Современным термином «форс-мажор» обозначают обстоятельства непреодолимой силы, то есть чрезвычайную, непредвиденную и непредотвратимую ситуацию,
которая, в частности, не позволяет соблюдать договорные обязательства, а в целом – вообще нарушает естественное течение жизни. В этом смысле самые форс-мажорные обстоятельства – природные катастрофы, которые, в отличие от политических, социальных и экономических, нельзя не то что предотвратить, но даже предугадать время их наступления. При подобных обстоятельствах человек в полной мере ощущает свою незащищённость и беспомощность перед силами природы. И в минуты, когда они внезапно дают о себе знать, беспомощность порождает страх, панику, проявление не лучших человеческих качеств… Как вы догадались, речь пойдёт о землетрясениях.
1
Вспомним, что сейсмология (от древнегреческого σεισμός – землетрясение и λόγος – учение) как наука, изучающая распространение сейсмических волн в земных недрах, а также сейсмические явления (в том числе землетрясения) и причины, их вызывающие, оформилась приблизительно в середине ХIX века. Принято считать, что первой научной публикацией в этой области была изданная в 1862 году книга «Великое неаполитанское землетрясение 1857 г.: основные принципы сейсмологических наблюдений». Её автором был ирландский геофизик, инженер-строитель и изобретатель Роберт Маллет (1810 –1881), которого называют отцом сейсмологии. После экспедиции в Италию он составил карту территории, подвергшейся землетрясению, и разделил её на четыре зоны. Эти зоны фактически были первой, весьма грубой, шкалой интенсивности сотрясений.
Между тем в эти же времена начали создаваться приборы для регистрации колебаний почвы. Так, например, итальянец Луиджи Пальмиери в 1855 году изобрёл сейсмограф, способный регистрировать удалённые землетрясения. Весьма хитроумно выглядевшая конструкция представляла собой две заполненные ртутью U‑образные трубки, расположенные вдоль точек компаса. При землетрясении ртуть перемещалась и замыкала электрический контакт, который останавливал часы и запускал барабан, записывающий движение поплавка по поверхности ртути. Это был первый прибор, который записал время землетрясения, а также интенсивность и продолжительность движений.
Через двадцать лет другой итальянский учёный, Филиппо Секи, создал сейсмограф, который, напротив, не останавливал часы, а запускал их во время первого толчка и записывал колебания. Первая сохранившаяся до нашего времени запись сделана именно с помощью прибора Секи в 1887 году. В 1880 году британские учёные, работавшие в Японии, Джеймс Юинг, Томас Грей и Джон Милн, начали изучать землетрясения и основали Сейсмологическое общество Японии, которое, кстати, профинансировало создание сейсмографов. В 1892 году Милн изобрёл так называемый горизонтальный маятниковый сейсмограф. Через восемь лет на земном шаре работали четыре десятка станций на основе сейсмографа Милна.
Мощный импульс развитию приборной базы сейсмологии придало изобретение электромагнитного сейсмографа русским учёным, физиком и геофизиком, одним из основоположников сейсмологии – князем Борисом Борисовичем Голицыным (1862–1916). В 1906 году Голицин сконструировал прибор такой чувствительности, что данные, регистрируемые его сейсмографами, накапливались в течение десятилетий, а их анализ привёл к фундаментальным научным открытиям, ведущим к пониманию внутреннего строения Земли и физического механизма, приводящего к землетрясениям. На этом фундаменте формировалась концепция тектоники плит, то есть современной геодинамической теории, объясняющей движения и деформации верхней оболочки Земли, в том числе причины сейсмической и вулканической активности.
Принципы работы современных сейсмографов практически не изменились: на вращающейся бумажной ленте (или другом носителе) идёт запись колебаний груза. Чем сильнее толчок, тем дальше отклоняется перо и дольше колеблется пружина. Вертикальный груз регистрирует горизонтально направленные толчки, а горизонтальный самописец – толчки в вертикальной плоскости, при этом горизонтальная запись ведётся в двух направлениях: север-юг и запад-восток. Но было бы неверно считать, что до середины позапрошлого века люди не пытались понять природу землетрясений. И речь пока не идёт о мифах и преданиях относительно земных сил, о них поговорим чуть позже. Дело в том, что первая попытка регистрации землетрясений имеет почти двухтысячелетнюю историю.
