Наука vs стихия: как ученые пытаются предсказать землетрясения

Райский остров Шри-Ланка, небольшие домики, утопающие в зелени, песчаные пляжи, прозрачный теплый океан. Но 20 лет назад природа тут была настроена разрушать. В декабре 2004 года здесь произошла крупнейшая в мировой истории железнодорожная катастрофа, вызванная природной причиной. Гигантские волны цунами, образовавшиеся после землетрясения в океане, накрыли проходивший вдоль берега переполненный людьми поезд. По разным оценкам, погибли от 1700 до 2000 человек, 1270 из них удалось найти и похоронить.

Рыбак по имени Лал до сих пор помнит день трагедии в деталях. Он работал в саду, дети смотрели телевизор, а жена готовила на кухне. Мужчина издалека заметил огромную волну, ему удалось спасти семью, но не родной дом.

Лал Викрамаратна, основатель музея цунами: «Это цунами все отняло у меня. То, что я заработал на море, море забрало обратно. Но я все равно люблю это море».

Позже Лал основал музей, посвященный катастрофе, а вырученные деньги и сейчас регулярно отправляет жертвам тех событий. Эту трагедию никто не предвидел, только через год здесь начала работать система предупреждения о цунами. Их появление можно предсказать, если землетрясение зафиксировано в море или недалеко от его берегов. Но как предугадать сами подземные толчки? Наука этим занимается давно, даже были отдельные успехи. В 1975 году в Китае удалось снизить количество жертв в 5 раз, людей вывели из зданий и поселили в палатках накануне сильных толчков.

Почетный профессор Токийского университета Сюндзи Мураи спрогнозировал японское землетрясение 2011 года благодаря наблюдению за литосферными плитами со спутников.

Сюндзи Мураи, почетный профессор Токийского университета: «За три дня до землетрясения участки земли резко опустились вниз. Это называется начальным сдвигом. За этим, как правило, следует толчок».

Но обычно эти трагедии все равно приходят неожиданно даже в наши дни. До сих пор окончательно не разобраны развалины в Газиантепе на границе Турции и Сирии. В 2023 году землетрясение унесло здесь почти 60 тысяч жизней, повредило памятники древности и возродило страхи перед природой.

Страшно, когда жизнь в одно мгновение рушится. Нет ли у науки все-таки способа узнавать о землетрясениях заранее? Если говорить о конкретно турецкой катастрофе, предупреждения звучали, причем из очень интересного источника. За три дня до трагедии сейсмолог-самоучка из Голландии Фрэнк Хугербитс в своем блоге предсказал точную магнитуду и место землетрясения, упомянув, что произойдет оно со дня на день. В вычислениях он опирался на положение планет и Луны. Научное сообщество, правда, считает сбывшиеся прогнозы Хугербитса и Мураи, скорее, исключением, чем правилом, ведь другие их предсказания чаще не сбывались.

Земная кора вообще сложная штука, в разных регионах причины землетрясений могут быть своими. Взять хоть Камчатку.

Наталья Литвинова, экскурсовод музея вулканов: «Литосфера как бы дрейфует на мантии. Например, возле Камчатки происходит движение Тихоокеанской литосферной плиты под Евразию со скоростью 8 сантиметров в год. То есть на ладошку в год к нам приближаются Гавайи. Когда-то мы, наверное, встретимся. Все
это сопровождается выбросом энергии, то есть плита ползет, в этих точках регистрируются подземные толчки».

Сотрясания земной тверди на самом деле принесли человечеству и некоторую пользу.

Наталья Литвинова: «Благодаря землетрясениям мы знаем, как устроена наша Земля. Потому что сейсмоволна и вообще сейсмотомография помогает нам выявить, где более плотные структуры нашей планеты, где более расплавленные. То есть с разной скоростью волна проходит разные места по-разному».

Движение тектонических плит, кстати, считают признаком здоровья и молодости нашей планеты. Если оно прекратится, следовательно, она начала остывать. Это приведет к ослаблению геомагнитного поля и утрате защиты от космического излучения, под угрозой окажется все живое.

Таким же проявлением бодрствования Земли считаются извержения вулканов, которые, в отличие от землетрясений, лучше поддаются прогнозированию. Что же касается подземных толчков, то предвестников у них описано уже около 600, но ни один не работает наверняка.

Валерий Гаврилов, профессор Камчатского государственного Университета: «Невозможно опираться только на предвестники землетрясений. Но часто не понимают их физического смысла. Фактически невозможно серьезно говорить о том, что будут разработаны какие-то методы, позволяющие достаточно надежно вести краткосрочное прогнозирование землетрясений».

Тем не менее ученые во всем мире не сдаются и пытаются лучше понять процессы, происходящие внутри нашей планеты. Более чем актуальна эта проблема и для Греции, в истории которой были очень разрушительные землетрясения. Над тем, как их если не предотвратить, то хотя бы предсказывать, бьются в Центре сейсмологии Салоникского университета имени Аристотеля. Местные ученые покрыли регион сетью сейсмометров, которые передают в аналитический центр данные о времени, месте и силе происходящего толчка.

