Когда семибалльное землетрясение происходит в густонаселённом регионе Земли, число его жертв может измеряться тысячами и десятками тысяч человек. Например – землетрясение магнитудой 7,5, разрушившее тысячи домов в китайской провинции Сычуань, где число жертв уже превысило 50 тысяч человек.
До недавнего времени сейсмологи полагали, что землетрясения магнитудой от семи и выше происходят на Земле один--два раза в месяц. К счастью, далеко не все они приводят к такому числу жертв – чаще всего потому, что потенциальные жертвы в районе эпицентра просто не живут.
Однако, как выяснилось в последнее время, есть на Земле место, где семибалльные землетрясения случаются по два раза на дню – это Западная Антарктида.
Когда в начале нашего века американский сейсмолог Дуглас Уинс из Вашингтонского университета в Сент-Луисе и его коллеги установили здесь сейсмические датчики, они были поражены регистрируемыми сигналами. С завидной периодичностью, каждые 12 часов, по Западной Антарктиде расходились сейсмические волны, полная энергия которых была эквивалентна землетрясению магнитудой 7. Отголоски этих сигналов регистрировались за тысячи километров от Антарктики — сейсмографами, установленными в Австралии.
Может показаться удивительным, но многочисленные полярники – в особенности гляциологи и исследователи глобального изменения климата, в изобилии населяющие ледники Западной Антарктиды в летние южные месяцы, никаких неудобств по поводу ежедневных лёдотрясений не испытывали. Более того, они их просто не замечали.
мера энергии, выделяющейся при землетрясении в виде упругих колебаний земной коры. Магнитуда является глобальной, объективной характеристикой землетрясения и не зависит от положения наблюдателя относительно очага и эпицентра.
Изначально магнитуда была введена американским сейсмологом Чарльзом Рихтером как десятичный логарифм смещения иглы некоторого эталонного сейсмографа. Энергия землетрясения при этом пропорциональна смещений в степени 3/2, поэтому может быть оценена по магнитуде по следующей приближённой формуле:
E (Мт ТНТ-эквивалента) = 101,5 (M – 6)
Например, магнитуда 5 соответствует примерно 30 килотоннам в тротиловом эквиваленте, магнитуда 6 – одной мегатонне ТНТ, а магнитуда 7 – примерно 30 Мт ТНТ. При этом надо понимать, что взрыв ядерной бомбы энергией 1 Мт не вызовет «шестибалльного» землетрясения, поскольку большая часть энергии при взрыве выделяется не в форме сейсмических волн.
Обычное семибалльное землетрясение длится лишь несколько секунд, что приводит к яростной тряске земной коры. Землетрясения, которые наблюдал Уинс, длились от 10 до 23 минут, то есть были в сотню-другую раз медленнее. Интенсивность толчков при этом не превышала 2–3 баллов. Как правило, чтобы заметить такие сигналы, нужны сейсмографы — ведь даже высоких зданий, в которых могли бы раскачиваться люстры, в Западной Антарктиде нет.
качественная характеристика масштаба воздействия или разрушений, вызванных землетрясением в данном месте. Измеряется в баллах и определяется субъективно по одной из многочисленных шкал интенсивности. В России принята 12-балльная шкала интенсивности (MSK-64), разработанная в середине прошлого века.
1 балл – Не ощущается – Отмечается только сейсмическими приборами
2 балла – Очень слабые толчки – Отмечается сейсмическими приборами. Ощущается только отдельными людьми, находящимися в состоянии полного покоя в верхних этажах зданий, и очень чуткими домашними животными.
3 балла – Слабое землетрясение – Ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика.
4 балла – Умеренное землетрясение – Распознаётся по лёгкому дребезжанию и колебанию предметов, посуды и оконных стёкол, скрипу дверей и стен. Внутри здания сотрясение ощущает большинство людей.
5 баллов – Довольно сильное землетрясение – Под открытым небом ощущается многими, внутри домов – всеми. Общее сотрясение здания, колебание мебели. Маятники часов останавливаются. Трещины в оконных стёклах и штукатурке. Пробуждение спящих. Ощущается людьми и вне зданий, качаются тонкие ветки деревьев. Хлопают двери.
6 баллов – Сильное землетрясение – Ощущается всеми. Многие в испуге выбегают на улицу. Картины падают со стен. Отдельные куски штукатурки откалываются.
7 баллов – Очень сильное землетрясение – Повреждения (трещины) в стенах каменных домов. Антисейсмические, а также деревянные и плетневые постройки остаются невредимыми.
