26 апреля 1966 года советский Ташкент содрогнулся. Ранним утром на город обрушилось разрушительное землетрясения. И хотя магнитуда подземных толчков по школе Рихтера была относительно небольшой, всего 5,2 баллов, из-за небольшой глубины залегания очага землетрясения, разрушения, которым подвергся спящий город, соответствовали 8-9 балльной магнитуде…
С тех пор прошло 58 лет, но прогнозирование землетрясений продолжает оставаться одной из острых глобальных проблем. И хотя ученые преуспели в понимании того, как происходит сам процесс, поиск предупредительных знаков, позволяющих с достаточной точностью определить место, время и интенсивность землетрясения все еще не окончен.
Источник фото
В течение 2023 и первого полугодия 2024 года в мире произошло немало сильных землетрясений магнитудой выше 4 баллов, среди них можно отметить катастрофу на северо-западе Ирана, случившуюся в январе прошлого года, несколько землетрясений в Турции в феврале 2023; также от стихии пострадали Непал, Эквадор, Китай и Марокко. Последняя крупная трагедия случилась на Тайване 3 апреля текущего года. Почему мы до сих пор не можем предсказывать подобные трагедии и научимся ли этому когда-нибудь?
О чем говорят драконы
Несмотря на то, что научная теория возникновения землетрясений в результате движения литосферных плит была сформирована только в ХХ веке, попытки предсказать это стихийное бедствие люди предпринимали с глубокой древности. Один из наиболее древних известных нам методов восходит к эпохе правления династии Хань в Китае (ок. I век н.э.). Выглядело это примерно так, как можно увидеть на рисунке. На большом сосуде закреплялись фигурки драконов, держащих в пасти по металлическому шарику. Каждая из фигурок была обращена к определенной стороне света и шарик, выпавший из пасти одного из драконов, должен был определить направление, где разыграется бедствие. Свидетельств того, насколько действенным было это приспособление, не сохранилось. Однако его устройство позволяет судить о том, что нашим предкам было известно о предвещающих крупные землетрясения легких подземных толчках…
Источник фото
В попытках уберечься от разрушительного бедствия люди старались зафиксировать малейшие признаки, по которым можно было бы догадаться о приближающемся буйстве стихии. И к чести ученых нужно сказать, что они самым внимательным образом отнеслись к этим наблюдениям. Научные комиссии по изучению природы землетрясений создавались еще в XVIII веке, особенно богатом на подобные катаклизмы. И можно сказать, что история научных попыток предсказания землетрясений – это история постепенного перехода от примет к научной теории.
Что не так со змеями?
Даже тем, кто не разу не был свидетелем землетрясения, наверняка известна примета, согласно которой, животные убегают из местности, где вскоре должно произойти стихийное бедствие. Об этой примете знали еще древние греки. По сохранившимся свидетельствам, за несколько дней до землетрясения, ударившего по ахейским городам в конце IV в. до н.э., в Гелике и Буре не осталось ни одной крысы. Не только крысы, но и хорьки, змеи, насекомые – все устремились прочь.
В 1970-80-х годах в Китае разразилось девять крупных землетрясений; перед каждым из них в поведении животных – от крупного скота до морских тварей – наблюдалась необычная тревожность, не находившая видимых объяснений. Накануне спитакского землетрясения в 1988 г. было замечено, что вблизи зоны разлома из нор стали выползать змеи, которые, выйдя наружу, вскоре погибали.
Подобных примеров необычного поведения зверей в преддверии землетрясения существует множество. Не случайно в прошлом люди содержали домашних питомцев в том числе и для того, чтобы предугадывать приближающееся бедствие. И ученые не прошли мимо этого феномена.
При анализе данных, зарегистрированных во время упомянутой череды землетрясений в Китае, ученым удалось установить корреляцию между аномальным поведением животных и некоторыми физическими и химическими процессами. Например, такими как изменение уровня грунтовых вод и электрического сопротивления горных пород, выбросы подземных и радиоактивных газов и т.д..
