Trzęsienia ziemi — przyczyny i skala
Trzęsienie ziemi to gwałtowne drgania skorupy ziemskiej wywołane nagłym uwolnieniem naprężeń, najczęściej na granicach płyt tektonicznych. Siłę mierzy się skalą magnitudy.
Trzęsienia ziemi nie zdarzają się przypadkowo — ich rozmieszczenie niemal dokładnie pokrywa się z granicami płyt tektonicznych. Poniżej mechanizm, pomiar i skutki.
Przyczyny
Skorupa ziemska podzielona jest na płyty tektoniczne, które przesuwają się względem siebie o kilka centymetrów rocznie. Na ich granicach gromadzą się naprężenia, aż skały pękają i uwalniają nagromadzoną energię.
- Tektoniczne — najczęstsze, wywołane ruchem płyt
- Wulkaniczne — towarzyszą erupcjom
- Zapadowe — zawalenie się pustek podziemnych, w tym po eksploatacji górniczej
Hipocentrum i epicentrum
To rozróżnienie bywa mylone. Hipocentrum (ognisko) to miejsce wewnątrz Ziemi, gdzie nastąpiło pęknięcie. Epicentrum to punkt na powierzchni leżący dokładnie nad nim.
Głębokość ogniska ma ogromne znaczenie — trzęsienie płytkie, do 70 km, jest znacznie groźniejsze niż głębokie o tej samej sile, bo energia dociera do powierzchni mniej rozproszona.
Skale pomiaru
- Skala magnitudy — mierzy energię uwolnioną w ognisku; wartość obiektywna, jedna dla całego wstrząsu
- Skala Mercallego — opisuje skutki odczuwalne w danym miejscu; ta sama wartość magnitudy daje różne stopnie w różnych punktach
Skala magnitudy jest logarytmiczna: wzrost o jeden stopień oznacza dziesięciokrotnie większą amplitudę drgań i około trzydziestokrotnie większą energię. Trzęsienie o magnitudzie 7 uwalnia więc niemal tysiąc razy więcej energii niż o magnitudzie 5.
Dlatego nie ma czegoś takiego jak „skala od 1 do 10” — skala nie ma górnej granicy, choć najsilniejsze zarejestrowane wstrząsy nie przekraczały wartości około 9,5.
Fale sejsmiczne
- Fale P (podłużne) — najszybsze, docierają pierwsze, przechodzą przez ciała stałe i ciecze
- Fale S (poprzeczne) — wolniejsze, nie przechodzą przez ciecze
- Fale powierzchniowe — najwolniejsze, ale najbardziej niszczące
Fakt, że fale S nie przechodzą przez ciecze, pozwolił odkryć, że zewnętrzne jądro Ziemi jest płynne — za nim powstaje strefa cienia, do której fale te nie docierają. Cała wiedza o wnętrzu planety opiera się na analizie takich zapisów.
Gdzie występują
Około 90 procent trzęsień przypada na Pacyficzny Pierścień Ognia — obrzeża Oceanu Spokojnego, gdzie zbiegają się granice kilku płyt. Drugi pas biegnie przez basen Morza Śródziemnego i Himalaje.
W Polsce silne trzęsienia praktycznie nie występują, bo kraj leży wewnątrz płyty euroazjatyckiej. Rejestruje się natomiast słabe wstrząsy, głównie w rejonach górniczych oraz w Karpatach.
Dlaczego nie da się ich przewidzieć
Można wskazać obszary zagrożone i oszacować prawdopodobieństwo w skali dziesięcioleci, ale nie datę konkretnego wstrząsu. Procesy zachodzą kilkadziesiąt kilometrów pod powierzchnią, a moment pęknięcia zależy od czynników niemożliwych do zmierzenia z zewnątrz.
Dlatego zamiast prognozowania stosuje się budownictwo sejsmiczne — konstrukcje elastyczne, amortyzatory i systemy ostrzegania działające w sekundach między dotarciem fal P i S.