Винить в землетрясениях на Земле можно Луну и Солнце. Учёным удалось обнаружить связь между приливами в океане и медленными землетрясениями. По данным российских учёных, за небольшими приливными землетрясениями вполне могут следовать и более серьёзные.
Примерно раз в год в прибрежных зонах в западной и восточной частях Тихого океана происходят землетрясения. Хотя при подземных толчках высвобождается энергия, эквивалентная той, которая характерна для сильных землетрясений (с магнитудой около 6,5 баллов по шкале Рихтера), они не приводят к каким-либо разрушениям. Более того, местные жители их вообще не замечают.
Дело в том, что подвижки в земной коре при таких явлениях, получивших название медленных или даже сверхмедленных землетрясений, довольно незначительны и происходят в течение двух-трех недель. Даже сейсмологи, вооруженные специальными приборами, распознали их сравнительно недавно: Итиро Кавасаки описал первое медленное землетрясение у берегов Японии лишь в 1995 году.
За прошедшее 12 лет ученые заново проанализировали данные сейсмических наблюдений, которые велись в течение нескольких десятилетий, и выяснили, что подобные эпизоды слабой тектонической активности регулярно происходят в зонах субдукции. Обнаружилось также, что слабые подвижки, в результате которых в течение двух-трех недель литосферные плиты пододвигаются одна под другую на 2–3 см, имеют ту же периодичность, что и приливы.
Американским учёным удалось показать, что интенсивность слабых толчков при медленном землетрясении зависит от фазы прилива.
Результаты их исследования, принятые к публикации в журнале Science, ещё более сближают загадочные сверхмедленные землетрясения с хорошо и зачастую печально известными быстрыми.
Энергия землетрясений - потенциальная энергия среды, которая при землетрясении идет на разрушение материала среды, трение при подвижке и образование сейсмических волн.
Учёные исследовали сейсмические явления в субдукционной зоне Каскадия в северо-восточной части Тихого океана. Последние сверхмедленные землетрясения на западе американского штата Вашингтон и канадской провинции Британская Колумбия происходили в июле 2004 года, сентябре 2005 года и январе 2007 года. Чтобы установить их причину и местоположение источника «дрожи», перед каждым из этих землетрясений исследователи разворачивали специальные сейсмические группы, состоявшие из 5–11 сейсмических станций. Четыре группы располагались на полуострове Олимпик в штате Вашингтон и одна на острове Ванкувер в Британской Колумбии.
Исследователи тщательно следили за тем, чтобы на результатах не сказались вибрации, порожденные деятельностью человека. Дело в том, что одна из сейсмостанций располагалась неподалеку от лесопилки, а другая – рядом с шахтой. Если сигналы от человеческой деятельности оказывались слишком сильными, учёные опирались на записи, сделанные в ночное время.
Приливы и отливы
Периодические колебания уровня воды (подъемы и спады) в акваториях на Земле, которые обусловлены гравитационным притяжением Луны и Солнца, действующим на вращающуюся Землю. Все крупные акватории, включая океаны, моря и озера, в той или иной степени подвержены приливам и отливам, хотя на озерах они невелики.
Самый высокий уровень воды, наблюдаемый за сутки или половину суток во время прилива, называется полной водой, самый низкий уровень во время отлива – малой водой, а момент достижения этих предельных отметок уровня – стоянием (или стадией) соответственно прилива или отлива. Средний уровень моря – условная величина, выше которой расположены отметки уровня во время приливов, а ниже – во время отливов. Это результат осреднения больших рядов срочных наблюдений. Средняя высота прилива (или отлива) – осредненная величина, рассчитанная по большой серии данных об уровнях полных или малых вод. Оба этих средних уровня привязаны к местному футштоку.
Вертикальные колебания уровня воды во время приливов и отливов сопряжены с горизонтальными перемещениями водных масс по отношению к берегу. Эти процессы осложняются ветровым нагоном, речным стоком и другими факторами. Горизонтальные перемещения водных масс в береговой зоне называют приливными (или приливо-отливными) течениями, тогда как вертикальные колебания уровня воды – приливами и отливами.В том случае, если толчки связаны с приливами, они должны были активизироваться с периодичностью один или два раза в сутки: наиболее четкий период приливов в 12,4 часа совпадает с пиком притяжения Луны, а период в 24–25 часов связан с комплексным воздействием Луны и Солнца.
В 2004 и 2007 годах сейсмостанции четко фиксировали импульсы, проявлявшиеся два раза в сутки. В 2005 году подобная периодичность проявлялась не столь ясно.
«Сейсмологи пытались выявить связь между приливами и землетрясениями с конца позапрошлого века», – говорит геолог Джастин Рубинштейн из Университета штата Вашингтон. Теоретически увеличение и уменьшение давления, обусловленного гравитационным притяжением Луны и Солнца, а также весом прибывающей и убывающей воды, должно облегчать либо затруднять движения по разломам.
«Ранее уже имелись доказательства того, что приливы и отливы влияют на слабые сдвиги грунта, но нам удалось выяснить гораздо большее количество деталей», – поясняет Рубинштейн.
