میدانیم که زلزله از آزاد شدن انرژی زیاد حاصل میشود. میدانیم که این انرژی تولید امواج لرزهای میکند که بستر زمین زیرپای ما را میلرزاند و باعث تخریب ساختمانها، شکاف ایجاد کردن در جادهها و بعضاً نابودی منابع طبیعی میشود. اما این انرژی از کجا حاصل میشود و این امواج چگونه تولید میگردند. در این مقاله به این سؤالات به طور کامل پاسخ میدهیم.
فیلم زلزله چگونه بوجود می آید
در کشور زلزلهخیزی مانند ایران کمتر فردی را میتوان پیدا کرد که حداقل یک بار تجربه احساس لرزشهای حاصل از زلزله را نداشتهباشد. با این وجود کمتر کسی را نیز میتوان یافت که به طور دقیق بداند عامل رخداد این پدیده طبیعی چیست. اگر بخواهیم به صورت مؤثری در مقابل زلزله آمادگی کسب کنیم و از خسارات احتمالی آن در امان باشیم یا آنها را به حداقل برسانیم در اولین گام باید شناختی کامل نسبت به این پدیده پیدا کنیم.
میدانیم که زلزله از آزاد شدن انرژی زیاد حاصل میشود. میدانیم که این انرژی تولید امواج لرزهای میکند که بستر زمین زیرپای ما را میلرزاند و باعث تخریب ساختمانها، شکاف ایجاد کردن در جادهها و بعضاً نابودی منابع طبیعی میشود. اما این انرژی از کجا حاصل میشود و این امواج چگونه تولید میگردند. در این مقاله به این سؤالات به طور کامل پاسخ میدهیم.
ساختار زمین
سطح زمین به صورت یک سطح یکتکه و یکپارچه نیست، بلکه از 19، 20 تکه جدا از هم تشکیل شدهاست که مانند تکههای یک پازل در کنار هم قرار گرفتهاند. به این تکهها صفحات تکتونیک (Tectonic Plates) گفتهمیشود. این تکهها روی سطح لایه گوشته یا منتل زمین قرار دارند که سطحی گرم و در حالت نیمه ذوب است. به این دلیل این صفحات دائماً در حال حرکت هستند. حتی همین الان که در حال خواندن این مقاله هستید نیز این صفحات در حال حرکت هستند. این تکهها در هر سال حدود 1 تا 10 سانتی متر جابجا میشوند. سرعت حرکتی تقریباً برابر رشد ناخنها. همه این حرکتها برای ما قابل احساس نیستند. گاهی این حرکات قدرتمندترند و به صورت لرزش در زیر پاهایمان قابل احساساند، گاهی نیز آن قدر قدرتمندند که میتوانند یک شهر را کاملاً نابود کنند که به آنها زمینلرزه یا زلزله میگویند. صفحات تکتونیک نسبت به هم حرکتهای مختلفی دارند. میتوانند به شکل شدید به سمت هم حرکت کرده و برخورد کنند. در این حالت ممکن است باعث شکل گرفتن کوهها یا ارتفاعات در سطح زمین شوند. ممکن است از هم فاصله بگیرند و ایجادکننده درهها باشند. ممکن است در راستای لبه بین خود لغزش پیدا کنند. همهی حرکتها معمولاً به آرامی و نامحسوس انجام میشوند اما گاهی این حرکات با آزاد شدن انرژی بسیار زیاد است که زلزله را ایجاد میکنند.