2
Китайская цивилизация имеет в своём активе немало, как сейчас сказали бы, ключевых изобретений. Бумага, шёлк, фарфор, компас и т. п. изобретены в глубокой древности, но были позаимствованы и массово воспроизведены западной цивилизацией, в эпоху развития классического капитализма, технологически мотивированного на получение прибыли.
Что же касается сейсмологии, то создателем первого сейсмографа, а точнее – сейсмоскопа, поскольку он не записывал, а как бы показывал, что где-то произошло землетрясение, считается китайский астроном и математик Чжан Хэн (25–220 годы н. э.). В исторических хрониках говорится, что учёный родился в городе Наньян (провинция Хэнань) и с детства проявлял любовь к наукам.
Тут надо отметить, что в древнем Китае особое место занимала система государственных экзаменов, позволяющих талантливым выходцам из любых сословий добираться до изрядных высот в управляющем аппарате. Первое упоминание в китайских источниках о подобного рода экзаменах относится к 165 году до н. э., когда они были учреждены по указу императора Вэнь-ди и явно при активном продвижении этого проекта его ближайшим советником, конфуцианцем Цзя И. Но уже при Чжан Хэне в эпоху Хань, а затем и в следующие столетия, прошедшие под знаком ослабления центральной власти, эта система фактически перестала выполнять свои функции, и лишь в эпоху Тан (с 618 по 907 год) она оформилась в тщательно разработанную экзаменационную систему конкурсного отбора, состоящую из нескольких этапов, целью которых была подготовка и распределение кадров учёных-чиновников.
В те времена было общепринятым мнением, и даже скорее культом, поклонение Небу. Причём Небо воспринималось не просто как физический объект, а первооснова, верховное начало, символизирующее и воплощающее порядок в мире, организованность. И непосредственно связанное с понятием добродетели. Разумеется, порядок в мире обеспечивался балансом между Инь и Ян, и нарушение этого баланса правителями, Сынами Неба (высокие налоги, слишком суровые законы, да и просто непродуманные решения, приводящие к войнам, голоду и т. п.), влекли за собой неудовольствие Неба, проявляющееся в виде стихийных бедствий. И в первую очередь в виде землетрясений. Поэтому весьма интересны письменные китайские хроники, так как историки пытались подробно описать, что происходило до землетрясения, и особенно в этот день. А большая территория страны не всегда позволяла своевременно узнать, где произошла демонстрация небесного неблаговоления.
Возможно, именно для решения этой проблемы Чжан Хэн и создал в 132 году своё устройство. В принципе, подобными сейсмоскопами, которые, как мы говорили, в отличие от сейсмометров или сейсмографов, мог быть любой маятник или подвешенный груз, колеблющийся при малейшем сотрясении. Но память о них не сохранилась. Хотя с помощью плошек с водой, расставленных вдоль крепостной стены, можно было зафиксировать факт и место подкопа врагами, это немного другая история.
Сейсмоскоп Чжан Хэна был похож на почти двухметровый кувшин для вина, отлитый из бронзы. На его внешней стороне по главным направлениям компаса располагалось восемь драконьих голов, а внизу под этими головами сидели восемь лягушек с открытыми ртами. Предполагается, что внутри аппарата находился маятниковый механизм, и при очень слабом, нечувствительном для человека землетрясении маятник качался вместе с землёй и выбивал металлический шар из пасти дракона в пасть лягушки. Место падения при этом указывало на направление, откуда пришли толчки, а громкий звон предупреждал о срабатывании устройства.
Тут надо отметить, что символически драконы и жабы – это Инь и Ян, а взаимосвязь между ними как бы знаменует баланс между «верхом» и «низом». Но небеса явно не были благосклонны к изобретателю. Демонстрация прибора при дворе императора не произвела большого впечатления, а придворные и учёные-чиновники отнеслись к нему с изрядным скепсисом. Тем не менее через шесть лет этот сейсмоскоп зафиксировал землетрясение в районе Лунси, в сотнях километрах от столицы. Но так как в столице никто не почувствовал никаких сотрясений, то недоброжелатели Чжан Хэна поспешили обвинить его в обмане императора. А это в условиях непрекращающихся интриг и борьбы придворных группировок было чревато. Однако через несколько дней из Лунси прибыл гонец, который доложил о сильном землетрясении, и именно в том направлении, на которое указал прибор.