В то время как предыдущие исследователи отмечали в своих работах влияние приливов с периодичностью в 12,4 часа, в последнем исследовании ученым удалось также зафиксировать влияние 24,8-часового интервала приливов, который распознать гораздо сложнее.
Причины и периодичность приливов
Все явления, связанные с приливами и отливами, характеризуются периодичностью. Приливные течения периодически меняют направление на противоположное, тогда как океанические течения, движущиеся непрерывно и однонаправленно, обусловлены общей циркуляцией атмосферы и охватывают большие пространства открытого океана.
В переходные интервалы от прилива к отливу и наоборот трудно установить тренд приливного течения. В это время (не всегда совпадающее со стоянием прилива или отлива) вода, как говорят, «застаивается». Приливы и отливы циклически чередуются в соответствии с изменяющейся астрономической, гидрологической и метеорологической обстановкой.
Последовательность фаз приливов и отливов определяется двумя максимумами и двумя минимумами в суточном ходе. Объяснение происхождения приливообразующих сил. Хотя Солнце играет существенную роль в приливо-отливных процессах, решающим фактором их развития служит сила гравитационного притяжения Луны.
Физически явления приливов связаны с тем, что частицы воды (или грунта), расположенные ближе к Луне и Солнцу, притягиваются к ним чуть быстрее, чем те, что расположены дальше. Поэтому они как бы «вытягиваются» от центрального положения. Приливной горб, образующийся в противоположно точке, связан с тем, что и центр притягивается к образующему прилив телу чуть сильнее, чем противоположная точка – таким образом, последняя чуть отстаёт в своём «падении» на Луну или Солнце.
Основной приливной период составляет приблизительно 24 часа 50 минут – это так называемые лунные сутки. Благодаря тому, что Луна обращается вокруг Земли в направлении вращения планеты вокруг своей оси, в каждой точке Земли промежуток между двумя последовательными восходами и заходами оказывается больше 24 часов. За месяц – точнее, 29,5 дней – набегает полный оборот. Это так называемый синодический месяц.
Приливное влияние Солнца примерно вдвое меньше приливного влияния Луны, его период – солнечные сутки, 24 часа. Вместе с тем, приливы, наблюдающиеся в сизигиях – то есть тех конфигурациях системы «Земля-Луна-Солнце», в которых все три тела расположены приблизительно вдоль одной прямой, где-то в полтора-два раза сильнее, чем так называемые квадратурные приливы, в которых влияния Солнца и Луны взаимно компенсируют друг друга.
Высота прилива также сильно зависит от приливной циркуляции в акватории, в которой наблюдается прилив, которая, в свою очередь, определяется конфигурацией береговой линии и профилем дна залива.По словам другого участника исследования из Вашингтонского университета, Джона Видейла, который также является руководителем сети сейсмических станций северо-восточной части Тихого океана, приливная волна увеличивает силу толчков на 30%. Но даже в этом случае движения столь незначительны, что их невозможно отследить без специального оборудования.
«Мы ожидали, что прибывающая с приливом вода будет способствовать прекращению толчков, но, похоже, она оказывает прямо противоположное влияние. Мы пока не вполне понимаем, почему это происходит», – говорит Видейл. Обычные землетрясения, по его словам, ведут себя совершенно по-другому – они никоим образом не зависят от фаз прилива.
Впрочем, последнее утверждение не так однозначно. Как заметил заведующий лабораторией Камчатского филиала Геофизической службы РАН Вадим Александрович Салтыков, связь между землетрясениями и приливами заметили ещё древние китайцы.
Как показал несколько лет назад Салтыков, в течение 2003–2005 годов подобные «приливные» землетрясения на Камчатке могли быть связаны с подготовкой более сильных субдукционных землетрясений. Здесь исследовались как раз не медленные, а очень слабые обычные землетрясения. А анализ сейсмических записей с 1962-го по 2005 год показал, что приливные волны могут оказывать влияние на землетрясения, очаги которых приурочены к различным структурным элементам разломов.
По словам ведущего научного сотрудника Института океанологии РАН Елены Васильевны Сасоровой, неоднородность распределения землетрясений по фазам различных циклов – как суточных, так и более длительных – прежде уже удавалось установить, хотя и не всегда уверенно.
В частности, статистически очень значим годичный цикл – в период с ноября по январь в обоих полушариях Земли фиксируется существенно большее число землетрясений, чем в другие месяцы. По словам учёного, это может быть связано с расстоянием между Землёй и Солнцем: в начале января наша планета проходит перигелий – ближайшую к Солнцу точку своей орбиты.
Елена Сасорова особо подчеркнула, что этот результат касается лишь относительно неглубоких землетрясений, очаги которых расположены не глубже 60-80 километров. Возможно, это связано с тем, что примерно на глубине 70 км вода перестаёт встречаться в свободном состоянии – как предполагают учёные, глубже давление заставляет молекулы воды проникать в кристаллическую структуру породы.
По её словам, неоднородность на более коротких временных циклах также фиксируется. И хотя регистрируется она чуть менее уверенно, здесь также можно проследить границу на глубине в 60-80 км. Для более глубоких землетрясений неоднородности нивелируются.
© gazeta.ru / 2007-11-26
