Существует много природных явлений, которые приносят пользу человеку (например, дождь для сельского хозяйства, холодные океанические течения, изобилующие рыбой - пищей для человека). Но в природе есть и другие явления, последствия которых могут быть очень опасными для человека, например, землетрясения и цунами. Необходимо признать, что опасность, связанная с природными явлениями, продолжает возрастать в связи с ростом населения на земном шаре: опасности подвергается все большее количество людей, многие из которых проживают компактно в больших городах с населением более 5 млн. человек (например, Токио, Япония; Лима, Перу). Землетрясения так же неизбежны, как и погода. Подобные процессы наблюдаются даже на Марсе и на Луне. Согласно сообщениям сейсмологов у нас на Земле каждый год происходит около двух миллионов землетрясений, которые можно почувствовать, около тысячи землетрясений, которые могут разрушить дымоходы, и приблизительно дюжина землетрясений, способных вызвать катастрофические последствия. Особенно тяжелые последствия для человека имеют сильные землетрясения с гипоцентром в море. Когда такое случается, могут возникнуть большие волны, которые распространяются с большой скоростью через океан и могут вызвать большие разрушения и гибель людей не только в области очага землетрясения, но и вдоль побережий, расположенных за тысячи миль от очага возникновения волны.

Для лучшего понимания опасных природных явлений необходимо иметь представление о форме, размере и внутреннем строении планеты Земля, на которой мы живем. Как мы знаем. Земля является лишь одним из многих миллионов космических тел во Вселенной. Важнейшим отличием Земли от других планет является то, что она одна из немногих, а возможно и единственная, на которой природные условия позволяют существование животного и растительного мира, а, следовательно, и человека. Наличие жизни на нашей планете возможно главным образом потому, что температуры на поверхности Земли способствуют нахождению воды в жидком состоянии, что является обязательным условием для жизни. На других планетах температура или очень высокая, или очень низкая, там нет воды в жидкой фазе, и поэтому невозможно развитие любой формы жизни.

По форме Земля представляет собой сжатый сфероид, сплющенный на полюсах. Приближенно в качестве формы Земли принимают эллипсоид вращения (сфероид). Размеры Земли: экваториальный радиус = км; полярный радиус = км; длина окружности по экватору км. Сплюснутость Земли объясняется центробежными силами, возникающими при ее вращении. Возникающие в результате вращения силы имеют и другие последствия, в том числе влияют на глобальную картину распределения ветров в атмосфере, течении в океанах и потоков вязкого вещества в недрах Земли

Океаны и материки Большую часть поверхности Земли занимают океаны. Более 70% поверхности планеты покрыто океанами, а в Южном полушарии океаны занимают почти 85 % общей поверхности. Самым большим океаном на Земле является Тихий океан, занимающий более трети всей поверхности планеты; его мощные морские течения в значительной степени определяют климат в мире. Он также является и самым глубоким океаном. Его средняя глубина на 200 м больше, чем средняя глубина мирового океана, равная м. И именно в Тихом океане, в силу его размеров и геологического строения дна океана, происходит большинство землетрясений и цунами в мире.

Если бы из бассейнов океанов удалить всю воду, взору открылась бы картина системы хребтов и возвышенностей, характерных для всего Земного шара, с глубоководными бассейнами между хребтами и материками. Самые глубокие участки дна океанов находятся не в середине океанов, как можно было бы предположить, а ближе к материкам и островным дугам. Рельеф дна океана Самое глубокое место во всех океанах - Чэлленджер Дип. Оно находится в Марианском желобе в западной части Тихого океана. Здесь глубина превышает метров. Это на 1600 метров больше высоты горы Эверест, высочайшей вершины мира. В середине океана глубина меньше из-за срединно-океанических хребтов. Эта картина аналогична картине крупных горных цепей на суше, которые (за исключением Гималаев и нескольких других горных цепей) находятся не в середине материковых массивов, а ближе к краям недалеко от глубоководных океанических желобов. Таким образом, наибольшие изменения в вертикальной плоскости как на материках, так и в океане происходят в узкой зоне земной коры.

