Природа землетрусів на землі

Міністерство освіти і науки України

Сумський  державний педагогічний університет  ім. А. С. Макаренка

 

 

 

 

 

 

Кафедра загальної  та регіональної

географії

 

 

Курсова робота

на  тему:

 

«Природа землетрусів на землі»

 

 

 

 

 

Виконала:

студентка721 групи

природничо-географічного

факультету

Миргородська  Анна Валеріївна

 

Перевірив:

Кандидат  географічних наук

Корнус Анатолій Олександрович

 

Суми-2010

ЗМІСТ

Розділ І. Загальна характеристика землетрусів…………………….

  1.1.Види землетрусів………………………………………………….

    1.2.Магнітуда та інтенсивність  землетрусів……………………….

    1.3.Виникнення землетрусів………………………………………….

    1.4.Сейсмічні хвилі…………………………………………………….

Розділ ІІ. Реєстрація та вивчення землетрусів……………………...

    2.1. Географія поширення й прогнозування землетрусів……..

    2.2. Зона Вранча та її вплив на Україну……………………………

    2.2. Катастрофічні наслідки…………………………………………

Висновки………………………………………………………………….

Список використаної літератури………………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 Актуальність:тема курсової роботи є досить актуальною тому що землетруси є найбільш грізними природними катастрофами по числу жертв, розмірам збитку, по величині охоплених ними територій і по трудності захисту від них. Не дивлячись на зусилля сейсмологів, землетруси  часто   відбуваються  несподівано.

Актуальність досліджуваної теми полягає в тому, що, незважаючи на досить тривалі вивчення землетрусів як вітчизняними, так і зарубіжними вченими, усе ж таки немає  грунтовних пояснень щодо причин виникнення цього явища та способів його попередження, не зазначена провідна роль землетрсів у процесах рельєфоутворення.

Об'єкт:геодинамічні процеси Землі.

Предмет: природа землетрусів на Землі.

Мета:дослідити природу землетрусів, їх поширення та наслідки прослідкувати їх динаміку.

Завдання:

1.Проаналізувати літературний  та довідковий матеріал по  обраній темі;

2.З'ясувати причини землетрусів;

3.Вивчити головні види коливальних  рухів;

4.Вивчити географічне розповсюдження  землетрусів.

5.Дослідити та дати оцінку наслідкам, що спричиняють землетруси.

Методи:

1.Порівняльно-географічний

2.Картографічний

3.Історико-геграфічний 

Розділ І.Загальна характеристика землетрусів

Щорічно на земній кулі реєструється понад 100 000 землетрусів. Більшість з них практично не відчуваються людиною, але серед такої великої кількості є і такі, які супроводжуються значними руйнуваннями та людськими жертвами. Враховуючи збитки, які приносять землетруси і їх руйнівну дію, сьогодні витрачаються великі кошти на прогнозування сейсмічних поштовхів, виділення сейсмонебезпечних районів і вивчення природи та характеру землетрусів загалом. [1]

Згадки  про землетруси зустрічаються в  Біблії, у трактатах античних учених — Геродота, Плінія й Лівія, а  також у давніх китайських і японських  письмових джерелах. До XIX ст. більшість повідомлень про землетруси містили описи, щедро приправлені забобонами, і теорії, що грунтувалися на убогих і недостовірних спостереженнях. Серію систематичних описів (каталогів) землетрусів у 1840 р. почав А. Перрі (Франція). У 1850-х роках Р. Малле (Ірландія) склав великий каталог землетрусів, а його докладний звіт про землетрус у Неаполі в 1857 р. став одним із перших строго наукових описів сильних землетрусів Хоча вже з давніх часів ведуться численні дослідження, не можна сказати, що причини виникнення землетрусів повністю вивчені. За характером процесів у їхніх вогнищах виділяють кілька типів землетрусів, основними з яких є тектонічні, вулканічні й техногенні.