Впрочем, к большому успеху Чжан Хэна это не привело, такое вмешательство в небесные дела казалось подозрительным, к тому же кончина учёного практически совпала с концом династии Хань и наступлением смутных времён, описанных в знаменитом романе Ло Гуань Чжуна «Троецарствие».
Сейсмоскоп Чжан Хэна не сохранился. С появлением научных работ по сейсмологии в XIX и XX веках пытались его реконструировать, но точность и чувствительность реконструкций была невелика. В 2005 году группа сейсмологов и археологов из Китайской академии наук заявила, что они воспроизвели прибор Чжан Хэна, причём точность регистрации им землетрясений не уступает современным сейсмографам.
Что же касается приборов, используемых в настоящее время, то шесть лет назад международная группа исследователей выяснила, что можно регистрировать землетрясения с помощью подводных телекоммуникационных кабелей, измеряя колебания в фазе передаваемых световых импульсов, вызванных сейсмическим событием. Традиционные приборы обычно распределены по конкретным станциям (в отличие от переносных, используемых для сейсмолокации при поиске полезных ископаемых, зондировании земли и т. п.) и фиксируют только один ряд сейсмических волн. Тогда как оптические волокна подвергаются сейсмическим влияниям по всей длине, что увеличивает возможности регистрации и замеров. Тем более что сейчас функционируют тысячи километров подводных кабелей для передачи телекоммуникационных данных. Такая готовая инфраструктура могла бы помочь в создании глобальной сейсмической сети, если, конечно, не вмешается политика.
3
Практически все явления природы, и тем более явления катастрофического типа, нашли отражения в фольклоре и иных источниках мифов и преданий. Нашим современникам более известны сюжеты и персонажи, получившие своё развитие в произведениях массовой культуры. Поэтому мы, например, помним, что Посейдон был богом не только моря, штормов и лошадей, но первоначально отвечал за землетрясения. Возможно, потому что считается одним из самых вспыльчивых, капризных и жадных олимпийских богов. Собственно говоря, море ему досталось после жеребьёвки, когда, победив титанов, олимпийские боги разделили мир на три части – небо, подземный мир и море. А вот, скажем, о Руаумоко – боге вулканов и землетрясений в мифологии маори – мало кто вспомнит, хотя коренные обитатели Новой Зеландии до колонизации островов европейцами создали своеобразную культуру. Руаумоко был младшим сыном бога-неба Ранги и богиниземли Папы. Поскольку он никогда не рождался и остался в утробе матери, то его движения и толчки порождают землетрясения и извержения вулканов.
Опять же, мы неплохо осведомлены о скандинавских сказаниях и мифах, в которых фигурируют раскрученные кинематографом Тор, Локи, Один и прочие обитатели Асгарда. В самих источниках есть предупреждения о грядущих катастрофах: «Теперь, когда пришло предопределённое время, змей Ермунганд клокочет в неистовой злобе. Он вздрагивает и сотрясается на илистом дне Океана так яростно, что его движение порождает огромные волны, разбегающиеся во все стороны…
Поверхность земли вздымается, достигая горных вершин… А горы в это время сотрясаются, и скалы трепещут… Простые смертные погибают тысячами, а их тени толпами бредут по дороге в Хель. Небо, роняя звёзды, прогибается и в конце концов раскалывается надвое. Бог Тор умертвит мирового змея, но и сам, пройдя лишь девять шагов, упадёт замертво, отравленный его ядом». С другой стороны, у африканских племён дагомеев и йоруба есть предания о подводном змее Айдо-Хведо. Змей питается железом, которое ему приносят красные морские обезьяны. Когда змей голоден, он начинает шевелиться, что приводит к землетрясениям. А если железо кончится, то Айдо-Хведо станет кусать себя за хвост, затрясётся земля и наступит конец света.