Землетрясение- это тектонические деформации земной коры или верхней мантии, происходящие вследствие того, что накопившиеся напряжения в какой-то момент превысили прочность горных пород в данном месте. 1.Гипоцентр, или очаг, - определенный объем горных пород, внутри которого осуществляются неупругие деформации и происходят разрушения пород. Это не точка, а некоторое пространство, объем, формы и размеры которого могут быть самыми различными. 2.Эпицентр - проекция гипоцентра на земную поверхность, поэтому следует иметь в виду, что нередко карты распределения эпицентров создают не совсем правильную картину связи землетрясений с поверхностной геологической структурой, особенно в случае наклонных разрывов типа надвигов с гипоцентром на большой глубине. 3.Интенсивность - это внешний эффект землетрясения на поверхности Земли, который выражается в определенном смещении почвы, частиц горных пород, степени разрушения зданий, появлении трещин на поверхности и т.д. В настоящее время в России используется шкала интенсивности землетрясений "MSK-64", названная так по заглавным буквам фамилий авторов: С.В. Медведев (СССР), В. Шпонхойер (ГДР), В. Карник (ЧССР). Рис. 1. Очаг и изосейсты землетрясения

Изосейсты-линии, соединяющие точки (пункты на местности), в которых землетрясение проявилось с одинаковой интенсивностью. Плейстосейстовая область - место на поверхности Земли, располагающееся непосредственно над гипоцентром, или очагом землетрясения, т.е. это как бы проекция очага на поверхность. Естественно, что интенсивность землетрясения уменьшается в сторону от плейстосейстовой области, однако это уменьшение зависит от многих факторов: формы и глубины очага, геологической структуры, состава и степени метаморфизма горных пород, уровня залегания грунтовых вод и т.д. Поэтому изосейсты на поверхности могут иметь самые причудливые очертания, а отнюдь не правильные круги. Магнитуда (М)-логарифм отношения максимального смещения частиц грунта (в микрометрах) А 1 при данном конкретном землетрясении к некоторому эталонному очень слабому смещению грунта A 2 : Магнитуда - это безразмерная величина, и она была предложена в 1935 г. американским геофизиком Ч. Рихтером. Шкала, созданная им, широко используется в сейсмологии и изменяется от 0 до 8,8 при самых сильных катастрофических землетрясениях. Магнитуда отличается от интенсивности. Так, например, Ташкентское землетрясение 1966 г. было силой в 8 баллов, М-5,3; Ашхабадское 1948 г.-10 баллов, М-7,3. Энергия (Е) землетрясений - это та величина потенциальной энергии, которая освобождается в виде кинетической после разрядки напряжения в очаге и, достигая поверхности Земли, вызывает ее колебания. Распространяется энергия в виде упругих сейсмических волн. Энергия землетрясения вычисляется в джоулях. Формула Б.Б. Голицына, известного русского сейсмолога, для вычисления энергии землетрясений выглядит следующим образом:, где V - скорость распространения сейсмических волн, P - плотность горных пород, а - амплитуда смещения, -Т - период колебаний.

Глубиной очага землетрясений (h) называется расстояние от поверхности Земли по нормали до гипоцентра, или очага. Существуют разнообразные методы определения глубины залегания очагов. Один из таких методов был предложен С. В. Медведевым: - площадь, ограниченная п-ой изосейстой, -площадь, ограниченная следующей изосейстой по радиусу от эпицентра. Глубины очагов землетрясений могут быть очень разными - от первых километров до км. Однако подавляющее количество землетрясений (около 90 %) приурочено к интервалу до км. Гипоцентры: Крымских землетрясений располагаются между 15 и 30 км, хотя есть и более глубокие; на Кавказе - в пределах верхней части земной коры, но в отдельных случаях превышает 100 км; в районе Курильской островной дуги - до глубины 300 км и более; Основная масса гипоцентров сосредоточивается в интервале до 100 км, а далее вглубь их зарегистрировано гораздо меньше, причем отдельные очаговые группы разделены асейсмическими участками. Наиболее глубокие очаги зафиксированы на глубинах км, где энергетический класс землетрясений заметно слабеет.