За всю історію людства зафіксовано  немало дуже сильних землетрусів, які завдавали багато лиха. Лише у XX ст. їх було близько тридцяти, найсильніші з них: Мессинський (Італія) в 1908 р., під час якого загинуло близько 100 000 людей; Китайський у 1920 р. — 200 000 жертв; Ашгабад-ський у 1948 р., який майже повністю зруйнував столицю І Туркменії; Ташкентський у 1966 р.; Китайський у 1976 р.; І   Спітакський (Вірменія) в1988 р. та ін.

Були  успішно передбачені дати лише для  двох сильних землетрусів. Місяць і  навіть рік можуть бути передбачені  із значним ступенем вірогідності. За деякими даними, від землетрусів  з початку цивілізації загинули 150 млн. людей. А кількість жертв  землетрусів за історичний період склала 4200 тис. Це, з одного боку, здається мало: ми знаємо, що в «рік катастрофічних землетрусів», яким названий 1976 ріком, жертв було більше напівмільйона.

 Найсильніші землетруси з початку 20 сторіччя

Місце

Дата землетрусу

Сила землетрусу

Координати

1.Чилі

22 травня 1960

9,5

-38,24/-73,05

2.Протока Принця Вільяма,Аляска,США

28 березня 1964

9,2

61,02/-147,65

3.Біля західних берегів Півд.Суматри

26 грудня 2004

9,1

3,30/95,78

4.Камчатка

4 листопада 1952

9,0

52,76/160,06

5.Біля узбережжя Еквадору

31 січня 1906

8,8

1,0/-81,5

6.Рет острови,Аляска,США

13 жовтня 1963

8,7

51,21/178,50

7.Південна Суматра,Індонейзія

28 березня 2005

8,6

2,08/97,01

8.Андреанові острови,Аляска,США

4 лютого 1965

8,6

51,56/-175,39

9.Ассам,Тібет

15 серпня 1950

8,6

28,5/96,5

10.Курільські острови

13 жовтня 1963

8,5

44,9/149,6

11.Банда море,Індонейзія

1 лютого 1938

8,5

-5,05/131,62

12.Камчатка

03 лютого 1923

8,5

54,0/161,0


 

У подальші роки число жертв землетрусів  значно скоротилося: у 1977 році їх було 2800, а в 1979 році — 1479. У 1980 році ця цифра  знову підскочила до 30 000. Перелік  найбільших землетрусів нашого століття приведений на мал. 1. По даним А. Р. Рнтсема, тільки в Європі з 1953 по 1978 рік загинули від землетрусів 34 000 чоловік. Адже Європа в цьому відношенні порівняно з Японією, Іраном і Центральною Америкою вважається «безпечнішою». Половина людства живе в сейсмічно  активних областях, тобто в районах, де можуть відбуватися руйнівні землетруси. Поверхня наший планети перетинають сейсмічні зони, вони проходять через всі континенти і океани.


 

 

 

1.1.Види землетрусів та їх загальна характеристика

Землетруси  — коливання Землі, викликані  раптовими змінами в стані  надр планети. Ці коливання являють  собою пружні хвилі, що поширюються  з високою швидкістю в товщі  гірських порід. Найсильніші землетруси іноді відчуваються на відстанях  більше 1500 км від вогнища і можуть бути зареєстровані сейсмографами (спеціальними високочутливими приладами) навіть у протилежній півкулі. Район, де зароджуються коливання, називається вогнищем землетрусу, а його проекція на поверхню Землі — епіцентром землетрусу. Вогнища більшості землетрусів лежать у земній корі на глибинах не більше 16 км, однак у деяких районах глибини вогнищ сягають 700 км. Щодня відбуваються тисячі землетрусів, але лише деякі з них відчуваються людиною.

Вулканічні землетруси виникають унаслідок різких переміщень магматичного розплаву в надрах Землі або в результаті виникнення розривів під впливом цих переміщень.

Техногенні землетруси можуть бути викликані підземними ядерними випробуваннями, заповненням водоймищ, видобутком нафти й газу методом нагнітання рідини у свердловини, підривними роботами при видобутку корисних копалин тощо. Менш сильні землетруси відбуваються при обвалі склепінь печер або гірських копалень.

