А главная задача сейсмологии на сегодня — изучение землетрясений.
Жители Помпеи не погибли бы — нет! — если бы у подножия Везувия стояла сейсмическая станция. Они были бы предупреждены заблаговременно об ожидаемом извержении и сумели бы вовремя покинуть обреченный город. Ведь извержение вулкана, подобно зверю, который рычит и ощеривается, прежде чем броситься на жертву, начинается обычно с незаметных на слух подземных шумов и еле уловимых колебаний грунта. Этого иногда достаточно, чтобы понять, как развернутся события дальше. Вовремя покинуть дома, выйти по сигналу на открытое место — уйти из угрожаемого района — значит, избежать напрасных жертв.
Мы ведем гигантское по размаху строительство буквально во всех уголках нашей Родины. Бетонные корпуса заводов встают и в степях Западной Сибири и в горах Забайкалья, белые плотины электростанций ложатся в русла и прибалтийских и дальневосточных рек, шахты и скважины к подземным сокровищам пробивают и в заполярном Норильске и в знойных среднеазиатских республиках. Поднимаются стройными улицами многоэтажных зданий новые города. Представляете ли вы, как важно знать заранее, а не разорвет ли внезапный подземный катаклизм стену плотины, подпирающей искусственное море, и не вырвутся ли его воды яростно крушить постройки, смывать поля, губить человеческий труд, а может быть, и жизни? Не превратит ли подземная буря в руины новый прекрасный город?
Дать прогноз сейсмической опасности района того или иного строительства— одна из важнейших задач нашей науки. И с этой задачей сегодня она уже справляется неплохо.
Основное средство для этого — накопление наблюдений. Далеко не везде, не в каждой точке земного шара, можно ждать землетрясения. На картах, где мы наносили все центры землетрясений, есть гигантские области, которых не касается карандаш сейсмолога. Так, в нашей стране очаги всех крупных землетрясений сосредоточены вдоль ее южных и восточных границ. Крым, Кавказ, Средняя Азия, Камчатка, Курильские острова — вот области, наиболее подверженные землетрясениям.
Особенно важно заблаговременно узнать о возможных потрясениях земной коры в приморских районах. Тихий, но коварный океан проглотил в свою пучину во время таких потрясений не один остров со всеми обитателями. Но острова могут не только опускаться в результате подводной вулканической борьбы. Океан имеет в своем арсенале еще более неожиданные ловушки. Пожалуй, самая страшная из них — цунами. Случается иногда, что далеко в открытом океане вдруг лопается дно и одна сторона многокилометровой трещины падает, резко опускается на несколько метров, а то и десятков метров ниже другой. В тот же миг на поверхности океана возникает «провал», рождается гигантская, многокилометровая волна. Она страшнее знаменитого «девятого вала», потому что может стремительно пересечь океан и совершенно неожиданно, при отличной погоде, обрушиться на побережье, слизнуть с островов города, население, флот… В открытом море цунами почти не опасен. Он только плавно приподнимет корабль и прокатится под ним…
И все же «служба цунами», если она хорошо поставлена, успевает засечь рождение гигантского вала, определить его направление и поднять тревогу, чтобы за 15–20 минут жители поднялись от побережья в горы. Служба эта должна быть круглосуточной.
Для того чтобы осуществить этот непрерывный надзор за состоянием земных недр, чтобы слушать «пульс Земли», в нашей стране существует развернутая сеть сейсмических станций. И эта сеть все расширяется.
