Пятая стихия. Глава 4. Землетрясения

Большинство естественных процессов, происходящих на Земле, протекают настолько медленно, что для определения их срока время нужно считать не годами, не веками, не тысячелетиями, а целыми миллионами и даже десятками миллионов лет. Но бывают случаи, когда буквально за секунды в каком-либо районе всё рушится, всё меняется до неузнаваемости. И «виноваты» в этом землетрясения. Это СТИХИЯ. С ней тоже не справиться, с ней тоже сладу нет.
 
Во время землетрясений на земле могут образовываться громадные трещины длиной до нескольких десятков километров, на десятки и даже сотни метров может меняться высота какой-либо точки, в горах происходят обвалы, которые уничтожают и лес, и всё живое, на реках образуются огромные запруды, создавая новые озера. Местность изменяется на глазах.
Катастрофические землетрясения бывают сравнительно редко, но ущерб от них огромен. Такие землетрясения приводят к тому, что целые города пропадают с лица земли, а человеческие жертвы исчисляются не десятками, а сотнями тысяч человек. О материальном ущербе говорить уже не приходится.
На территории России сильные землетрясения бывают на Сахалине (мы о нем говорили в предисловии) и Камчатке, на Байкале и Алтае, в горах Северного Кавказа. Это наиболее «уязвимые» районы нашей страны. Если же говорить о территории бывшего  СССР, то опасными являются районы Средней Азии (катастрофическое землетрясение в Ташкенте в 50-х годах прошлого века), район Кавказа и Закавказья и даже Крым, где в 1927 году было землетрясение, которое по своей силе также относится к катастрофическому.
Колебания земной коры наблюдаются не только на суше, но и на море. В этом случае они называются «моретрясениями». Термин несколько необычный, но так говорят на самом деле. Моряки неоднократно наблюдали внезапные толчки на корабле в море (при «спокойной воде»), от которых команда, привыкшая к качке, с трудом удерживалась на ногах. Известны случаи, когда после моретрясения морское дно опустилось на 2760 м. Это было в Средиземном море в 1885 году у острова Крит.
По современным научным представлениям земная кора и самый верхний слой мантии представляет собой пластичные плиты, которые перемещаются (двигаются!) относительно друг друга. Наша Земля живет, наша Земля дышит! Там, где две плиты расходятся, образуются разломы в земной коре. Когда плиты сближаются, одна плита может «залезть» под другую или на другую. Это может привести к извержению вулканов, появлению новых вулканических островов, появлению новых горных хребтов.
Движения земной коры на континентах обычно никто не замечает, но иногда это движение может привести к мощным землетрясениям. При движении плит, из которых состоит земная кора, внутри Земли растут силы напряжений взаимодействия этих плит. В тот момент, когда эти напряжения становятся больше допустимых, происходит резкое движение этих плит и снятие «запредельных» напряжений. Вот вам и очередное землетрясение. Это СТИХИЯ. С ней также ничего не сделать, с ней не справишься. Обывательский пример, который поможет вам понять суть происходящего при землетрясении. Две команды соревнуются в перетягивании каната. Команды большие и сильные, причем силы команд примерно равны. Обе команды кряхтят, стараются из последних сил, но продвижения от центра почти никакого нет: то одна команда чуть перетянет, то другая. И вдруг канат рвется. Обе команды кувырком летят в разные стороны, так как «канатное напряжение» снято – канат порвался. Если хотите, вот оно, «землетрясение».
В настоящее время различают землетрясения трех типов: тектонические, вулканические и провальные.
О тектонических землетрясениях мы с вами только что говорили. В переводе с древнегреческого «тектос» - строение. Отсюда тектонические землетрясения – это землетрясения, связанные со строением земной коры и происходящими в ней перемещениями.
Вулканические землетрясения связаны с извержением вулканов. Область распространения этих землетрясений невелика, а продолжительность зависит от характера извержения вулкана.
Провальные землетрясения бывают тогда, когда подземные воды в каком-либо районе вымывают и уносят грунт, и вместо него образуются большие пустоты. Эти пустоты увеличиваются в размерах, напряжения в оставшемся грунте растут и, в конце концов, верхний слой грунта (читай – земной коры) под собственной тяжестью проваливается в образовавшуюся пустоту. Вот и получилось провальное землетрясение. У этих землетрясений есть одна особенность – они обычно сопровождаются одиночным ударом.