За походженням землетруси бувають  нетектонічні й тектонічні. Тектонічні землетруси виникають унаслідок раптового зняття напруження, наприклад при переміщеннях уздовж розламу в земній корі (дослідження останніх років показують, що причиною глибоких землетрусів можуть бути і фазові переходи в мантії Землі, що відбуваються при певних температурах і тиску). Іноді глибинні розлами виходять на поверхню Під час катастрофічного землетрусу в Сан-Франциско 18 квітня 1906 р. загальна довжина поверхневих розривів у зоні розламу Сан-Андреас склала більше 430 км. максимальний горизонтальний зсув — 6 м. Максимальна зареєстрована величина сейс-могенних зсувів уздовж розламу 15 м. Тектонічні землетруси тривають переважно кілька секунд. Це підземні поштовхи певної сили, які супроводжуються поштовхами та коливаннями земної поверхні. Сильні землетруси є катастрофами, вони руйнують будинки та інші споруди, призводять до загибелі людей. Тому серед небезпечних сил природи землетруси завжди були найстрашнішим лихом для людини: по-перше, тому, шо починалися зненацька і відбувалися блискавично, а по-друге, — через їхню велику руйнівну силу.

До нетектонічних землетрусів належать обвальні, вулканічні та штучні, спричинені діяльністю людини (наприклад, штучними вибухами). Нетектонічні землетруси охоплюють невеликі площі, трапляються зрідка і мають незначну силу.

    Тектонічні землетруси виникають на різних глибинах. Причиною їх виникнення є раптове, стрибкоподібне вивільнення великої кількості енергії з надр Землі, спричинене пересуванням мас гірських порід, найчастіше — вздовж розломів. Розрядка цих напружень зумовлює сейсмічні коливання у вигляді хвиль, які, досягши земної поверхні, спричиняють руйнування. Місце в земній корі або верхній мантії, де виникає землетрус, називають осередком землетрусу. В центрі осередка — гіпоцентр, проекцію якого на поверхню Землі називають епіцентром.

Під час  тектонічних рухів, коли напруження перевищує міцність гірських порід, у гіпоцентрі звільняється велика кількість енергії, яка переходить з потенційної форми в кінетичну і зумовлює сейсмічні коливання, що поширюються від осередку в усі боки.

1.2.Магнітуда й інтенсивність землетрусів

Магнипуда землетрусів звичай визначається за шкалою, що грунтується на )аписах сейсмографів Ця шкала відома під назвою шкали магнітуд, або шкали Ріхтера (за іменем американського сейсмолога Ч. Ф Ріхтера, що запропонував fi в 1935 р ) Магнипуда землетрусу — безрозмірна величина, пропорційна до логарифма відношення максимальних амплітуд певного типу хвиль цього землетрусу і деякого стандартного землетрусу. Існують розходження в методах визначення магнітуд близьких, віддалених, дрібнофокусних (неглибоких) і глибоких землетрусів. Магнітуди, визначені за різними типами хвиль, відрізняються за величиною Землетруси різної магнітуди (за шкалою Ріхтера) виявляються в такий спосіб.

2 - найслабші  відчутні поштовхи,

41/2 —  найслабші поштовхи, шо призводять до невеликих руйнувань,

6 — помірні  руйнування,

81/2 —  найдужчі з відомих землетрусів.

Інтенсивність землетрусів оцінюється в балах при обстеженні району за величиною викликаних ними руйнувань наземних споруджень або деформацій іємної поверхні. Для ретроспективної оцінки бальності історичних або давніших землетрусів використовують певні емпірично отримані співвідношення. У США оцінка інтенсивності зазвичай проводиться за модифікованою 12-бальною шкалою Меркаллі.