Логично было предположить, что причиной необычного поведения животных является приток углекислого газа, радона и некоторых других газов, которые они способны учуять. К слову, после ташкентского катаклизма советские ученые также зафиксировали повышенную концентрацию радона в грунтовых водах недалеко от эпицентра землетрясения. Ученые заключили, что выбросы радона происходили за несколько дней до бедствия и, казалось бы, это открытие подавало большие надежды. Кроме того, с помощью экспериментов удалось подтвердить, что при высоком давлении породы источают большие объемы радона; радиоактивная природа газа позволяет легко вычислить его присутствие, а довольно короткий период полураспада (меньше четырех суток) исключает вероятность того, что газ может распространяться из источников, более удаленных от места обнаружения. Новая гипотеза вдохновляла ученых в течение нескольких десятилетий… Увы. Изучив 86 землетрясений, произошедших с 1966 по 2002 год, Международная комиссия по прогнозированию землетрясений пришла к удручающему заключению: зачастую повышенная концентрация газа обнаруживается в местах, значительно удаленных от эпицентра, а тщательный мониторинг районов с наиболее высокой сейсмической активностью показал, что между выбросами радона и землетрясениями всё же нет стопроцентной корреляции.
Также, ещё в начале 1980-х годов специалисты из Калифорнийского университета провели ретроспективное исследование, в результате которого смогли выявить, что животные демонстрируют необычное поведение перед началом природных бедствий лишь в четверти случаев. Скорее всего, дело в том, что землетрясения сопровождаются и предваряются различными процессами, и животные чувствительны лишь к некоторым из них.
Итог многолетней научной работы оказался не слишком многообещающим. Казалось бы, изобилие примеров позволяло полагаться на реакцию животных как на предупреждение о сейсмической опасности. Однако вариативность временного зазора между наблюдаемым поведением животных и последующей катастрофой (от нескольких минут до нескольких недель), невозможность проверить достоверность многих сведений, наконец, не стопроцентная корреляция между этими событиями – все это не позволяет применять данный феномен в качестве надежного предсказательного инструмента.
«Сейсмо-астрология»
Предположение о связи между землетрясениями и особым расположением светил развивались, по крайней мере, с XVII века. Это явление назвали «сигизия». Упрощенно говоря, суть его заключается в том, что три или более небесных тела выстраиваются в одну линию. Казалось бы, речь идет об очередной астрологической фантазии, однако в этой цепочке рассуждений стоит принять во внимание одно важное звено: когда Солнце, Земля и Луна выстраиваются одну линию (иначе говоря, во время новолуния) наблюдаются наиболее сильные приливы.
В современных научных дискуссиях приводятся достаточно правдоподобные объяснения того, почему сигизия и вызываемые ею сильные приливы могут быть связаны с сейсмической активностью. Так, несколько лет назад специалисты из Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН опубликовали статью в одном авторитетном журнале, где объясняется, что при сильных приливах вода в зоне разлома оказывает дополнительное давление на тектонические плиты, провоцируя их движение.
В то же время научная и околонаучная литература пестрит язвительными комментариями, высмеивающими «астрологические» прогнозы. В частности, в конце прошлого века сомнительную славу сыскал сейсмолог и климатолог Ибен Браунинг, утверждавший, что сумел с точностью предсказать семь землетрясений и извержений вулканов. В 1980-х годах он обнародовал свои расчеты, согласно которым, в течение 48 часов после следующей сигизии, 3 декабря 1990 года, должно произойти сильное землетрясение в районе разлома под Новым Мадридом в штате Миссури. Объявление вызвало всеобщий ажиотаж. Но и 3 декабря, как и последующие несколько дней в Новом Мадриде, к счастью, прошли без инцидентов. За десять лет до Браунинга аналогичная история развернулась вокруг книги «Эффект Юпитера: планеты, вызывающие разрушительные землетрясения», авторы которой предсказывали крупнейшее бедствие в Лос-Анджелесе – и тоже ошиблись.
Источник фото
Таким образом, расположение планет, фазы Луны и морские приливы едва ли могут служить надежным сигналом, предупреждающим нас об опасности. И хотя мало кто теперь станет спорить с тем, что приливы действительно как-то воздействуют на сейсмическую активность, тем не менее, отчасти из-за неоднозначности статистических данных, прослеживающих взаимосвязь между этими явлениями, отчасти из-за ограниченного применения данного критерия, решение проблемы прогнозирования землетрясений явно следует искать в другом месте.