Землетрясения изучают сейсмологи. Сейсмология требует не только очень высокой точности приборов для фиксации землетрясений, но и надежной установки их в таких помещениях, где совершенно отсутствует влияние внешней среды.
Нарушения равновесия земной коры, происходящее во время землетрясений, сопровождается колебаниями, которые отмечаются сейсмографами. Сейсмографы позволяют определить и место (эпицентр) землетрясения, и глубину, на которой оно произошло, и его силу.
Удары, получающиеся при землетрясении, передаются во все стороны как в самой земной коре, так и по ее поверхности. Образно распространение и силу ударов при землетрясении можно сравнить с теми волнами, которые возникают на гладкой воде от брошенного в нее камня. Большой камень, производя  значительное колебание частиц воды, дает большие волны, а маленький камень – маленькие волны. Точно также сила землетрясений определяется мощностью подземных ударов.
Колебания частиц жидкости отличаются от колебаний частиц твердого тела. Частицы жидкости (вода, магма и т.д.), выведенные из состояния покоя, начинают колебаться, т.е. двигаться, поднимаясь и опускаясь на определенную высоту на  одном и том же месте. Движение передается от одной частицы к другой. Частицы не могут оторваться друг от друга, и все по закону всемирного тяготения притягиваются к Земле. Поэтому волны, образующиеся в жидкостях, называются волнами тяжести.
Частицы твердого тела не могут прийти в такое колебательное движение. Они могут только сжиматься и изменять свой объем. Это сжатие передается соседним частицам, которые тоже сжимаются. Затем наступает расширение частиц, и они в следующий момент принимают свою первоначальную форму. Это напоминает обыкновенную резинку. Когда мы ее растягиваем, резинка становится тоньше, но длиннее, а как только отпустим – снова принимает первоначальную форму. Подобное свойство тел называю упругостью. Вот поэтому, в отличие от жидкости, волны, возникающие в твердом теле, называют волнами упругости.
При очень сильных землетрясениях в земных породах, помимо волн упругости возникают, особенно в рыхлых породах, волны тяжести, примерно такие же, как и на воде. Действие этих волн особенно разрушительно. Этим волнам не могут «сопротивляться» ни почва, ни постройки на поверхности. Именно волны тяжести заставляют качаться деревья, заводские трубы, телебашни и другие высокие сооружения.
Как мы уже говорили, землетрясения бывают различной силы. Для оценки силы землетрясений используются различные шкалы, однако в настоящее время практически во всем мире используется шкала Рихтера. Она насчитывает 12 баллов, а сила подземных толчков определяется приборами (сейсмографами) до десятых долей балла.
Ниже приведена шкала силы землетрясений по Рихтеру.
1 балл – Люди толчков не ощущают. Землетрясение фиксируется только приборами.
2 балла (очень слабое) – Такое землетрясение ощущают только чувствительные люди, находясь на верхних этажах зданий в состоянии полного покоя.
3 балла (слабое) – Люди ощущают это землетрясение как вибрацию от проехавшего рядом автомобиля.
4 балла (умеренное) – При землетрясении такой силы дрожит мебель, звенит посуда и скрипит пол.
5 баллов (довольно сильное) – Все люди ощущают такое землетрясение. Спящие люди просыпаются, а бодрствующим кажется, что за окном падают тяжелые предметы. Отдельные стекла в окнах раскалываются, раскачиваются люстры, останавливаются маятниковые часы.
6 баллов (сильное) – Такое землетрясение нельзя не заметить. Раскачивается даже тяжелая мебель, отдельные предметы падают на пол, бьется посуда. На колокольнях звонят небольшие колокола, а в старых зданиях образуются трещины.
7 баллов (очень сильное) – При таком землетрясении старые здания получают значительные повреждения, а в новых – появляются трещины. В загородных домах с крыш падает черепица. Изменяется уровень воды в колодцах, а в реках и озерах вода мутнеет.
• 8 баллов (разрушительное) – Это становится уже страшно. При таком землетрясении сильно раскачиваются и ломаются деревья, разрушаются кирпичные заводские трубы и каменные изгороди, падают памятники. Частичным разрушениям подвергаются современные дома, а в грунте возникают трещины.
9 баллов (опустошительное) – Название каждого следующего землетрясения, на самом деле, страшнее предыдущего. Разрушаются здания специальной сейсмической постройки. Обычные дома просто разваливаются. На земной поверхности возникают значительные трещины.