Інтенсивність — це зовнішній ефект землетрусу на поверхні землі, визначається візуально через зіставлення між собою ступеня пошкодження підземними поштовхами будівель, за враженням, яке справ.ляє підземний удар на людей, за кількістю жертв, за деформаціями ґрунту тощо. Інтенсивність виражається в балах. Для визначення сили землетрусів застосовують різні шкали, але найпоширенішою є дванадцятибальна шкала. За нею найслабкіший землетрус оцінюється в 1 бал, найсильніший — у 12 балів. Наведемо скорочений варіант цієї шкали за рівнями, якою користуються сьогодні в Україні:

  • 1 бал (непомітний) — реєструється лише приладами;
  • 2 бали (дуже слабкий) — відчувається в окремих випадках людьми, які перебувають у повному спокої;
  • З бали (слабкий) — відчувається небагатьма людьми всередині будівель;
  • 4 бали (помірний) — відчувається багатьма людьми, можливі коливання висячих предметів, дрижання вікон, дверей;
  • 5 балів (достатньо сильний) — відчувається всіма, коливання висячих предметів, скрипіння підлоги, прокидаються ті, хто спить;
  • 6 балів (сильний) — легке пошкодження деяких будівель: тонкі тріщини в штукатурці, тріщини в печах тощо;
  • 7 балів (дуже сильний) — істотне пошкодження будівель, падають димарі, виникають тріщини в сирих грунтах, на берегах — зсуви;

 

  • 8 балів (руйнівний) — будівлі дуже пошкоджуються, більшість димарів падає, виникають тріщини і зсуви на схилах гір;
  • 9 балів (спустошливий) — сильне пошкодження кам'яних будівель; деякі будівлі руйнуються повністю, обвали, осипи, зсуви;
  • 10 балів (нищівний) — руйнування багатьох будівель; тріщини в ґрунті до 1 м завширшки, обвали, зсуви; суттєве пошкодження гребель, насипів;
  • 11 балів (катастрофічний) — повне руйнування кам'яних споруд, численні тріщини на поверхні Землі та вертикальні зміщення по них, великі обвали в горах;
  • 12 балів (сильно катастрофічний) — зміна рельєфу у великих масштабах; численні скидові тріщини і зміщення по них, обвали скель, зсуви; поява водоспадів, зміна русел річок.

Як було зазначено, кожний землетрус супроводжується вивільненням великої кількості пружної енергії, і одне з важливих завдань при вивченні землетрусів полягає в

тому, щоби визначити цю енергію як об'єктивний показник сили землетрусу в цифрах. Тому виникла потреба створити щкалу, яка б оцінювала землетруси залежно від їхньої початкової енергії, а не від того, як вони проявляються в кожному пункті спостереження. Таку щкалу називають шкалою магнітуди. Магнітуда обчислюється на підставі даних сейсмографів за максимальною амплітудою зміщення частинок ґрунту на умовній відстані 100 км від епіцентра. Вона характеризує енергію, яка виділяється при пружних коливаннях, породжених процесом в осередку. Для зручності магнітуда визначається пропорційно десятковому логарифму енергії цих коливань. Магнітуда дає змогу об'єктивніше оцінити потужність процесу в осередку землетрусу, ніж бальність.

Осередки землетрусів можуть виникати на різних глибинах — від кількох до 600...700 км. Однак найбільша кількість їх — в інтервалі до 100...200 км. У Криму більше землетрусів відбувається на глибинах 15...ЗО км. У Карпатах осередки сильних землетрусів розташовані на глибині близько 150 км, а на Далекому Сході — вздовж пасма Ку-рильських островів — до 600 км і більше.

Багаторічними дослідженнями виявлено, що осередки землетрусів розташовуються переважно вздовж зон великих скидів. Внаслідок раптового зміщення мас вздовж тектонічних розривів, крила яких перемішуються у протилежних напрямках, виникають землетруси. Розриви, з якими пов'язані осередки землетрусів, відбуваються переважно на великих глибинах, але в окремих випадках вони виходять на поверхню, утворюючи уступи в рельєфі, які називають ескарпами.

Щороку на земній кулі відбувається понад мільйон землетрусів різного класу. Проте визначити будь-яку періодичність у прояві землетрусів складно. В цілому сейсмічний режим протягом сотень років змінюється слабко. Останнім часом помічено зростання кількості невеликих землетрусів, пов'язаних з антропогенними чинниками (обвалами, штучними вибухами тощо).

