Слово сейсмология в переводе с греческого языка означает "наука о землетрясениях". Она осуществляет сложные, но чрезвычайно необходимые исследования, так как с их помощью специалисты прогнозируют движения земной поверхности, изучают структуру недр и происходящие в них процессы, разрабатывают методы уменьшения потерь после сильных землетрясений, отслеживают испытания атомного оружия, помогают в поиске полезных ископаемых.
В этой статье рассмотрим историю этой науки, чем она занимается, разберем синонимы к слову сейсмология.
Начало развития науки
В восемнадцатом веке Джоном Мичелом было высказано предположение о том, что землетрясения вызывают упругие волны, проходя через земную поверхность.
В 1760 году им была опубликована книга «Предположения о причинах возникновения землетрясений и наблюдения за этим феноменом». В ней подтверждался вывод о том, что находящиеся в милях под корой земли породы своим движением создают волны, вызывающие землетрясения. Сейсмология начала развиваться как наука.
Мичелом также была выдвинута теория, что через сопоставление данных о времени прохождения волн до того или иного места можно определить, где находится эпицентр их возникновения. На основании этого способа были созданы современные методы поиска эпицентра.
Первый мировой каталог
Новым витком в развитии науки стала середина девятнадцатого столетия. В те годы по результатам своих двадцатилетних наблюдений за 6831 землетрясением и натурных экспериментов Робертом Маллетом был составлен каталог мировой сейсмической активности.
В нем по каждому случаю указывались такие характеристики, как местоположение, дата, число толчков, продолжительности колебаний, их возможное направление и последствия. В качестве доказательства прилагались фотографии.
Позже систематические наблюдения и регистрация явлений стали проводиться во многих странах, в том числе США, России, Японии.
Сейсмичность Земли, или Почему происходят землетрясения
Общепланетарной особенностью Земли признают ее вулканизм и сейсмичность. Способами их реализации для избавления от постоянно накапливающейся в толще планеты тектонической энергии являются активные вулканы и тектонические землетрясения.
Основой таких грандиозных процессов становятся два события:
- возникновение разлома (приводит к сейсмичности),
- образование расплавленной лавы (ведет к вулканизму), которые становятся реакцией внутренней среды на нагрузку извне.
Основной причиной, вызывающей подобные явления на Земле, является принцип минимизации гравитационной потенциальной энергии (напряженности) в недрах планеты. Изучать данные явления призваны науки сейсмология и вулканология.
В 1995 году группа ученых предположила, что землетрясения могут способствовать изменению формы нашей планеты. В результате этих явлений она приобретает более круглую и компактную форму, и этот процесс происходит с уменьшением ее гравитационной энергии путем перехода в тепловую.
Для чего нужна сейсмология
Это наука, благодаря которой были раскрыты принципы строения Земли и определены основные границы раздела ее недр – ядро, мантия и кора. Ученые выяснили, что одновременно с данными об источнике землетрясения колебания дают сведения о среде, их распространяющей.
Наука о волнах позволяет во многом понять природу образования землетрясений, что помогает в разработке новых технологий строительства сооружений, более устойчивых к подземным толчкам, что сохранит жизни многих людей, а также во многих других областях.
Людям от науки понадобилось более сотни лет для понимания того, что землетрясения связаны с создаваемыми ими сейсмоволнами. А практически пятьдесят лет ушло на получение общего понимания о внутреннем устройстве недр и свойствах распространения в них сейсмических волн.
Параллельно с этой наукой сходными проблемами занимаются и другие, объединенные исследования имеют большую практическую ценность.
Аналогичные науки
Синонимами сейсмологии считают названия следующих наук:
- Геоло́гия (взято с древнегреческого). Это более широкое понятие. Представляет собой комплекс наук о внутреннем строении и составе Земли, ее развитии и происхождении. Результаты основываются на исследовании геологических явлений, состава и структуры земной поверхности и литосферы с использованием всех доступных методов, а также данных дисциплин.
- Сейсмография. Раздел сейсмологии. В рамках этой дисциплины проводятся записи волновых колебаний земной коры специальным аппаратом – сейсмографом.
