Земетресенията забавили въртенето на Земята и изместили земната ос

Земетресенията са способни да разрушат град за минута. Но, оказва се, тяхното влияние се простира доста по-далече – те изместват градовете от обичайните им места, изменят височината на планините, изместват земната ос и дори забавят въртенето на планетата.

Изданието „Чердак“ е събрало най-невероятните примери за това как земетресенията променят нещата, които ни се струват неизменни.

Земетресенията се предизвикват от различни причини, но най-разрушителните – така наречените тектонски – се случват, когато две литосферни плочи се придвижват една спрямо друга.

Литосферните плочи са гигантски и много тежки образувания (14 плочи покриват повече от 90% от Земята) и не се преместват току-така. Преди да променят своето положение, плочите дълго се опират една в друга, опитвайки се да избутат своята „съседка“. На мястото на срещата се натрупва механично напрежение и когато то стане по-голямо от сдържащата сила на триенето, плочите рязко се изместват, а освобождаващата се енергия поражда сеизмични вълни. Същите онези балове, с които ни поясняват колко мощно е било земетресението – това е енергията на сеизмичните вълни, изразена в условни единици.

Колкото повече енергия се отделя, толкова по-разрушително ще бъде земетресението. Неговите последствия ще се проявят не само над мястото, където са се сблъскали плочите (огнището на земетресението се намира на дълбочина от няколко десетки до няколкостотин километра) – подземните трусове влияят на цялото земно кълбо.

Преместват се планини и страни

Последното мощно земетресение (с магнитуд 7,5) се случи в Непал на 25 април 2015 година. Четири дни по-късно, след като изучили снимки от спътници, специалистите изяснили, че най-високият връх в света – Еверест – се е смалил с 2,5 сантиметра. В същото време Катманду и близките територии се повдигнали почти с два метра.

Тези два процеса са свързани. Напрежението, което в края на краищата се е разредило със земетресение, се е натрупало поради това, че Индийската тектонска плоча отдавна се опитва да се подплъзне под Евразийската. Мястото, където плочите граничат една с друга, постоянно се притискало и издигало, а околните територии – обратното, потъвали.

За да разберем как се случва това, е достатъчно да огънем ластик с пръсти. Когато плочите се изместили, напрежението отслабнало, „връщайки“ Еверест в ниското и изхвърляйки Катманду нагоре. Разбира се, освен че Еверест се смалил, той и се преместил с цели три сантиметра на югозапад.

Wikimedia Commons

Същото се е случило и в Япония. На 11 март 2011 година мощно земетресение разтърсва източното крайбрежие на главния ѝ остров Хоншу – най-мощното в историята на страната, макар че трусовете тук не са рядкост. Анализирайки данните, събрани от местните системи за GPS и радарите, японските учени установили, че част от острова и морското дъно наоколо са се повдигнали с три метра.

Освен това територията се изместила с повече от 20 метра в посока изток–югоизток. Службите, които контролират очертанията на границите и отговарят за морската навигация, трябвало спешно да променят указанията за корабите.

Изригват вулкани

Още една географска „константа“, изменяна от земетресенията, са вулканите. Това откритие независимо един от друг са направили две групи изследователи, изучаващи вулканите и планините, разположени сравнително близо до епицентъра на земетресението от 2011 година. Специалистите са изяснили, че калдерите, разположени дори на 300 километра от зоните на трусовете, са „потънали“ с 5–15 сантиметра.

Засега учените не знаят защо вулканите се „свиват“. Една група смята, че течната магма под тях след земетресенията потъва на по-голяма дълбочина, отколкото околните твърди скали – съответно потъват и вулканичните стени. Изследователите от втората група смятат, че в резултат на трусовете от дълбините на разломите нагоре се освобождава голям обем горещи води. След това почвата и кората потъват и калдерите отново стават по-ниски.

© Gudmundur E. Sigvaldason, Nordic Volcanological Institute, Reykjavik, Iceland

Земетресенията влияят на вулканите и по по-очевиден начин – движенията на литосферните плочи провокират изригвания. Учените смятат, че отделящата се при освобождаването на напрежението енергия „избива“ магмата нагоре – точно както изхвърча тапата от бутилка шампанско, ако хубаво се разклати.

При това самите изригвания също могат да предизвикат земетресения, макар и не дълбоки, а повърхностни. Издигащата се лава потиска околните скали – в тях се появяват пукнатини, които допринасят за разреждане на напрежението, тоест за ново земетресение.