Для сильних землетрусів характерні повторні поштовхи — афтершоки. Вони свідчать про те, що головний землетрус не зняв усіх напружень, які нагромадилися в зоні осередка, і процес вивільнення енергії ще деякий час триватиме. У Росії й деяких сусідніх із нею країнах прийнято оцінювати інтенсивність коливань у балах MSK (12-бальної шкали Медведева — Шпонхойєра — Карни-ка), у Японії — у балах ЯМА (9-бальної шкали Японського метеорологічного агентства). Інтенсивність у балах (що виражаються цілими числами без дробів) визначається при обстеженні району, у якому відбувся землетрус, або опитуванні жителів про їхні відчуття при відсутності руйнувань, або ж розрахунками за емпірично отриманими й прийнятими для цього району формулами. Серед перших відомостей про землетрус, що відбувся, стає відомою саме його магніту-да, а не інтенсивність. Магнітуда визначається на сейсмограмах навіть на великих відстанях від епіцентру.

1.3.Виникнення землетрусів

У міфології різних народів спостерігається  цікава схожість в уявленнях про причини землетрусів. Це ніби то рух якоїсь реальної або міфічної тварини, гігантської, прихованої десь в глибинах Землі. У стародавніх індусів це слон, у даяков Суматри — величезний віл. Стародавні японці провину за землетруси покладали на сома, який стрясав землю. Якби він не був під наглядом доброго бога, Даймедзина, то земля стрясалася б постійно. Проте добрий дух час від часу втрачав пильність, і совість злого сома обтяжувалася наступним землетрусом. Античні природодослідники  і  філософи знали про землетруси, оскільки ні Древню Грецию, ні Рим ці катастрофи не щадили, і їх вирішення проблеми не було міфічним, хоча не можна сказати, щоб воно було вірним. Арістотель заявляв, що землетруси викликає гаряче повітря, яке запалює в надрах горючі речовини. Страбон хоча і вірно відзначив, що приморські території частіше піддаються струсам, чим внутрішнюконтинентальні області, проте залишився далекий від тлумачення цього факту. Фалес Мілетський вважав, що за землетруси відповідальна вода. За його уявленням так само як човен на морських хвилях, так і земна твердь коливається на підземних водах.)Даже відомий Пліній Старший не прийшов до пояснення причин землетрусів.

Научна геологія (її становлення відноситься до XVIII століття) зробила правильні висновки про те, чому стрясаються головним чином молоді ділянки земної кори. У другій половині XIX століття вже була вироблена загальна теорія, згідно якої земна кора була підрозділена на стародавні стабільні щити і молоді, рухомі гірські споруди. З'ясувалося, що молоді гірські системи — Альпи, Піренєї, Карпати, Гімалаї.

Ми даємо пояснення тих понять,які  далі в тексті будуть використані в тексті,землетруси — це те місце в земних  надрах, де землетрус зароджується. Епіцентр — місце на поверхні Землі, яке є найбільш близьким до вогнища. Землетруси  не  розподіляються  по  земній поверхні рівномірно, навпаки, вонизосереджені в окремих вузьких зонах. Деякі епіцентри приурочені до материків, інші - до їх околиць, а треті — до дна океанов.Нові дані про еволюцію земної кори підтвердили, що згадані зони є межами плит літосфери. Літосфера—це тверда частина земної оболонки, що тягнеться до глибини 100—150 км. Вона включає земну кору (потужність якої досягає 15—60 км.) і частина верхньої мантії, яка кору підстилає. Літосфера немонолітна, вона розділена на плити. Одні з них великі (наприклад, Тихоокеанська, Північноамериканська і Євразійська) інші мають менші розміри (Аравійська Індійська плити). Плити переміщаються по пластичному підстилаючому прошарку, іменованою астеносферою. Існують три варіанти взаємодії плит літосфери: вони або розсуються, або стикаються, одна підсовується під іншу або одна рухається уздовж іншої. Рух плит не постійно, а переривисто, тобто відбувається епізодично, із-за їх взаємного тертя або тертя об підстилаючу поверхню. Кожне раптове переміщення, кожен ривок плит може ознаменуватися землетрусом.