Древнеегипетский пантеон у нас тоже на слуху благодаря фильмам и книгам. Бог ярости, песчаных бурь, хаоса, войны и смерти Сет первоначально был, как сейчас сказали бы, «хорошим парнем», поскольку мог противостоять змею Апопу, олицетворяющему мрак и разрушения. Его схватки с Апопом могли вызвать землетрясения. Впоследствии был демонизирован за то, что убил своего брата Осириса. В этой мутной истории (супруга Сета Нефтида полюбила Осириса и, приняв облик его жены Исиды, зачала от него сына Анубиса) трудно разобраться, но, тем не менее, все беды Египта принято было сваливать на Сета.
А вот Тепейоллотль (исп. Tepeyollotl – «Сердце Гор»), бог ягуаров, пещер, землетрясений и горного эха, которого изображали в виде ягуара или бога в шкуре ягуара, у нас малоизвестен. Иногда ацтеки и майя отождествляли его с богом ночи Тескатлипока, который мог уничтожить мир, а его схватки с более или менее знакомым нам Кецалькоатлем вызывали дрожь земли. В библейских текстах можно найти упоминания о землетрясениях, причины же, как правило, одни и те же – Бог вызывает их либо для того, чтобы обозначить ими какое-нибудь событие, либо с целью наказать людей за их прегрешения. В восьмой главе «Откровений Иоанна Богослова» причины землетрясений объясняются следующим образом: «И взял Ангел кадильницу, и наполнил её огнём с жертвенника и поверг на землю: и произошли голоса и громы, и молнии, и землетрясения… И услышали они с неба громкий глас, говоривший им: взойдите сюда… И в тот же час произошло великое землетрясение и десятая часть города пала, и погибли при землетрясении семь тысяч имён человеческих». В Коране говорится о различных признаках конца света, в том числе и о землетрясении: «Этот день настанет, когда солнце будет скручено… звёзды облетят, горы сдвинутся с мест… моря перельются, небо будет сдёрнуто…» (сура 81, аяты 1–3, 6, 11).
Австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831–1914), которому, кстати, принадлежат гипотезы о существовании суперконтинента Гондвана и океана Тетис, сопоставил библейский вариант со сходными сказаниями о Потопе у более древних народов и обнаружил в преданиях вавилонян сюжеты о появлении большого количества воды из разверзавшихся в земле трещин. Зюсс отметил, что такое явление часто бывает при землетрясениях в равнинных районах и в низовьях больших рек. По его мнению, основной причиной, вызвавшей наводнение, которое местные сочли за потоп, было сильное землетрясение в области Персидского залива. Оно сопровождалось рядом подземных толчков, которые могли быть восприняты как предупреждение свыше.
4
В современной мифологии речь идёт об искусственно вызванных землетрясениях. Например, после событий в армянском Спитаке (1988) говорили о подземном ядерном взрыве, о нём же заговорили было после катастрофы в турецких провинциях Хатай, Кахраманмараш и других в феврале этого года. Впрочем, кто-то из турецких чиновников выдвинул более экзотическую версию, обвинив американцев в том, что они сбрасывали со своих спутников десятиметровые вольфрамовые стержни, которые глубоко вонзались в землю и провоцировали разлом тектонической плиты. Невольно вспоминается, что после изобретения Бенджамином Франклином громоотвода некоторые из его современников обвиняли его в том, что электричество от молнии, уходя в землю, вызывает подземные толчки. Не исключено, что на психологическое состояние пострадавших влияют и необычные явления, предшествующие или идущие вслед за толчками.
Известно, что сильные землетрясения порой сопровождаются непонятным свечением, похожим на яркие вспышки, на столбы света, а иногда на зарницу или светящиеся шары. Наблюдалось и мерцающее свечение неба, похожее на полярное сияние, свечение разных предметов и строений. Русский географ, геодезист, гляциолог, этнограф, биолог, а также первый русский альпинист Андрей Пастухов в августе 1891 года наблюдал свечение буквально за несколько минут до землетрясения. Во время экспедиции на Кавказе однажды он проснулся от тревожного ощущения и заметил, что углы палатки светятся, как намазанные фосфором. Выйдя из палатки, увидел феерическую картину – на фоне светящихся вершин гор к нему направлялись всадники, причём у них светились усы, контуры бурок и высокие папахи. А через мгновение раздался гул большой силы, задрожала земля; падение камней сопровождалось мириадами искр.