لایههای زمین
برای این که بیشتر زلزله را درک کنیم نگاهی به ساختار زمین میاندازیم. زمین از چند لایه تشکیل شدهاست. درونیترین لایه زمین هسته درونی (Inner Core) نام دارد. بیرون این لایه، هسته بیرونی (Outer Core) قرار دارد. لایه بعد لایه منتل (Mantle) یا گوشته است و آخرین لایه پوسته (Crust) نام دارد. هسته درونی همان طور که از نام آن مشخص است درونیترین لایه زمین میباشد. هسته درونی مانند یک توپ کروی است که شعاعی به طول 1250 کیلومتر دارد. دمای هسته درونی بین 4500 تا 5500 درجه سانتیگراد است و دارای فشاری بین 300 تا 360 گیگا پاسکال میباشد. لایه بعدی هسته بیرونی است که ضخامتی حدود 2200 کیلومتر دارد. دمای این لایه مانند هسته درونی بین 4500 تا 5500 درجه سانتیگراد است. بعد از این لایه، لایه منتل یا گوشته قرار دارد که حالت نیمه جامد دارد. ضخامت این لایه حدود 2900 کیلومتر است. این لایه 84 درصد کل حجم زمین را اشغال کردهاست. لایه آخر پوسته زمین است که در مقایسه با لایههای دیگر شبیه پوست یک سیب میباشد. ضخامت پوسته 0 تا 70 کیلومتر است. این لایه از 8 کیلومتر در زیر دریاها تا 32 کیلومتر در زیر قارهها گسترش دارد. پوسته تنها یک درصد حجم جرم کل زمین را شامل میشود.
اندازهگیری زلزله
زمینشناسان دستگاهی را به کار میبرند که میتواند امواج ایجاد شده در اثر حرکت صفحات تکتونیک را حس کرده و ثبت کند. این موجها به موجهای زمینلرزهای یا سایزمیک ویوس (Seismic Waves) معروفاند. این دستگاه لرزهنگار یا سایزموگراف (Seismograph) نام دارد. زلزلهها بر اساس قدرت و شدت لرزهای که ایجاد میکنند در مقیاسی به نام ریشتر ردهبندی میشوند. ردهبندی این مقیاس بر اساس انرژی آزادشده در حین زلزله است. مقیاس ریشتر قدرت زلزله را با عددی بین 0 تا 10 بیان میکند. 0 کمترین مقدار و 10 بیشترین مقدار قدرت زلزله است. قدرت یک زلزله میتواند بسیار متفاوت باشد. لرزش با شدت 0 تا 2 ریشتر به ندرت قابل احساس است. در شدت 2 تا 4 ریشتر لرزشهای کوچک احساس میشود. لرزشهای از 4 تا 4.9 ریشتر را زلزله خفیف میگویند. زلزلههای بین 5 تا 5.9 ریشتر زلزله متوسط نامیده میشود. به زلزلههای بین 6 تا 6.9 ریشتر زلزله قدرتمند میگویند و هر زلزله بالاتر از 7 ریشتر، زلزله شدید و ویرانگر در نظر گرفته میشود که میتواند شهرها را کاملاً نابود کند.
وحشتناکترین زلزله ثبتشده در تاریخ تا این لحظه دارای قدرت 9.5 از 10 در مقیاس ریشتر داشتهاست. این زلزله در منطقهای به نام ولدیویا (Valdivia) در جنوب شیلی در سال 1960 رخ دادهاست. زلزله وحشتناک دیگر در ژاپن در منطقه توهوکو (Tohoku) در تاریخ 11 مارچ 2011 رخ داد که بزرگی 9 در مقیاس ریشتر داشت. این زلزله باعث تخریب و نابودی عظیمی شد و جان حدود 16000 نفر را گرفت.