Костантинос Папазахос, профессор, преподаватель сейсмологии Салоникского университета имени Аристотеля: «Тут у нас компьютеры, которые используются для записи и анализа землетрясений. Мы регистрируем толчки на нескольких станциях, одна небольшая находится прямо здесь, она записывает волны и отображает на экране. Если я сейчас прыгну, вы тут же увидите запись, потому что датчики очень чувствительны».

Все это помогает давать хотя бы долгосрочные прогнозы, необходимые для городского планирования.

Костантинос Папазахос: «Мы знаем, где происходят землетрясения, какой силы и как часто они бывают. Все это позволяет предполагать, с каким уровнем опасности здания будут сталкиваться в течение срока своей службы».

В современном мире землетрясения наносят самый большой вред там, где к ним не готовятся и строят плохо. В районах постоянной сейсмической активности толчки снизу воспринимают примерно как дождь или ветер. Они есть, поэтому от них просто надо защищаться.

В Петропавловске-Камчатском при виде домов с необычными рельефами сбоку приходит в голову мысль, что это, наверное, какие-то трубы отопления, ведь места здесь холодные, зима долгая. А потом оказывается, что на самом деле это подпорки, которые удерживают дома от разрушения во время землетрясений.

На Камчатке российским ученым удалось дать успешный прогноз землетрясения, которое произошло 18 августа 2024 года. Сейсмологи поставили свое оборудование в несколько ранее пробуренных для других целей скважин глубиной более 2,5 километра. Это позволяет получать данные по 9 показателям, включая уникальные замеры земных шумов и удельного сопротивления геосреды.

Валерий Гаврилов: «Самая эффективная из всех наших скважин, потому что пробурена в очень хорошем месте. Там, где она пересекает разломную зону, которая соединяется с разломной зоной в районе Авачинского залива, где идет подготовка землетрясений, идет металлическая труба, зарытая на глубину 2,5 километра. Это основа подземной электрической антенны. Дальше стоят два геофона. Скважина вся залита водой, данные поступают с датчиков на блоки, дальше они передаются в институт по запросу».

Собирая все данные, ученые создают карту аномальных явлений. За 10 дней до августовского землетрясения они увидели скачки по всем параметрам. Кажется, победа? Увы, пока таких станций мало, речь идет об относительно неточных краткосрочных прогнозах.

Универсального метода разработать до сих пор никому не удалось, поэтому жителям сейсмически активных регионов только и остается, что пользоваться народными приметами. Есть люди, например, которые говорят, что перед землетрясениями у кого-то закладывает уши или начинает болеть голова. Кто-то говорит, что есть в земле какие-то шумы, которые прекращают шуметь на какое-то время. То есть ненаучные факты есть. Дело ясное, что дело темное. Как считают некоторые ученые, если человечество научится предсказывать землетрясения, это может создать новую сложность.

Костантинос Папазахос: «Многие мегаполисы построены близко к центрам землетрясений и вулканам, ведь эти районы обычно более плодородны. Представьте, если бы в Лос-Анджелесе сказали, что завтра произойдет землетрясение, какая бы возникла паника и давка? Работать со стихийным бедствием иногда гораздо сложнее, чем с его последствиями».

Сегодня главным способом борьбы с катастрофами остается все-таки правильная подготовка. Примером могут служить японские технологии строительства. Поперечные балки — традиционный способ укрепления зданий от землетрясений. Стены становятся крепче, но все равно могут треснуть от толчков, поэтому стали думать, как бы сделать конструкции зданий гибкими, чтобы они, может быть, шатались, но не рушились.

Появились шарнирные элементы, но здание все равно очень сильно раскачивается, поэтому самый современный способ защиты здания от землетрясения — это наличие еще и подвижного фундамента, который смягчает толчки, здание качается уже не так сильно. Есть и специальные испытательные центры для тестирования зданий на сейсмоустойчивость. На движущейся платформе, которая имитирует землетрясение, хорошо видно, какая колоссальная разница между старыми постройками и новыми. Нижние части многоэтажного здания усилены сталью и прорезиненными шарнирами.

Хироси Накадзава, доктор технических наук, старший научный сотрудник, руководитель испытательного центра по исследованию землетрясений (Япония): «На фундаментную плиту ставят прорезиненную смягчающую конструкцию и уже на ней строят здание. Во время землетрясения оно двигается, но испытывает теперь не такие сильные перегрузки, как сам фундамент».

Китайские разработчики предлагают использовать искусственный интеллект для проектирования укрепленных домов. Успокоить планету нельзя, предвидеть ее поведение пока тоже, но благодаря качественному строительству можно существенно уменьшить опасные последствия.

Все выпуски программы «Чудо техники».