Таинственное свечение
Упоминания о таинственном свечении, предвещавшем землетрясение, встречались еще в древних свидетельствах. В разное время эти явления интерпретировались то как божественное знамение, то как вторжение инопланетян. Ученый и тут обнаружили научное объяснение странного феномена. Все дело в том, что в условиях сейсмического давления кварцесодержащие горные породы в самом деле могут светиться! Находясь под давлением, куски горных пород скапливают электрический заряд, воздействие которого производит тот самый эффект свечения.
Существуют и другие поверья, связанное со свечением перед землетрясениями. Согласно одной японской легенде, землетрясению предшествует появление трехцветной, черно-желто-синей, радуги. Легенда легендой, но в середине 1960-х, когда город Мацусиро пострадал от ряда землетрясений, фотограф-любитель успел запечатлеть необычное атмосферное явление, весьма напоминающее пресловутую трехцветную радугу. Снимки привлекли внимание сейсмологов, которые тут же приступили к исследованиям.
По их мнению, этот феномен может быть связан с распространением сильных электромагнитных полей вдоль стечения подземных вод в верхние слои земной коры. На научном языке это называется «капиллярный подъем». Чтобы понять, что это за явление попробуйте опустить в стакан с водой пластмассовые трубочки разной толщины; вы увидите, что уровень воды в трубочках будет выше, чем в стакане. И чем у́же трубочка, тем выше уровень воды. Примерно этот же принцип действует, когда грунтовые воды движутся вверх. В глинистой почве капиллярный подъем запускает сложный электростатический процесс, внешним эффектом которого может быть цветное свечение в атмосфере.
Проблема в том, что для подобного эффекта требуется достаточно мощный электростатический потенциал, что достигается лишь в редких случаях. Поэтому такие атмосферные явления едва ли могут иметь какую-то предсказательную силу. С другой стороны, само по себе изменение электростатического потенциала в верхних слоях земной коры, как и изменение уровня капиллярного подъема, сопряжено с сейсмической активностью, и ученые располагают инструментами, позволяющими измерять подобные изменения. Так что теоретически эти данные могли бы использоваться для прогнозирования землетрясений.
От познания к предсказанию
Как таковая наука о землетрясениях и их прогнозировании, получившая название сейсмологии, может считать датой своего рождения ноябрь 1755 года. 1 ноября одно из страшнейших в истории человечества землетрясений погубило португальскую столицу Лиссабон. А чуть больше двух недель спустя толчки, хотя и гораздо более слабые, докатились до американского Бостона. Живший там астроном и математик Джон Уинтроп обратил внимание на то, что тротуарные плиты, приподнявшиеся во время толчка, опустились назад не все сразу, а в определенном порядке, напоминающем прохождение волны.
Позже британский пастор Джон Митчел ввел в науку понятие «эпицентра землетрясения» и впервые попробовал рассчитать скорость прохождения сейсмических волн в толще земли. В свою очередь понятие о сейсмоопасных районах впервые сформулировал в середине XIX века ирландец Роберт Маллет. (Интересно, что сам он вырос в одном из тех районов Земли, которые считаются практически свободными от землетрясений, и для своих исследований устраивал искусственные подземные взрывы.)
К концу века XIX были сконструированы первые приборы, регистрирующие землетрясения (сейсмографы). А в начале ХХ появились первые сейсмостанции. В 1920 –х гг. немецкий геофизик Альфред Вегенер впервые сделал правильное предположение о природе возникновения землетрясений в результате движения литосферных плит. (Впрочем, официальной наукой его предположение было признано только через несколько десятков лет). И, наконец, в 1935 году американец Чарльз Рихтер создал свою знаменитую шкалу измерения силы толчков. Казалось о землетрясениях известно все. Но предсказывать их сколько — либо точно, по-прежнему не удавалось.