Аналогичные световые явления наблюдались во время землетрясений жителями Ашхабада (1948) и Ташкента (1966). Есть гипотеза, согласно которой свечение связано с атмосферным электричеством. То есть перед началом землетрясения и во время него возникает высокое напряжение электрического поля атмосферы вблизи земной поверхности, которое проявляется в виде светящихся разрядов с различных предметов. Есть и другая гипотеза – свечение вызывается соударениями частиц горных пород во время толчков, то есть при смещении блоков земной коры из-за ударов и трения между частицами выделяется большое количество тепловой энергии, а отдельные частицы могут раскалиться до температуры свечения и вылетать в атмосферу в виде искр.
К мифотворчеству относятся также и советы, как вести себя при землетрясениях. Самый распространённый – прятаться в дверном проёме. Совет был неплох в эпоху каменных (причём неармированных) или глинобитных строений, но во времена блочных и панельных конструкций шанс есть у тех, кто успел залезть под крепкий стол. Иногда рекомендуют во время землетрясения сразу выбегать на улицу. Но это тоже весьма рискованно, лучше дождаться конца толчков или относительно длинной паузы между ними. Ориентироваться на поведение животных тоже не всегда помогает, тем более в городских условиях, когда неясно – то ли ваш питомец что-то чует, то ли у него плохое настроение.
Особо отметим, что иногда в сообщениях о землетрясении одновременно упоминаются «баллы» и «шкала Рихтера». Система измерения землетрясений баллами впервые была введена итальянским вулканологом Джузеппе Меркалли в 1902 году, и с тех пор баллы от 1 до 12 стали указывать на силу и направление толчков подземных плит и, главное, измерять ущерб, нанесённый ими, – от незаметного 1 балла до разрушительных 12, когда меняется ландшафт и стираются с лица земли города.
Шкалой, предложенной в 1935 году американским сейсмологом Чарльзом Рихтером, стали измерять количество сейсмической энергии, которая была выпущена землетрясением. Единицы шкалы – магнитуды, при этом последствия от землетрясения не обязательно соответствуют баллам. Дело в том, что эффект от одинакового количества выделенной энергии зависит от свойств среды, то есть от пород, сквозь которые проходят сейсмические волны, от влияния человека на места обитания (создание плотин, искусственных водоёмов, накачивание химически активных веществ в скважины и т. п.). Поэтому, например, в магнитудах турецкое землетрясение оценивалось около 7,8 по шкале Рихтера, и в 11 баллов по шкале Меркалли. Короче говоря, магнитуда оценивает мощность толчка, а баллы – последствия. Выше 12 баллов землетрясения не оцениваются, а вот шкала Рихтера предела не имеет, и каждая следующая по шкале Рихтера магнитуда соответствует увеличению энергии землетрясения примерно в 32 раза. Самая сильная была зарегистрирована в Чили, в провинции Вальдивия, в 1960 году, магнитуда составила 9,5 по шкале Рихтера, а разлом в земной коре протянулся более чем на полторы тысячи километров. Но при этом погибло около пяти тысяч человек, тогда как в Турции при меньшей магнитуде – свыше 50 тысяч.
5
Давно уже выявлены сейсмически активные зоны и известно, что внутренние толчки происходят, когда сдвигаются тектонические плиты. Мы научились регистрировать малейшее перемещение этих плит – континентальных платформ, которые, словно плоты, медленно плывут в жидкой магме. В местах, где эти «плоты» соприкасаются друг с другом, возникает высокое сейсмическое напряжение. А породы, находящиеся близко к земной поверхности, снимают это напряжение в процессе землетрясения. Особенно опасны в этом плане места стыка двух плит. Так, например, Калифорния располагается сразу на двух больших плитах – Тихоокеанской (от Западной Калифорнии до Японии, включая большую часть дна Тихого океана) и Североамериканской, которая, собственно, занимает большую часть североамериканского континента и немного захватывает Атлантический океан. Известно, что Тихоокеанская плита сдвигается в северо-западном направлении к Североамериканской платформе вдоль разлома Сан-Андреас примерно на пять сантиметров в год. Разлом, в свою очередь, тоже перемещается, несколько разряжая напряжение несильными подземными толчками, хотя время от времени случаются и сильные, как, например, в Сан-Франциско в 1960 году, самое разрушительное для США. Напряжение всё же продолжает нарастать, в середине прошлого века предсказывали катастрофическое землетрясение, в результате которого Калифорния должна была «отъехать» от континента как раз по разрыву Сан-Андреас. Называли сроки от 50 до 100 лет, но точно рассчитать, когда произойдёт такое событие, пока невозможно. Вообще-то тема разломов земной коры становится актуальной, они наблюдаются практически на всех континентах и требуют отдельной статьи о них.