Глубокофокусные землетрясения. Большинство землетрясений происходит на глубине до 70 километров от поверхности Земли, меньше до 200 километров. Но бывают землетрясения и на очень большой глубине. Например, подобное землетрясение произошло в 1970 году с магнитудой 7.6 в Колумбии на глубине 650 километров. Иногда очаги землетрясения регистрируются и на большой глубине - более 700 километров. Максимальная глубина гипоцентров километров зарегистрирована на территории Индонезии в 1933, 1934 и 1943 годах. Везде, где глубокие землетрясения случаются достаточно часто, они "вырисовывают" условную наклонную плоскость, названную по именам японского и американского сейсмологов зоной Вадати - Беньеффа. Она начинается вблизи земной поверхности и уходит в земные недра, до глубин порядка 700 километров. Зоны Вадати - Беньеффа приурочены к местам, где сталкиваются тектонические плиты - одна плита подвигается под другую и погружается в мантию. Зона глубоких землетрясений как раз и связана с такой опускающейся плитой.

Обвальные землетрясения. Они происходят из-за того, что под землею существуют пещеры. Из-за вымывания известковых пород подземными водами образуются карсты, более тяжелые породы давят на образующиеся пустоты и они иногда обрушаются, вызывая землетрясения. В некоторых случаях, за первым ударом следует другой или несколько ударов с промежутком в несколько дней. Это объясняется тем, что первое сотрясение провоцирует обвал горной породы в других ослабленных местах. Подобные землетрясения называют еще - денудационными. Сейсмические колебания могут возникать при обвалах на склонах гор, провалах и просадках грунтов. Хотя они носят локальный характер, но могут привести и к большим неприятностям. Сами по себе обвалы, сходы лавин, обрушение кровли пустот в недрах могут подготавливаться и возникать под воздействием различных, достаточно естественных факторов. Вулканические землетрясения. Одно из самых интересных и загадочных образований на планете - вулканы (название произошло от имени бога огня - Вулкан) известны как места возникновения слабых и сильных землетрясений. Вулканическая деятельность сопровождается целым рядом природных явлений, в том числе взрывами огромных количеств пара и газов, что сопровождается сейсмическими и акустическими колебаниями. Движение высокотемпературной магмы в недрах вулкана, сопровождается растрескиванием горных пород, что в свою очередь также вызывает сейсмическое и акустическое излучение. Тектонические землетрясения. Большая часть всех известных землетрясений относится к этому типу. Они связаны с процессами горообразования и движениями в разломах литосферных плит. Техногенные - антропогенные землетрясения. Эти землетрясения связаны с воздействием человека на природу. Проводя подземные ядерные взрывы, закачивая в недра или извлекая оттуда большое количество воды, нефти или газа, создавая крупные водохранилища, которые своим весом давят на земные недра, человек, сам того не желая, может вызвать подземные удары.

Для большинства землетрясений с глубиной очага не более 70 километров упругие волны возникают в результате разлома участка земной коры. Напряжение в горной породе на данном участке превышает предел прочности на разрыв и поэтому в породе образуется трещина, появляется разрыв, который обычно называется "разломом". В результате возникновения этого разлома образуются сейсмические волны. Если бросить камень в воду (например, в пруд), можно наблюдать волны, расходящиеся от точки соприкосновения камня с поверхностью воды; но эти волны также распространяются и в толще воды, расходясь от той же точки. Что-то похожее происходит и во время землетрясения. От очага или места разрыва земной коры расходятся волны упругих колебаний во всех направлениях внутри и по поверхности Земли.

Разлом можно охарактеризовать как относительное перемещение блоков земной коры: Как только напряжение превышает величину предела прочности на разрыв горных пород в данном месте (т.е. образуется разлом), возникают сейсмические волны трех основных типов: 1.Волна сжатия - растяжения, Р - волна. Эта волна представляет собой звуковую волну. Ее еще называют продольной волной. 2.Поперечная волна, или волна сдвига, или S - волна. Эта волна аналогична световой волне или поперечным колебаниям струны. Скорость распространения волн Р и S зависит от плотности и упругости горных пород, через которые они проходят. 3.Поверхностные волны, L-волны. В них заключается большая часть волновой энергии, они называются поверхностными, потому что они распространяются вблизи поверхности Земли.

