Беседы о бионике

Задача прогнозирования землетрясений столь же стара, как и проблема точного предсказания погоды, но во много раз сложнее ее. На какие только ухищрения не пускались сейсмологи в течение многих лет, чтобы уловить закономерность в появлении землетрясений! Какие только периоды не отыскивали в хаосе сейсмических событий за многие, многие годы! Пытались установить связи с фазами Луны, со сменой времен года, с одиннадцатилетним циклом солнечной активности, с дождями, с ветрами. Но все усилия ученых оказались тщетными. По-прежнему идут дожди и дуют ветры на нашей планете, дважды в день волны земных приливов вздымают на полметра земную кору, а последовательность подземных толчков упорно отказывается подчиняться навязываемым ей законам. Известный русский геолог И. Мушкетов подсчитал, что за истекшие 4000 лет на нашей планете погибло при землетрясениях не менее 13 000 000 человек. Ученые так и не научились предугадывать, когда, где и с какой силой может вздыбиться или разверзнуться Земля. Наука пока еще не может ни предупредить, ни предотвратить этого явления, порождаемого слепыми силами природы, и поэтому на протяжении последних десятилетий ежегодно, как показывают данные ЮНЕСКО, от землетрясений на Земле погибает более 14 000 человек, причем убытки достигают десятков и сотен миллионов долларов!

Почему же ученым не удается решить задачу прогноза времени наступления землетрясений и их силы? Дело в том, что землетрясения рождаются в недрах Земли, в очагах, находящихся на больших глубинах от ее поверхности, совершенно недоступных для прямого наблюдения средствами современной сейсмологии. Поэтому мы очень мало знаем пока о механизме возникновения землетрясения. В основе теорий механизма землетрясений лежат главным образом косвенные наблюдения, а именно: 1) данные о смещениях поверхности пород над районом центра землетрясения; 2) данные о свойствах образцов породы, подвергаемой напряжениям в лаборатории при высоком давлении и высокой температуре, соответствующих фактическим условиям в земной коре, и 3) наблюдения за картиной распространения сейсмических волн. Однако полученные до сего времени результаты — капля в море по сравнению с тем, что еще предстоит познать.

Если считать, что в программу исследований в области предсказания землетрясений должно входить изучение всех физических параметров, реагирующих на изменения напряжений, физико-химических свойств пород или на характер деформации, то потребуется еще целый ряд наблюдений.

Землетрясению всегда предшествует накопление энергии в веществе очага. Она может накапливаться, как указывает академик М. Садовский, за счет медленных, длящихся десятки, сотни, а может быть, и тысячи лет, течений вещества недр, в результате которых в нем возникают напряжения, подобные напряжениям в пружине. Накопление энергии идет до тех пор, пока не будет превышен порог прочности вещества. Когда это случается, вещество, грубо говоря, лопается, и в окружающей очаг среде начинают распространяться сейсмические волны — происходит землетрясение. Напряжения могут возникнуть и от неравномерного разогрева вещества внутренним теплом Земли (вспомним, как лопается стекло при неравномерном нагреве). Напряжения могут возникнуть также при переходе части вещества недр из одного состояния в другое (полиморфные переходы) и т. д. и т. п. В общем, каков бы ни был механизм возникновения землетрясения, его могут предвещать изменения наклона поверхности и напряжения в районе эпицентра, общее увеличение числа малых сейсмических явлений, изменения физических свойств пород близ сброса. Чувствительны к очень незначительным напряжениям сжатия и растяжения (порядка 10 — 9 — 10 — 8) уровни грунтовых вод. В частности, после большого землетрясения на Аляске в 1964 г. в юго-восточной части США наблюдалось изменение уровня воды в колодцах. Кроме того, в ответ на изменения магнитной восприимчивости или электропроводности может измениться геомагнитное поле; оно изменяется также в случае смещения точки Кюри. Еще более чувствительными индикаторами могут служить почвенные токи (естественные или искусственные); поскольку они прямо реагируют на изменение удельного сопротивления, это изменение в свою очередь может свидетельствовать об увеличении напряжений.