Факторы обеспечения безопасности учащихся в сейсмически опасных зонах (стр. 2 из 8)
Существуют два основных типа сейсмических волн: объемные, распространяющиеся в теле земли и подобные звуковым волнам, и поверхностные, идущие вдоль земной поверхности, подобно морским волнам [19, 71].
Основными параметрами, определяющими силу и характер (эффект) землетрясения являются интенсивность сейсмических толчков, магнитуда, глубина очага. Степень ущерба в определенном месте называют интенсивностью землетрясения и измеряют ее с помощью цифровой шкалы, называемой модифицированной шкалой Меркалли (шкалой ММ) по имени ее создателя итальянского ученого. Шкала разделена на 12 частей - баллов. Самое слабое землетрясение (интенсивностью I или 2 балла) ощущается только отдельными чувствительными к колебаниям почвы людьми. Самое сильное - 12 баллов - приводит к полному разрушению всех зданий и изменению географического ландшафта. По этой шкале землетрясения ниже б баллов считаются слабыми, выше 6 баллов – сильными [27, 137].
Интенсивность проявления землетрясений на поверхности измеряется в баллах и зависит от глубины очага и магнитуды землетрясения, служащей мерой его энергии. Максимальное известное значение магнитуды приближается к 9. Магнитуда связана с полной энергией землетрясения, но эта зависимость не прямая, а логарифмическая, с увеличением магнитуды на единицу энергия возрастает в 100 раз, т. е. при толчке с магнитудой 6 высвобождается в 100 раз больше энергии, чем при магнитуде 5, и в 10 000 больше, чем при магнитуде 4. Часто в средствах массовой информации, оповещающих о сейсмических катастрофах, отождествляется шкала магнитуд (Рихтера шкала) и сейсмическая шкала интенсивности, измеряемая в сейсмических баллах, т. к. журналисты, сообщающие о 12 баллах «по шкале Рихтера», путают магнитуду с интенсивностью. Интенсивность тем больше, чем ближе очаг расположен к поверхности, так, напр., если очаг землетрясения с магнитудой, равной 8, находится на глубине 10 км, то на поверхности интенсивность составит 11-12 баллов; при той же магнитуде, но на глубине 40-50 км воздействие на поверхности уменьшается до 9-10 баллов [32, 7].
Употребляются и другие шкалы: шкала Японского метеорологического агентства (МА), европейская шкала - 64, а также Китайская шкала интенсивности. Следует заметить, что интенсивность не является непосредственно измеряемой величиной; ее определение полностью субъективно и требует обследования пострадавших районов.
Второй важной характеристикой землетрясений, после интенсивности, является магнитуда по шкале Рихтера. Магнитуда любого подземного толчка определяется как логарифм (десятичный), выраженный в микронах максимальной амплитуды записи этого толчка на сейсмографе, полученной с помощью стандартного сейсмографа на расстоянии 100 км от эпицентра землетрясения. Это фактически мера смещения почвы в месте регистрации (расположения сейсмической станции).
Глубина очага землетрясения, определяемая как расстояние от поверхности земли до гипоцентра, может быть от нескольких километров до нескольких сотен километров. Для неглубоких (мелкофокусных) землетрясений глубина очага составляет от единиц до десятков километров, для глубокофокусных - до 750 км [5, 116].
В работе Крылова С. В. [13], а также в исследованиях Голенецкого С.И. [20], Чипизубова А.И. [49] мы встречаем более научное изложение характеристик землетрясений, которые, в принципе, не противоречит приведенным выше:
· глубина очага землетрясения;
· магнитуда и интенсивность энергии на поверхности земли.
Глубина очага – это глубина места, где возникает подземный удар (толчок), т.е. очаг землетрясения [13]. Глубина очага землетрясения в различных сейсмических районах лежит в пределах от 0 до 720 км [13, 20]. В зависимости от глубины очага (Н) землетрясения подразделяются на: поверхностные (Н=0 – 70 км); промежуточные (Н =70 – 300 км); глубокие (Н более 300 км). До сих пор не было зарегистрировано ни одного землетрясения глубже 720 км. Свыше 75% энергии, выделенной при землетрясении, принадлежит поверхностным и только 3% - глубоким. Проявление землетрясений в тех или иных районах называют их сейсмичностью.
Магнитуда – мера общего количества энергии, излучаемой при сейсмическом толчке в форме упругих волн. Магнитуда является характеристикой очага землетрясения и определяет общую энергию землетрясения в нём. Магнитуда – безразмерная величина, представляет собой логарифм максимальной амплитуды (Z) смещения почвы (поверхностной волны) в микронах (мкм), измеренной прибором сейсмографом (или по сейсмограмме) на расстоянии R =100 км от эпицентра землетрясения [13]:
M = lg Zm – 1,32 R (1)
Магнитуда по вектору изменяется от 0 до 9. Однако магнитуда характеризует выход сейсмической энергии только в эпицентре землетрясения. Поэтому для более объективной оценки силы колебания земной поверхности, т.е. землетрясения в точках, которые удалены от эпицентра, введено понятие интенсивность землетрясения [13, 20].
