По официальным данным ЮНЕСКО, в среднем ежегодно жертвами землетрясений становятся пятнадцать тысяч человек, а материальный ущерб исчисляется сотнями миллионов долларов!
Механизм "подземных бурь"
Тяжелые последствия землетрясений торопят науку в ее стремлении помочь человечеству обезвредить грозную стихию. Что же может сегодня наука противопоставить "подземным бурям"?
Путь к ответу на этот вопрос лежит через множество других: какова причина "подземных бурь"? Каковы современные представления о природе землетрясений? Возможно ли предсказание места, силы, точного момента времени будущего землетрясения? Ведь именно они определяют направления научного поиска.
В науке есть термин - "черный ящик". Им обычно именуют явление, источник и результат которого известны, а ход неясен. Вы включили телевизор, и на экране появилось изображение. Если вы незнакомы с радиоэлектроникой, он будет для вас "черным ящиком". Ведь понять, что творится внутри, вы не сможете. Примерно таким же "черным ящиком" для сейсмологов до недавнего времени оставалась наша планета Земля. Землетрясения были символом слепого рока.
Многие годы среди ученых господствовало мнение, что прогнозирование землетрясений - удел писателей-фантастов. В основном, не так уж давно, предсказанием землетрясений занимались астрологи, гадалки, различного рода прорицатели. Серьезных широкомасштабных научных исследований по прогнозу подземных бурь не велось. Если какой-нибудь ученый иногда и осмеливался высказать какое-либо мнение по данному вопросу, он делал это с трепетом и сдержанностью, боясь, как бы его коллеги не отмежевались от него. Даже в такой высокосейсмичной стране, как Япония, где люди давно страдают от губительных землетрясений, лет 20-25 назад, по свидетельству известного геофизика, профессора Токийского университета Т. Рикитаке, "сейсмологам даже говорить о предсказании землетрясений не полагалось..."
Но все течет, все изменяется. К шестидесятым годам произошел коренной перелом во взглядах на решение проблемы прогнозирования землетрясений. "Тема "Предсказание землетрясений", - как отметил в своей книге "Катастрофы" английский профессор Т. Уолтхэм, - наконец перешла от прорицателей и религиозных фанатиков к ученым". Во многом этому способствовало, прежде всего, осознанное понимание того, что жизненно важно, как можно быстрее научиться оценивать сейсмический риск, связанный со строительством крупных промышленных комплексов, энергетических объектов, интенсивным заселением новых городов, возводимых во многих сейсмоопасных регионах земного шара, подверженных периодически сильным землетрясениям. Не менее важную роль в обращении сейсмологов, геофизиков, геологов, физиков и других ученых к проблеме предсказания землетрясений сыграло и то, что к рассматриваемому времени расширилась мировая сеть сейсмологических обсерваторий (к 1960 году во многих странах действовало около 700 сейсмостанций), значительно пополнился арсенал инструментальной сейсмологии новыми, более совершенными измерительными приборами, электронно-вычислительными устройствами и другой техникой, позволяющей производить на более высоком уровне геофизические измерения, собирать, систематизировать и автоматически обрабатывать данные наблюдений, материалы экспериментов, проведенных как в природных, так и в лабораторных условиях.
Первыми исследованием природы "подземных бурь", разработкой методов их прогнозирования занялись советские ученые. В 1948 году, вскоре после ашхабадской трагедии, академики С. И. Вавилов и Г. А. Гамбурцев составили план поиска предвестников землетрясений, но выполнить этот план не удалось - главным образом потому, что имевшиеся в распоряжении сейсмологов тридцать лет назад технические средства не позволяли проводить с необходимой точностью, быстро и в большом количестве геофизические измерения. Тем не менее тогда были заложены основы теперешней работы сейсмологов. Через 15 лет ученые США и Японии приступили к составлению аналогичных программ исследований. Что же достигнуто советскими и зарубежными геофизиками за последние тридцать лет в изучении механики землетрясений? Как протекает в земной коре процесс подготовки "подземной бури"?
Ныне все сходятся на том, что непосредственной причиной землетрясений служит деформация земной коры (растяжение, сжатие, скручивание, изгиб и т. п.), которая вызывает упругие напряжения в горных породах. Когда эти напряжения "пересиливают" прочность горных пород, происходит землетрясение.
Но какие же силы вызывают саму деформацию? На этот узловой вопрос проблемы ученые, к сожалению, пока отвечают по-разному.
Существует так называемая лунная гипотеза. Известно, что когда Луна находится в перигее своей околоземной орбиты (то есть ближе всего к Земле), ее приливообразующая сила на 40% больше, чем в апогее. Исходя из этого, некоторые ученые считают, что именно эти силы и вызывают растяжение земной коры, то есть ее деформацию, которая, в свою очередь, приводит к упругим напряжениям в какой-либо части планеты. По другой гипотезе движение земной коры и тем самым ее сейсмичность обусловлены взаимодействием электрического и магнитного полей Земли. "Однако, - как писал известный советский сейсмолог, член-корреспондент АН СССР Е. Ф. Саваренский, - тут может быть не причинно-следственная связь, а простое совпадение. Например, в Ташкенте в 1966 году часть повторных толчков совпала с соответствующими фазами Луны, а другая часть - нет. Словом, четкая связь еще не установлена. То же самое можно сказать и о взаимодействии электрического и магнитного полей Земли. Энергетическое воздействие этих сил незначительно... Землетрясение как таковое они вызвать не могут. Разве что когда-нибудь, в исключительном случае, могут сыграть роль "спускового механизма".
Ну а коль "подземные бури" не вызываются внешними влияниями на земную кору, стало быть, основной "заряд" энергии землетрясений скрыт в недрах Земли? Где же?
Магнитологи (землетрясения изучают сейчас ученые разных специальностей) выдвигают такую гипотезу. Внутри Земли находится внешнее жидкое (расплавленное) ядро, в котором "плавает" твердое субъядро (рис. 9) - масса радиусом около 1,3 тысячи километров. Оно движется по эллипсу, и его приближение к поверхости может приводить, считают они, к увеличению деформирующих сил, а следовательно, и сейсмичности. Подтверждение гипотезы ее авторы видят в крупных землетрясениях, которые в 1976 году произошли в Китае, на Филиппинах, в Газли: субъядро в этот период "подплыло" близко к Гималаям (дрейф субъядра определенным образом влияет на магнитное поле Земли, и это дает возможность следить за ним).
В последнее время все больше и больше ученых в объяснении причин, вызывающих землетрясения, склоняются к так называемой "тектонической" теории дрейфа континентов ("теория тектоники литосферных плит", "плито-тектоника").
Плитотектоника - это, образно говоря, геометрия сферической поверхности в действии.
Дело в том, что согласно теории "тектоники плит" литосфера (самый верхний твердый слой Земли) разломана на 7-8 разных по форме и плотности крупных и множество сравнительно небольших, в сотни и десятки километров, плит, которые "плавают" по астеносфере (поверхностный слой мантии). На некоторых тектонических плитах покоятся континенты. Сложенные из более легкой породы, они дрейфуют вместе с платформой, "плавают по Мировому океану", меняя расположение.