В конце 1940-х после землетрясения в туркменском Ашхабаде, тогда тоже бывшем советским городом, ученые из СССР впервые попытались предсказать землетрясение по сейсмограммам. Уже после ташкентского землетрясения их метод был оглашен на конгрессе сейсмологов в Москве. И с его помощью действительно предсказали два разрушительных землетрясения в США и одно в Китае. Но…. Как оказалось и этот метод не давал 100% гарантии. Довольно часто землетрясения, предсказанные учеными, вовсе не случались, но чаще они всё же происходили, но не в тот день и час, когда их ждали.
Есть ли надежда?
Означает ли все вышесказанное, что, найдя научное объяснение для множества народных примет и создав новую науку сейсмологию, мы, тем не менее, не сильно продвинулись в умении предсказывать землетрясения со времен империи Хань? Отнюдь. В настоящее время нам известно значительное число факторов, увеличивающих вероятность землетрясения. Помимо вышеприведенных сюда относятся разного рода аномалии: необычная динамика температурных изменений приповерхностного слоя атмосферы и земной поверхности, изменение параметров ионосферы, вариации значений уходящего длинноволнового излучения, вариации гравитационного поля и др.
Да, ни один из перечисленных параметров не позволяет с точностью определить время, место и интенсивность подземных толчков. Но, возможно, эффективное решение в сложившейся ситуации состоит в том, чтобы учитывать совокупность этих факторов? Сделать это теоретически позволяют современные методы наблюдений, вычислений и обработки данных. Главное, чтобы вся собранная информация была легкодоступна и регулярно обновляема.
Таким требованиям вполне отвечает метод космического мониторинга, который активно развивается в последние время. По мнению некоторых ученых, космический мониторинг обещает стать наиболее перспективным направлением сейсмологического прогнозирования. Так, во время недавно прошедшей конференции в ОНЗ РАН, посвященной проблеме опасных природных явлений и катастроф, было представлено сразу несколько докладов, подчеркивающих важность этого направления.
Руководитель секции океанологии, физики атмосферы и географии ОНЗ РАН Валерий Григорьевич Бондур в своем докладе так описал преимущества нового метода: «большая обзорность, позволяющая анализировать обширные территории, возможность работы в любых труднодоступных районах, оперативность получения информации, […] широкий спектр регистрируемых параметров среды, высокая достоверность получаемых данных, […] дешевизна информации, особенно при работе на больших площадях».
Последний пункт, кстати, весьма немаловажен, поскольку другие перспективные направления обнаружения опасности встречают препятствия на пути своего развития именно из-за необходимости вложения значительных средств. К таким методам относится, например, фиксирование информации о минимальных смещениях литосферных плит при помощи специальных приемников, устанавливаемых вдоль разломов, о котором недавно рассказал газете «ПОИСК» академик Владимир Бабешко.
Космический мониторинг, кстати, применяется не только для прогнозирования землетрясений, но и других природных катаклизмов: лесных пожаров, наводнений, извержений вулканов.
Пока прогноз ученых звучит весьма оптимистично: «Применение космических методов и технологий для мониторинга опасных природных явлений и катастроф приведет к улучшению их прогноза и предупреждения. Это снизит гибель людей, уменьшит экономический ущерб от них на миллиарды рублей ежегодно, будет способствовать улучшению среды обитания, а также условий функционирования объектов социально-экономической сферы», – отмечает академик Бондур.
Поможет ли нам наука на этот раз? Несмотря на то, что в состав нашей страны больше не входят такие сейсмоопасные районы как Средняя Азия и Закавказье, на карте России их по-прежнему остается немало. Речь идет, прежде всего о Курильский островах и Камчатке (многие читатели могут помнить крупные землетрясения, ударившие по этим районам в 2006 году). В тот же список входит территории Байкала и Забайкалья (совсем недавно, в 2020 году, бедствия произошли в Бурятии и Иркутсткой области), Якутии, Южного Сахалина и Северного Кавказа, где на территории Дагестана два года назад случилось землетрясение магнитудой 5,5 баллов. Очень хотелось бы верить, что благодаря науке все эти районы когда-нибудь все же будут в безопасности.
Нет комментариев