10 баллов (уничтожающие) – Разрушаются не только «сейсмоустойчивые» здания, но и их фундаменты. Деформируется грунт, лопаются водопроводные трубы и прочие подземные коммуникации. Деформируются железнодорожные рельсы. Сильно изменяется окружающий ландшафт, а на земной поверхности появляются широкие трещины.
11 баллов (катастрофа) – При землетрясении такой силы разрушаются практически все каменные здания, падают мосты, очень сильно и на большом протяжении деформируется железнодорожное полотно. Плотины и дороги разрушаются на значительном расстоянии. Угрожающе меняется ландшафт.
12 баллов (сильная катастрофа) – Тяжелые разрушения всех сооружений. Реки меняют русла, появляются водопады. На поверхности земли возникают «морские волны». Рельеф местности сильно изменяется на значительном пространстве.

Приведенные выше признаки землетрясения определенной силы, естественно, являются осредненными. Иногда разрушений и последствий землетрясения бывает «и больше, и страшнее», чем это полагается по шкале Рихтера, а иногда наоборот – меньше. Обычно в прессе начинают сообщать о землетрясениях силой в 4-5 баллов.
Мне не довелось на себе испытать все «прелести» сильных землетрясений, и, слава Богу. Однако, живя в 60-е годы прошлого века в Новосибирске (достаточно спокойном в сейсмическом отношении районе России), одно землетрясение я прочувствовал на себе. Мы жили на первом этаже трехэтажного дома. Как-то вечером я сидел за столом и читал книгу. Вдруг закачалась люстра, в серванте зазвенела посуда и немножко «заходили» стены. Чтобы понять, как «ходят» стены, возьмите спичечный коробок, поставьте его на ребро и надавите на него сверху не очень сильно и не очень вертикально. Стенки коробка «заходят», но коробок останется цел и примет первоначальное положение, если вы перестанете его давить. Вот примерно так же «заходили» стены в нашей комнате. Сразу понять что произошло и испугаться я не успел, так как с таким явлением встретился впервые. Потом в газетах писали, что в Новосибирске было землетрясение силой в 3-4 балла. Толчки продолжались всего несколько секунд. Я-то сидел и читал книгу, а жена в это время из кухни шла в комнату. Она не ощутила никаких толчков, не видела как «ходят» стены, а только увидела раскачивающуюся люстру. 
Наши сведения о землетрясениях и наши достижения в области исследования землетрясений все время увеличиваются, однако пока еще трудно говорить о своевременном и заблаговременном предупреждении, о прогнозе землетрясений. Статистика и сеть сейсмических станций позволила нам определить проблемные и опасные районы, где землетрясения могут наблюдаться чаще, чем в других регионах. Конкретного прогноза, к сожалению, пока нет. Уж больно загадочна, хитра и непонятна эта СТИХИЯ. 
Если наука пока еще не может справиться с прогнозом землетрясений, то инженерное и строительное искусство, внимательно изучая характер разрушения зданий, уже сейчас научилось возводить сейсмически устойчивые сооружения. Первыми преуспели в этом деле японские специалисты, а потом научились решать эти проблемы и в России, и в Китае, и в Америке, и в других странах.
Основой сохранения здания является прочная связь всех его частей, что достигается наличием железного каркаса и надежного фундамента. Строить такие здания мы учимся у природы. Изучая корневую систему высоких трав и колосьев, наш архитектор Никитин спроектировал Останкинскую телебашню высотой более 500 м, причем глубина фундамента при этом составила всего 18 м. Москва, конечно, не самый опасный регион в смысле возникновения сильных землетрясений, но 18 м в глубину и более 500 м вверх – впечатляют. Недаром японские специалисты брали уроки у Никитина.

Практика показала также, что деревянные дома с прочным фундаментом лучше выдерживают подземные толчки, чем каменные постройки, а о старинных, древних, зданиях и говорить не приходится. Иногда создается впечатление, что не старые, а древние специалисты все умели делать лучше нас: и строить, и готовить краски, и соблюдать всяческие пропорции во всем, и рассчитывать календарь и т.д. Откуда у них все это?!
Землетрясение на воде, в океане, или моретрясение, иногда может вызвать очень большую волну, которая кругами расходится от эпицентра землетрясения и, достигнув берега, вызывает огромные разрушения. Такие волны называются цунами, и о них мы поговорим в следующей главе.