- Гелиосейсмология (с английского). Является разделом астрономии, изучающим внутреннюю кинематику и структуру Солнца по тому, как распространяются сейсмические и акустические волны.
- Сейсмометрия – часть сейсмологии, которая занимается разработкой методов и приборов с целью регистрации волновых колебаний почвы, строений и других объектов, когда на них воздействуют сейсмические явления.
- Геофи́зика (от древнегреческого), иными словами – физика Земли. Это совокупность наук, которые исследуют строение Земли физическими методами.
Предмет, объект и задачи изучения землетрясений
Чтобы понять, что изучает сейсмология, нужно обратить внимание на то, что исследуют в рамках этой науки: объектом ее изучения являются подвижки земных платформ и землетрясения, а предметом – внутренняя структура и строение планеты. В частности, какое влияние на распространение колебаний оказывает отклонение от однородности вещества внутри Земли.
Такие явления, как землетрясения, принято рассматривать в качестве специфических, периодически повторяющихся колебательных движений земной поверхности. Их характерным свойством является короткая длительность – от долей секунд до десятков минут. В этом контексте сейсмичность подразумевает географическую закономерность распределения землетрясений, связанную со строением поверхности земли и магнитудами (или накопившейся энергией).
Также существует такой раздел, как шахтная сейсмология. Это направление, в задачи которого входит мониторинг сейсмичности в тех местах, где идут разработки горнодобывающих предприятий, и прогнозирование с последующим предупреждением о том, где может случиться землетрясение. Эти шаги предпринимаются с целью обеспечения безопасности проведения горных работ.
Цель научных исследований
Практическая цель сейсмологии – это предоставление долгосрочных прогнозов возможных мест возникновения землетрясений, их повторяемости и силы.
Когда происходит изучение очагов землетрясения, специалистами проводятся детальные исследования явлений и происходящих во время них процессов в условиях реальной физико-геологической среды. Анализируются также смещения блоков земной поверхности и другие превращения, дается оценка параметров очага. Это позволяет выявлять предвестники землетрясений и разрабатывать оперативные краткосрочные прогнозы их начала и длительности, а также методы управления такими процессами. Важной является оценка возможности техногенного либо антропогенного влияния на сейсмическую активность.
В задачи сейсмологии как науки входит:
- изучение вызываемых землетрясениями сейсмических волновых полей в непосредственной близости от очага явления;
- исследование сильных сейсмических подвижек земной коры;
- анализ взаимодействия грунта с сооружением, находящимся в опасной зоне;
- разработка способов и проведение сейсмического микрорайонирования;
- изучение силы влияния землетрясений на атмосферу планеты и гидросферу;
- исследование сейсмических шумов на поверхности Земли – микросеймов.
Прикладная задача инженерно-сейсмологического направления сейсмологии – это распознавание и регистрация подземных ядерных взрывов во время производимых испытаний.
Наблюдение как метод изучения сейсмической активности
С сейсмологией в тесной связи находится сейсмометрия, которая занимается разработкой приборов и способов регистрации сейсмических колебаний.
Сейсмологическое исследование включает в себя:
- визуальное наблюдение явлений землетрясения;
- регистрацию с помощью оборудования возбуждаемых сейсмических колебаний в обоих диапазонах – частотном и динамическом.
Фиксирование волн выполняют специальные приборы – сейсмографы. С их помощью определяют место возникновения и характеристики очага землетрясения.
Сейсмографы подразделяются на:
- Стационарные – предназначены для непрерывной работы, и местом их установки служат сейсмические станции, объединенные в сеть. В этой сети ведутся наблюдения, создаются каталоги явлений, ведутся работы по исследованию подводных землетрясений, производится информирование о предстоящих подвижках коры.
- Экспедиционные – размещаются в уже возникших очагах сильных колебаний с целью регистрации дальнейших возможных толчков. Это могут быть важные строительные объекты, например атомные станции или дно моря (океана).
Это оборудование позволяет выявлять вновь образующиеся тектонические разрывы, смещения земной коры, оползни, обвалы и другие геологические катастрофы.