زمین لرزه چگونه به وجود می آید؟
زلزله در ناحیه لیتوسفیر (Lithosphere) زمین رخ میدهد. این زیرلایه، بیرونیترین لایه گوشته زمین است که ساختاری شکنندهدارد. زلزله در زیر سطح زمین ایجاد میشود و انرژی از محل ایجاد شده آزاد میگردد. نقطهای در داخل زمین که زلزله در آن نقطه ایجاد میشود هایپوسنتر (Hypocenter) و نقطه دقیق بالای آن در روی سطح زمین اپیسنتر (Epicenter) گفتهمیشود. موجهایی که از نقطه هایپوسنتر آزاد میشوند موجهای اولیه یا p-waves نامیده میشوند. موجهای اولیه موجهای لرزهای از نوع موجهای طولی هستند. به این مفهوم که در انتشار این امواج ذرات محیط انتقال موج در راستای انتشار موج حرکت نوسانی میکنند. این امواج اولیه، اولین امواجی هستند که بر روی سایزموگراف ثبت میشوند. پس از کسری از ثانیه وقتی این موجها به سنگهای نزدیک به سطح زمین برخورد میکنند موجهای جدیدی تولید میشوند که به آنها موجهای ثانویه یا s-waves میگویند. این موجها به سمت پوسته زمین انتقال مییابند و عامل لرزش و نوسانی هستند که ما در زلزله حس میکنیم. موجهای ثانویه از نوع موجهای عرضی هستند به این مفهوم که در انتشار این امواج ذرات محیط انتشار در راستایی عمود بر راستای انتشار امواج حرکت نوسانی دارند. پس از موجهای اولیه، امواج ثبتشده بر روی سایزموگراف مرتبط به این موجها هستند. این موجهای ثانویه به سطح زمین برخورد میکنند و زمینلرزه را شروع میکنند. نقطهای روی سطح زمین که زلزله از آن نقطه شروع میشود اپیسنتر گفتهمیشود. پس از موجهای اولیه و ثانویه موجهای سطحی ایجاد میشوند، موجهایی که مخربترین امواج هستند چرا که انتشار آنها باعث تخریب و ریزش ساختمانها و کشتهشدن افراد میگردند. هر چه فاصله بین هایپوسنتر و اپیسنتر کمتر باشد قدرت زلزله بیشتر خواهدبود.
پیشبینی زلزله
سایزموگراف شدت هر لرزهای را ثبت میکند. اما پیشبینی یک زلزله بر اساس امواج ثبتشده بر روی سایزموگراف بسیار مشکل است. اما ثبت لرزههای ایجادشده در نقاط مختلف زمین میتواند کمک کند تا شاید بتوان به اهالی یک منطقه قبل از وقوع زلزله خبر داد. حتی اکثر گوشیهای همراه نیز میتوانند لرزشهای ایجادشده در زمین را حس کنند (گوشیهای همراهی که دارای سنسور شتاب هستند. شایان ذکر است که در حال حاضر تقریباً تمام گوشیهای هوشمند دارای این سنسور میباشند) و این اطلاعات را به مراکز ثبت دادههای لرزهای انتقال دهند. دانشمندان از این اطلاعات ثبتشده میتوانند استفادهکنند. ناسا برنامهای به نام Quakesim را طراحی کردهاست که توسط آن میتواند اطلاعات جمعآوریشده از لرزههای ایجاد شده در نقاط مختلف دنیا را تحلیل کند تا الگوی لرزهای هر منطقه را به دست آورد. امید است این اقدامات در آینده بتواند به پیشبینی زلزله در عمل منجر شود و از آسیبهای جانی و مالی فراوان جلوگیری شود.
تحقیقات دیگری که اخیراً انجام شدهاست نشان دادهاست که در مناطق زلزلهزده قبل از وقوع زلزله غلظت بالایی از مواد رادیواکتیو رادون (Radon) و تورون (Thoron) ثبتشدهاست. این مسأله به این خاطر است که قبل از وقوع زلزله این گازها از شکافهای کوچک از سطح زمین آزاد میشوند. اگر بتوان این گازها را شناسایی کرد میتوانیم زلزله را حداقل 7 روز قبل از وقوع آن پیشبینی کنیم که دستاوردی بسیار چشمگیر خواهدبود.
به واسطه صدمات عظیمی که زلزلهها میتوانند به بار آوردند کشورهای دنیا مخصوصاً کشورهای زلزلهخیر با قدرت تحقیقات مختلف در زمینه پیشبینی زلزله را دنبال میکنند. اما تا زمان رسیدن به راهحلی قابلاعتماد برای پیشبینی زلزله اقدامات فراوانی مانند ایجاد بستر قانونی و فنی برای ساخت سازههای با کیفیت، مقاومسازی سازههای ساختهشده در گذشته و آموزش به افراد جامعه در برخورد با زلزله میتواند انجام پذیرد که نقش چشمگیری در کاهش خسارات جانی و مالی ایفا خواهندکرد.