Но, конечно, сообщение сейсмологов о том, что, предположим, Южный берег Крыма опасен, что здесь возможны землетрясения, вряд ли убедит кого-нибудь не строить здесь санаториев и домов отдыха, не проводить шоссейных дорог, не закладывать виноградников. Слишком целебен здесь воздух, слишком прекрасно море и щедро солнце. Не убедит опасность землетрясений отказаться от добычи полезных ископаемых и в среднеазиатских республиках. Слишком уж велика их подземная сокровищница. Конечно, инженеры, сооружая крымские санатории и здания Ашхабада, стараются сделать их сейсмически устойчивыми, способными, не разрушаясь, выдержать колебания почвы той или иной интенсивности. Есть целый ряд чисто инженерных рекомендаций, обеспечивающих это. Интенсивность землетрясения может оказаться большей, чем выдержат строения. Международная шкала землетрясений состоит из 12 баллов, причем уже землетрясение в 9 баллов считается опустошительным: разрушаются каменные дома, сдвигаются с места и опрокидываются памятники, поверхность земли прорезают трещины. А землетрясения в 12 баллов вообще не выдерживает ни одно строение. Даже если землетрясение и не достигает разрушительных, опустошительных и уничтожающих размеров, находиться в домах все равно опасно. И было бы очень хорошо, если бы можно было заранее, причем как можно точнее, предсказать день, час и место ближайшего землетрясения. В принципе это, конечно, возможно. Но для этого надо глубоко проникнуть в механизм землетрясений, понять причины, их вызывающие.
Земная кора, почва, на которой мы живем, вовсе не так уж незыблема и неколебима, как представляется на первый взгляд, даже в тех местах, где никогда не бывает землетрясений. Она перемещается и в вертикальном и в горизонтальном направлении. Так, достаточно точно установлено, что в настоящее время поднимается вверх огромная область Скандинавского полуострова. Скорость этого поднятия очень значительна — около 1 метра в столетие. Одновременно, значительно медленнее, правда, происходит опускание части территории Франции. Можно почти с полной убежденностью утверждать, что на земном шаре нет точки, которая не участвовала бы в относительных горизонтальном и вертикальном перемещениях. Если бы непрерывно не вырастали новые горные хребты, ветер, вода и солнце всего за миллион лет сделали бы поверхность Земли гладкой, как бильярдный шарик.
Это свидетельствует о том, что внутри Земли, под ее поверхностной коркой, непрерывно протекают различные физико-химические процессы. Эти процессы начались со дня рождения нашей планеты — 3–4 миллиарда лет тому назад — и не прекращались ни на одно мгновение. Они продолжаются и сегодня.
Что это за процессы? Они весьма многообразны и далеко не всегда ясны нам сегодня. Здесь и выделения огромных количеств энергии в результате радиоактивного распада некоторых элементов. По подсчетам советского ученого В. Г. Хлопина, атомный распад приводит к выделению в недрах Земли ежечасно 43Х1016 калорий тепла! Еще большие количества энергии накапливаются в связи с процессами сжатия и растяжения. Процессы перекристаллизации тех или иных пород могут сопровождаться и выделением и поглощением энергии, и увеличением объема и его уменьшением. Сложнейший хаос всех этих и многих других процессов и должна расшифровать геофизика и, в частности, сейсмология.
Постоянно в недрах Земли существуют напряженные участки, слои, области. Это напряжение вызывается различными причинами. Вот взять, например, так называемый «температурный градиент» — повышение температуры Земли при углублении в нее. Принято считать, что в среднем он равен одному градусу на 33 метра углубления. Однако в Японии, близ селения Эгиго, температура вырастает на один градус при углублении на каждые 23 метра. А в Калифорнии, близ местечка Гресс-Валлей, лишь углубление на 104 метра вызывает повышение температуры на один градус. А вспомните, что мировой океан во многих местах имеет глубину в восемь, девять и даже десять километров, а температура воды на дне этих впадин близка к нулю градусов. Уже это свидетельствует о неравномерности температур в недрах Земли.
Ученые установили, что очаги большинства землетрясений располагаются на сравнительно небольшой глубине — обычно не ниже 100 километров от поверхности Земли. Однако известны землетрясения с гипоцентром и на глубине до 600 километров. Для примера скажем, что гипоцентры крымских землетрясений находятся на глубине от 10 до 40 километров, а памирские землетрясения в целом ряде случаев вызывались сдвигами земных слоев на глубину до 300 километров.