Коли плити розсуються, формуються рифтові зони, які на континентах стають зародками майбутніх океанів. Такого роду процес в даний час відбувається, наприклад, в Червоному морі, уздовж якого проходить межа Африканською і Аравійською плит. Рифтові зони неспокійні, до них приурочено багато землетрусів і вулканічні виверження.

Інші процеси відбуваються, коли плити стикаються. Одна плита при  цьому підсовується під іншу, зриваючи в глибину частину поверхні, і  утворюється пояс підводних жолобів. Тут зсуви відбуваються епізодично, тому підводні жолоби з острівними дугами є джерелом найбільш частих і самих руйнівних землетрусів. Вся західна частина Тихого океану і прилеглі острови (Філіппіни, Японські, Алеутські острови та ін.) страждають від цих землетрусів. В результаті зіткнення плит утворилися найбільші  гірські системи Землі — Гімалаї, Альпи, Карпати і Анди. Складкоутворення і підняття колосальних об'ємів гірських порід, розташованих між плитами, також  не протікають гладко при цьому відбуваються накопичення напруги, і їх розрядка супроводжується землетрусами.

У третьому випадку взаємодії плит вони рухаються одна уздовж іншої. Механізм виникнення землетрусу той же, що і  в розглянутих вище два інших  випадках. Переміщення плит проходить не плавно, наявність зачеплень обумовлює уривчастість руху. Спочатку йде накопичення енергії, її вивільнення викликає переміщення і сейсмічний поштовх.

У зв'язку з тим, що ударний  фронт, або сейсмічні промені, в епіцентрі виходять на поверхню Землі під прямим кутом, сила удару в епіцентрі є найбільшою. З віддаленням від нього вона зменшується. Лінію, що сполучає точки прояву землетрусу з однаковою силою, називають ізо-сейстовою лінією (рис.1 ).

Площу, в межах якої землетрус досяг найбільшої інтенсивності, називають плейстосейстовою зоною, а площу, яка взагалі зазнає коливань під час землетрусу, — зоною землетрусу.

1.4.Сейсмічні хвилі

 

Коливання, що поширюються з вогнища землетрусу, являють собою пружні хвилі, характер і швидкість поширення яких залежать від пружних властивостей і щільності  порід. До пружних властивостей належать модуль об'ємної деформації, що характеризує опір стисканню без зміни форми, і модуль зрушення, що визначає опір силі зрушення Швидкість поширення  пружних хвиль збільшується прямо  пропорційно до квадратного кореня значень параметрів пружності й  щільності середовища.

Подовжні й поперечні хвилі На сейсмограмах ці хвилі з'являються першими Спочатку реєструються подовжні хвилі, при проходженні яких кожна частка середовища зазнає спершу стискання, а потім знову розширюється, здійснюючи при цьому зворотно-поступальний рух у подовжньому напрямку (тобто в напрямку поширення хвилі). Ці хвилі називаються також Р-хви-пями, або первинними хвилями. їхня швидкість залежить від модуля пружності й твердості породи. Поблизу земної поверхні швидкість Р-хвиль складає 6 км/с, а на дуже великій глибині — близько 13 км/с. Наступними реєструються поперечні сейсмічні хвилі, названі також S-хвилями. або вторинними хвилями. При їхньому проходженні кожна частка породи коливається пер- • пендикулярно до напрямку поширення хвилі. їхня швидкість залежить від опору породи зрушенню і складає приблизно 7/12 від швидкості поширення Р-хвиль.

