверхні Землі, йонізують повітря. Позитивні йони спричинюють головний біль і нудоту в людей, а також зростання рівня серотоніну, гормону стресу, в крові у тварин. Йони також можуть взаємодіяти з молекулами води з утворенням гідроген пероксиду, який здатен реагувати з органічними речовинами, розчиненими в ґрунтових водах. Тварини, що живуть у природних водоймах або поруч із ними, дуже чутливі до змін у хімічному складі води, і тому можуть відчувати наближення підземного поштовху за кілька днів до того, як він власне відбудеться. Біолог Рейчел Грант із британського Відкритого Університету спостерігала за великою популяцією жаб в околицях італійського міста Л’Акуїли. На початку квітня 2009 р., незадовго до руйнівного землетрусу, поведінка земноводних раптово змінилася. За п’ять днів до підземних поштовхів 96 % самців раптом покинули ставок, де вони мешкали — для періоду парування це випадок надзвичайний. Два дні потому їхній приклад наслідували вже сформовані пари, що теж вкрай незвично: у розпал шлюбного сезону жаби майже ні на що не відволікаються. Тварини повернулися в ставок і продовжили спаровування за шість днів після першого землетрусу, тобто перечекавши й наступні поштовхи.

Також виявлено, що в періоди, які передують землетрусу, а також під час нього в підземних водах, територіально пов’язаних з епіцентральною зоною, зростає концентрація мікрокомпонентів — радону, гелію, аргону, сполук Флуору, Урану та змінюється їхній ізотопний склад.