Есть два типа поверхностных волн: 1.Наиболее быстрая из двух - это волна сдвига, известная как волна Лява (Lq), названная так в честь физика, который разработал ее теоретическую концепцию, или как G-волна, названная в честь сейсмолога Гутенберга, который обнаружил и исследовал наличие этой волны на сейсмограммах. Движение частицы поперечно направлению распространения волны и происходит только в горизонтальной плоскости, как показано на представленных здесь рисунках. В этой волне нет вертикальной составляющей. 2.Вторым типом поверхностной волны является волна Рэлея (Lr), названная так в честь физика, который разработал теоретическую концепцию этой волны. Эта волна прибывает вскоре после поверхностной волны сдвига, так как ее скорость составляет 0,92 от скорости волны сдвига. В волне Рэлея частица грунта совершает возвратное движение по эллиптической орбите в вертикальной плоскости вдоль направления распространения волн, как показано на рисунках. Распространение сейсмических волн

Слои земли Земля имеет центральное ядро, а верхняя граница ядра находится на расстоянии километров от поверхности Земли. Так как радиус Земли составляет км, то радиус ядра равен км. Благодаря этим и другим исследованиям (Датский сейсмолог Инге Леманн в 1936 г. обнаружила существование твердого внутреннего ядра Земли) было доказано, что Земля состоит из четырех основных слоев или геосфер, как показано на рисунке 1.Земная кора. Это верхний слой, на котором мы живем. Он состоит из твердых горных пород. Его глубина варьирует от 5 до 60 км. В качестве среднего показателя для всей планеты толщина земной коры принята равной 33 км, а среднее значение плотности составляет 2,67 грамм на кубический сантиметр (г/см3). Скорости сейсмических волн в земной коре составляют 6,0 - 6,5 км/с для продольной волны Р и 3,5 - 3,7 км/с для S волны. 2.Мантия. Этот слой простирается от основания земной коры на глубину 2900 км ; Мантия разделена на два участка: верхняя мантия от основания земной коры до глубины 700 км и нижняя мантия от этой глубины до границы ядра. В верхней мантии на глубине в первые 200 км скорость волн постепенно увеличивается, а затем идет уменьшение скорости S-волны. В нижней части верхней мантии на глубинах от 300 до 700 км отмечено резкое увеличение скорости сейсмических волн. В нижней мантии скорости волн Р и S увеличиваются медленнее по мере увеличения глубины. 3.Внешнее ядро, расположенное на глубине между и 5000 км ведет себя как жидкое тело, поэтому S волны не проходят через эту зону. (Плотность материала внешнего ядра равна примерно 10,0 г/см 3.) 4.Внутреннее ядро, радиусом, считается твердым. В нем скорости сейсмических волн возрастают. Через внутреннее ядро проходят как волны Р, так и волны S. (Плотность материала внутреннего ядра примерно равна 12,5 г/см 3.) Внутреннее строение Земли

Животные предупреждают о землетрясениях Правительственная организация в Китае сообщила о странном поведении животных, которое наблюдалось за несколько часов до землетрясения. Коровы, овцы, мулы и лошади не хотели заходить в стойла и загоны. Крысы выбегали из домов. Впавшие в зимнюю спячку змеи просыпались и выползали из нор. Голуби постоянно летали в воздухе и не возвращались в свои гнезда. Кролики поднимали уши, беспорядочно прыгали, натыкались на предметы. Рыбы выпрыгивали из воды. Не только в Китае было замечено странное поведение животных. Поздним вечером 6 мая 1976 года в небольшом городке в Италии произошло землетрясение. Перед самым землетрясением птицы в клетках хлопали крыльями и испуганно чирикали. Мыши и крысы бегали по кругу. Собаки лаяли и выли. Возможно, животные чувствовали приближение землетрясения? В течение многих лет сельские жители в различных регионах Земли рассказывали о странных изменениях в поведении животных накануне землетрясений. Ученые Китая стали одними из первых, кто решил, что эти изменения можно объяснить с научной точки зрения. Они даже предположили, что животные в зоопарках смогут предупреждать людей о предстоящем землетрясении. Ученые во многих странах пытаются найти причины такого странного поведения животных. Они выдвинули несколько предположений: Небольшие изменения в магнитном поле Земли. Повышенная электрическая активность (более интенсивное электрическое поле) в атмосфере. Незначительные изменения в давлении воздуха. Изменения в уровне шума. Газ, выделяющийся из недр Земли. Когда ученые найдут причины странного поведения животных, они смогут предсказывать землетрясения за несколько часов до того, как они произойдут.