Здесь надо снова напомнить, что сравнивать землетрясения по баллам, магнитудам и количествам жертв не вполне корректно. Самым ужасным землетрясением в истории человечества считается катастрофа в китайской провинции Шенси в 1556 году, когда погибло 830 000 человек. Было подсчитано, что магнитуда могла достигать 8 единиц по шкале Рихтера. В Китае же, но в 1976 году, в городе Таншань, произошло землетрясение магнитудой около 8 единиц, а число жертв могло достичь 800 000 человек. В 2003 году в иранском Баме было зарегистрировано землетрясение силой в 6,5 единицы, жертвы – около 40 000 человек. Ашхабадское землетрясение 1948 года – магнитуда 7,3, а жертв – более 110 тысяч. А теперь сравните эти числа с самым мощным землетрясением по шкале Рихтера в Чили. Кстати, в истории США наиболее сильным считается землетрясение на Аляске 1964 года. Магнитуда подземных толчков достигала 9,2 балла и унесла жизни 131 человека. В 1952 году на полуострове Камчатка магнитуда составила 9 единиц, и погибло 2336 человек, в основном из-за второй волны цунами, когда люди вернулись домой после первой волны.
Предполагается, что крупные землетрясения, как правило, не происходят внезапно, а им предшествуют серии мелких, почти незаметных толчков особого типа. Тем более что на нашей планете каждый день имеют место сотни тысяч, если не миллионы подобных землетрясений. И если изучить систему и очерёдность появления таких явлений, можно предсказывать большие землетрясения. В принципе, так оно и есть, но при этом одно большое «но» несколько обесценивает такие предсказания.
Для прогнозирования землетрясений используются следующие показатели: статистические данные; выделения сейсмически активных зон; изменения магнитного поля; изменения состава газов, поступающих из глубин; изучение быстрых смещений земной коры и фиксация незначительных толчков. Тем не менее, даже зная приблизительные сроки возможного землетрясения, нельзя уберечься от проблем иного рода, начиная с паники, которая может унести даже больше жертв, и кончая игнорированием сигналов тревоги, если несколько раз после них толчков не последовало.
Ведущий сотрудник ИКИ РАН доктор физико-математических наук Сергей Пулинец считает, что «принятие решения о том, предупреждать людей о возможной катастрофе или нет ввиду низкой вероятности точности предсказаний – это большая ответственность. На данный момент ни в одной стране мира нет точного алгоритма и последовательности действий: как эвакуировать людей, какие службы должны будут работать и т. д. К тому же запрещено сообщать населению о возможной катастрофе – данные можно передавать только властям». Но сводить все проблемы к беспомощности человека перед лицом стихии – большое лукавство. Давно уже разработаны технологии строительства сейсмоустойчивых сооружений. И если их не нарушать, то жертв будет гораздо меньше, чем, например, во время землетрясения магнитудой в 6,8 в Спитаке: город был разрушен, и сохранились лишь старые каменные дома, тогда как бетонные плиты рассыпались в руках спасателей из-за практически отсутствия в них цемента. Аналогичная картина была в Турции, когда уцелели только дома, построенные с соблюдением всех правил. Показательные суды над теми, кто привёл к катастрофе, были бы социально оправданны. Хотя, зная человеческую натуру, можно смело утверждать, что, как в прошлые времена, так и сейчас, за всё ответят «стрелочники».
Тут невольно задумаешься – если человек изначально не озаботится о надёжных стенах своего дома, то поздно будет биться головой о руины и винить во всём непреодолимые силы земли.
Марина ГЕВОРКЯН
Источник: НиР № 4, 2023
На фото: Разлом Сан-Андреас