Интенсивность землетрясения – это интенсивность колебания грунта на поверхности земли, являющаяся разрушительной силой землетрясения. Она зависит от магнитуды (M), расстояния от эпицентра (R) и глубины очага землетрясения (H). Интенсивность землетрясения (в баллах) в заданной точке на поверхности земли определяется зависимостью:
, (2)где 3, 1.5, 3.5 - региональные константы для РФ.
Следовательно, интенсивность землетрясения (сила, балльность или сейсмическая интенсивность) оценивает силу землетрясения на поверхности Земли. Факторами, которые определяют интенсивность землетрясений, помимо собственно сейсмической энергии, являются: расстояние до эпицентра, свойства грунта, качество строительства и др. Они характеризуют степень и масштаб разрушений, нанесенных стихией в данном конкретном месте. Интенсивность или сила землетрясения измеряется в баллах. При этом может применяться несколько шкал [13, 49]:
· шкала Рихтера, которая использует величину магнитуды (1<M<9), 9-балльная;
· шкала Меркалли интенсивности землетрясения - 12-балльная; модифицированная шкала Меркалли ММ - в США; в некоторых странах Европы - шкала Меркалли КЗ;
· шкала MSK-64 (шкала Медведева, Шпонхойера, Карника), рекомендо-ванная ЮНЕСКО, по интенсивности энергии - 12-балльная;
· шкала ИФЗ, весьма близкая к шкале Меркалли, рекомендована и положена в основу СниП-11-7-81 "Строительство в сейсмических районах".
Все перечисленные шкалы близки между собой и интенсивность земле-трясений измеряют по 12-балльной шкале. В настоящее время в России и странах СНГ применяется международная 12-балльная шкала MSK-64 (шкала Медведева, Шпонхойера, Карника). Итак, шкала MSK-64 подразделяет землетрясения по силе толчков на поверхности земли, т. е. по интенсивности землетрясения, на 12 баллов.
Для предупреждения человеческих жертв очень важен прогноз землетрясений. Заинтересованность в прогнозе землетрясений исключительно велика - тысячи человеческих жизней могут быть спасены, если предсказание окажется точным, целые города могут быть эвакуированы зря, если оно окажется ложным. Из-за многих неопределенностей, связанных с землетрясением, удачное их предсказание бывает весьма редким. Тем не менее возможность точного предсказания времени, места и интенсивности землетрясений настолько заманчиво, что сегодня сотни ученых, в основном из США, Японии, Китая и нашей страны, заняты исследованиями по прогнозу землетрясений.
К числу удачных прогнозов землетрясений относят верные предсказания китайских ученых сильного, почти 8-балльного землетрясения в северо-восточной части Китая в феврале 1975 г. Надвигающаяся беда была предугадана с точностью до нескольких часов. Из района вероятного землетрясения было эвакуировано свыше 1 млн. человек. И хотя многие здания в городах были разрушены или сильно повреждены, число погибших составило всего 500 человек из числа тех, кто был оставлен для охраны порядка [3, 197].
Старейший и наиболее известный метод предсказания землетрясении - это статистический метод, основанный на анализе сейсмологической истории региона: данные о числе, размерах и частоте повторения землетрясений. Предполагая, что сейсмичность региона не меняется с течением времени, можно по этим данным оценить вероятность будущих землетрясений.
Другие идеи научного прогноза землетрясений базируются на возможности изучения ряда характеристик Земли, значения которых регулярно изменяются перед землетрясениями и служат как бы предвестниками приближающихся катастроф.
Среди некоторых возможных предвестников, изучаемых в настоящее время, следует отметить сейсмичность (сильное землетрясение часто предваряется роем слабых толчков), движение земной коры (например, наблюдения со спутников из космоса позволяют выявлять крупномасштабные деформации - изменения формы - поверхности земли), уровень воды в колодцах и скважинах (уровень грунтовых вод перед землетрясением часто повышается или понижается), содержание радона в подземных водах (радон - это радиоактивный газ, присутствующий в грунтовых водах и в воде скважин). Перед некоторыми землетрясениями над землей распространяется слабое рассеянное свечение, в другом случае появляется туманная дымка, стелящаяся над поверхностью и исчезающая после сотрясений [9, 211].
Все эти физические процессы, предваряющие сейсмические колебания, оказывают влияние на поведение животных, позволяя им предчувствовать надвигающееся несчастье. Так, лягушки, змеи, черви перед землетрясением выползают из своих убежищ. Крысы заблаговременно покидают норы. Птицы улетают вглубь материка в сторону более спокойных районов. Лошади, ослы, овцы и свиньи проявляют повышенную нервозность. Особым предчувствием отличаются кошки и собаки, известны случаи, когда собаки заставляли своих хозяев покидать здания, впоследствии разрушенные подземными ударами.