Поверхневі хвилі поширюються уздовж земної поверхні або паралельно до неї і не проникають глибше 80—160 км. У цій групі виділяються хвилі Релея й хвилі Лява (названі за іменами учених, що розробили математичну теорію поширення таких хвиль). При проходженні хвиль Релея частки породи описують вертикальні еліпси, що лежать у комірковій площині. У хвилях Лява частки породи коливаються перпендикулярно до напрямку поширення хвиль. Поверхневі хвилі часто позначаються скорочено як L-хвилі. Швидкість їхнього поширення складає 3,2—4,4 км/с. При глибокофокусних землетрусах поверхневі хвилі дуже слабкі.

Амплітуда й період характеризують коливальні рухи сейсмічних хвиль. Амплітудою називається величина, на яку змінюється положення частки ґрунту при проходженні хвилі в порівнянні з попереднім станом спокою. Період коливань — проміжок часу, за який відбувається одне повне коливання частки Поблизу вогнища землетрусу спостерігаються коливання з різними періодами — від часток секунди до декількох секунд. Однак на великих відстанях від центру (сотні кілометрів) короткоперіодні коливання виражені слабше: для Я-хвиль характерні періоди від 1 до 10 с, а для 5-хвиль — трохи більше. Періоди поверхневих хвиль складають від декількох секунд до декількох сотень секунд. Амплітуди коливань можуть бути значними поблизу вогнища, однак на відстанях 1500 км і більше вони дуже малі — менше декількох мікронів для хвиль Pi Si менше 1 см — для поверхневих хвиль.

Відображення й переломлення Зустрічаючи на своєму шляху шари порід із відмінними властивостями, сейсмічні хвилі відбиваються або переломлюються подібно до того, як промінь світла відбивається від дзеркальної поверхні або переломлюється, переходячи з повітря у воду. Будь-які зміни пружних характеристик або щільності матеріалу на шляху поширення сейсмічних хвиль змушують їх переломлюватися, а при різких змінах властивостей середовища частина енергії хвиль відбивається.

Шляхи сейсмічних хвиль. Подовжні й поперечні хвилі поширюються в товщі Землі, при цьому безупинно збільшується обсяг середовища, що втягується в коливальний процес. Поверхня, що відповідає максимальному просуванню хвиль певного типу в цей момент, називається фронтом цих хвиль Оскільки модуль пружності середовища зростає з глибиною швидше, ніж його щільність (до глибини 2900 км), швидкість поширення хвиль на глибині вища, ніж поблизу поверхні, і фронт хвилі виявляється більш просунутим усередину, ніж у латеральному (бічному) напрямку.

Траєкторією хвилі називається лінія, що з'єднує точку, яка знаходиться на фронті хвилі, із джерелом хвилі. Напрямки поширення хвиль Р і S являють собою криві, звернені опуклістю вниз (через те що швидкість руху хвиль більша на глибині). Траєкторії хвиль Р і S збігаються, хоча перші поширюються швидше. Сейсмічні станції, що знаходяться далеко від епіцентру землетрусу, реєструють не тільки прямі хвилі Р і S. але також хвилі цих типів, уже відбиті один раз від поверхні Землі — РР і SS (або PR, і SR,), а іноді — відбиті двічі — РРР і SSS (або PR2 і SR2).

Існують також відбиті хвилі, що проходять  один відрізок шляху як Р-хвиля, а другий, після відбивання, — як 5-хвиля. Утворені обмінні хвилі позначаються як PS або SP. На сейсмограмах глибокофокусних землетрусів спостерігаються також інші типи відбитих хвиль, наприклад хвилі, які, перш ніж досягти реєструвальної станції, відбилися від поверхні Землі. їх прийнято позначати маленькою літерою, за якою йде велика (наприклад pR), Ці хвилі дуже зручно використовувати для визначення глибини вогнища землетрусу. На глибині 2900 км швидкість Р-хвиль різко знижується від >13 км/с до -8 км/с; а 5-хвилі не поширюються нижче цього рівня, що відповідає границі земного ядра й мантії. Обидва типи хвиль частково відбиваються від цієї поверхні, і певна кількість їхньої енергії повертається до поверхні у вигляді хвиль, що позначаються як РР і S.5. Р-хвилі проходять крізь ядро, але їхня траєкторія при цьому різко відхиляється, і на поверхні Землі виникає тіньова зона, у межах якої реєструються тільки дуже слабкі /"-хвилі. Ця зона починається на відстані близько 11 тис. км від сейсмічного джерела, а вже на відстані 16 тис км Я-хвилі знову з'являються, причому їхня амплітуда значно зростає через фокусуючий вплив ядра, де швидкості хвиль низькі. Р-хвилі, що пройшли крізь земне ядро, позначаються РКР або Ру. На сейсмограмах добре виділяються також хвилі, які шляхом від джерела до ядра йдуть як хвилі S. потім проходять крізь ядро як хвилі Р, а при виході хвилі знову перетворяться на тип 5. У самому центрі Землі, на глибині більше 5100 км, існує внутрішнє ядро, що знаходиться ймовірно у твердому стані, але природа його поки не цілком зрозуміла. Хвилі, що проникають крізь це внутрішнє ядро, позначаються як РК1КР або SKIKS.