8 баллов – Разрушительное землетрясение – Трещины на крутых склонах и на сырой почве. Памятники сдвигаются с места или опрокидываются. Дома сильно повреждаются.
9 баллов – Опустошительное землетрясение – Сильное повреждение и разрушение каменных домов. Старые деревянные дома кривятся.
10 баллов – Уничтожающее землетрясение – Трещины в почве иногда до метра шириной. Оползни и обвалы со склонов. Разрушение каменных построек. Искривление железнодорожных рельсов.
11 баллов – Катастрофическое землетрясение – Широкие трещины в поверхностных слоях земли. Многочисленные оползни и обвалы. Каменные дома почти совершенно разрушаются. Сильное искривление и выпучивание железнодорожных рельсов.
12 баллов – Сильная катастрофа – Изменения в почве достигают огромных размеров. Многочисленные трещины, обвалы, оползни. Возникновение водопадов, подпруд на озёрах, отклонение течения рек. Ни одно сооружение не выдерживает.
В работе, опубликованной в последнем выпуске Nature, Уинсу и его коллегам удалось чётко доказать, что такое совпадение — неспроста. Они объединили сейсмические данные с показаниями приборов глобального позиционирования (GPS), установленных по всей длине ледника. Как оказалось, землетрясения происходили ровно в те моменты, когда нижняя часть ледника продвигалась на очередной шажок. Кстати, верхняя часть двигалась при этом почти равномерно. «Почти» — в том числе и потому, что измерить с помощью GPS-датчиков смещения в несколько сантиметров очень непросто.
Теперь уже не кажется удивительным, что эпицентр землетрясений находится ровно там, где течение льда меняет характер с более или менее непрерывного на продвижение рывками. Однако то не была первая пришедшая на ум учёным гипотеза. До сих пор многие полагали, что сейсмические сигналы от ледников происходят, когда от их нависающих над морем краёв откалывается очередной айсберг. Как оказалось, это не так.
По мнению учёных, причина землетрясений – сопротивление какого-то особо тернистого участка, по которому скользит ледник.
движущиеся естественные скопления льда атмосферного происхождения на земной поверхности. Образуются из твёрдых атмосферных осадков там, где в течение года их отлагается больше, чем стаивает и испаряется. Состоят из области питания и области абляции, разделённых границей питания (линией на леднике, на которой приход льда в течение года равен расходу).
В холодных районах область абляции может быть представлена только краевым обрывом, от которого откалываются айсберги (антарктический ледниковый покров) или ледяные лавины (висячие ледники). Размеры, форма и строение ледников обусловлены формой вмещающего ложа, соотношением между приходом и расходом льда через внешнюю поверхность и его медленным движением под действием силы тяжести.
Морфологически ледники делятся на три типа: наземные ледниковые покровы, шельфовые ледники и горные ледники. В наземных покровах лёд растекается от ледоразделов к периферии независимо от рельефа дна; в шельфовых ледниках – от берега к морю, в виде плавучих или частично опирающихся на дно плит; в горных ледниках лёд стекает вниз по долинам или склонам. Форма горных ледников разнообразна и зависит от подстилающего рельефа.
Кстати, море, по предположению учёных, играет ключевую роль и в периодичности землетрясений.
А кроме моря Солнце и Луна, из-за которых возникают океанские приливы. Согласно модели Уинса, во время прилива погружённый в море Росса и его льды ледник Уилланса чуть приподнимается, препятствуя естественному сползанию льда выше по течению. Тем временем верхняя, расположенная выше эпицентра землетрясений, часть ледника, продолжает напирать. Как и в самом настоящем землетрясении, напряжение накапливается до тех пор, пока не возникают подходящие условия для его сброса. В случае со льдом, это отлив – нижние слои ледника чуть накреняются, и лёд делает очередной рывок вниз.
Хотя сложно придумать какой-то другой естественный для Антарктиды природный процесс, который обладает 12-часовой периодичностью, связь приливов с землетрясениями остаётся гипотезой. Пока её довольно сложно проверить – учитывая 20-минутную продолжительность «лёдотрясения», точно определить время его начала и конца сложно. Периодичность же приливов из-за взаимного движения Луны и Солнца по небу меняется примерно в тех же пределах. Кроме того, непонятно, как моделировать сложные процессы передачи напряжения от моря вверх по 200-километровому леднику.
В любом случае, уверены авторы, их работа значительно расширяет представления о движении ледников, а главное – даёт гляциологам новый инструмент для исследования их необычных подвижек – сейсмографы, регистрирующие долгопериодические сейсмические колебания.