 

Розділ ІІ. Реєстрація та вивчення землетрусів

 

Прилад, що записує сейсмічні коливання, називається сейсмографом, а сам запис — сейсмограмою. Сейсмограф складається з маятника, підвішеного усередині корпуса на пружині, і записуючого пристрою Один з перших записуючих пристроїв являв собою обертовий барабан із паперовою стрічкою При обертанні барабан поступово зміщається в один бік, так що нульова лінія запису на папері має вигляд спіралі. Щохвилини на графік наносяться вертикальні лінії — оцінки часу; для цього використовується дуже точний годинник, який періодично звіряють з еталоном точного часу. Для вивчення близьких землетрусів необхідна точність маркування — до секунди або менше У багатьох сейсмографах для перетворення механічного сигналу в електричний використовуються індукційні пристрої, у яких при переміщенні інертної маси маятника щодо корпуса змінюється величина магнітного потоку, що проходить крізь витки індукційної котушки. Слабкий електричний струм, що виникає при цьому, пускає в хід гальванометр, з'єднаний із дзеркальцем, який відкидає промінь світла на світлочутливий папір записуючого пристрою У сучасних сейсмографах реєстрація коливань ведеться в цифровому вигляді з використанням комп'ютерів.

Уперше  інструментальні спостереження  з'явилися в Китаї, де в 132 р Чан  Хен винайшов сейсмоскоп, що становив собою майстерно зроблену посудину. На зовнішньому боці посудини, із розміщеним усередині маятником, по колу були вигравірувані голови драконів, що тримають у пащі кульки При хитанні маятника від землетрусу одна або кілька кульок випадали у відкриті роти жаб, розміщених біля основи посудини у такий спосіб, щоб жаби могли їх проковтнути.

Спостереження за землетрусами ведуться з найдавніших  часів Детальні історичні описи, що надійно свідчать про землетруси із середини І тис. до н е., створені японцями. Велику увагу сейсмічності приділяли й античні вчені — Арістотель та ін. Систематичні інструментальні спостереження, розпочаті в другій половині XIX ст., призвели до виділення сейсмології у самостійну науку (Б. Б. Голіцин, Е. Віхерт, Б. Гутенберг, А. Мохоровичич, Ф Оморі й ін.).

Постійні  спостереження за землетрусами здійснюються сейсмічною службою. Сучасна світова  мережа нараховує понад 2000 стаціонарних сейсмічних станцій, дані яких систематично публікуються в сейсмологічних бюлетенях  і каталогах Крім стаціонарних станцій, використовуються експедиційні сейсмографи, у тому числі встановлювані на дні океанів. Експедиційні сейсмографи )асилалися також на Місяць (де 5 сейсмографів щорічно реєструють до 3000 місяцетрусів), а також на Марс і Венеру. Вивченням землетрусів займається сейсмологія Сейсмічні хвилі, що виникають при землетрусах, використовуються також для вивчення внутрішньої будови Землі, досягнення в цій області стали основою для розвитку методів сейсмічної розвідки

Природа землетрусів на землі