Множество слаби земетресения

Мощните земетресения провокират серия от по-малки трусове, и то не само в сеизмично активните зони, но и на местата, където досега всичко е било спокойно. Например през 2011 година неочаквани слаби трусове са били фиксирани не само югозападно от Япония и на Тайван, а дори в централните щати на САЩ и Куба – първи случай за цялата история на наблюдения.

Засега изследователите не са сигурни ще могат ли сблъсъците на плочите да провокират на другия край на Земята не просто трусове, а пълноценна катастрофа, но такава версия не може да се изключи напълно.

Променя се гравитацията

Земетресенията влияят дори на такава изглеждаща неизменна сила като гравитацията. Спътниците близнаци GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment – експеримент по изучаване на гравитационното поле и климата) са установили, че над епицентъра на земетресенията през 2011 година гравитационното поле е намаляло с две милиардни гала (гал – единица за измерване на ускорението, равна на 1 cm/s², се използва в гравиметрията). Това е много малко, но все пак статистически достоверно изменение. За сравнение силата на привличане на повърхността на Земята средно е около 980 гала.

Гравитационното привличане зависи от масата. Енергията, която се освобождава при земетресение, преразпределя веществото, лежащо на дълбочина хиляди километри под повърхността, и в резултат локалната сила на тежестта леко се променя.

Разрушават се ледниците

Страшното японско земетресение от 2011 година (не е изключено и други също) е повлияло дори на антарктическите ледове, отдалечени на повече от 7000 километра. Разбира се, никой специално не е проверявал как трусовете около Хоншу влияят на Антарктида – американски геолози, направили откритието, са изучавали т.нар. леден поток Уиланс. Това буквално е ледена река – огромен пласт лед (дължината му достига 96,5 километра, а дебелината – 900 метра) бавно пълзи по Западна Антарктида в посока на шелфовия ледник Рос.

Ледникът Зулцбергер преди и след срещата му с вълните. © European Space Agency/Envisat

Обикновено потокът се движи с един метър на ден, но на 11 март учените фиксирали „извънреден“ скок с метър и половина. Изследователите изключили всички други причини и стигнали до извода, че ледникът се е ускорила поради земетресението в Япония. Изчисленията показали, че в този момент сеизмичните вълни са стигнали до Антарктида.

На други ледници им провървяло по-малко – възникналото в резултат на земетресението откъснало от ледника Зулцбергер парче с площ 129 кв. км. – колкото например Амстердам. Вълните си проправили път на 13 600 км за 18 часа – колкото един бавен самолет А340, който преодолява това разстояние за 10,5 часа.

Тресе се небето

Трусовете достигат дори до небето, в преносен смисъл. Вертикалните колебания на земната повърхност се предават чрез атмосферата, „подхвърляйки“ газовите молекули и карайки ги да се блъскат помежду си. Акустично-гравитационните вълни (както ги наричат учените) се разпространяват до най-горния слой на атмосферата – йоносферата. Тук, на височина 350 километра и повече, Слънцето и космическото лъчение избиват електроните от газовите молекули, превръщайки ги в йони.

Възбудените акустично-гравитационни вълни пречат на разпространението на радио- и електромагнитните сигнали по същия начин, както при буря възникват смущения в работата на радиоприемника. Но за разлика от радиото, когато страничните шумове само дразнят, смущенията от земетресенията носят ценна информация.

Смущения в йоносферата, предизвикани от земетрясението в Непал. © NASA/JPL/Ionosphere Natural Hazards Team

Като ги анализирали, учените изяснили, че седем минути след земетресението в Япония в електронната плътност на йоносферата се появило дисковидно уплътнение. От него със скорост от 720 до 800 км/ч се разпространявали вълни, подобно на хвърлен във вода камък.

Наблюдавайки измененията на електронната плътност на йоносферата от Космоса, извънземните – ако те съществуват – биха могли да разберат, че на нашата планета е имало земетресение.

Измества се земната ос

Накрая достатъчно силните трусове влияят на скоростта на въртене на Земята. След земетресението дори и леко, но се изменя разпределението на масата в планетата, а именно от този параметър много зависи колко бързо се върти тя.

Според оценката на геолога Ричард Грос от Лабораторията за реактивно движение на НАСА земетресението в Япония е съкратило земното денонощие с 1,8 микросекунди – предишните изчисления са давали цифра от 1,6 микросекунди. След чилийското земетресение през 2008 година с магнитуд 8,8 по Рихтер денят е загубил още 1,26 секунди.

Впрочем сблъсъците на литосферните плочи далеч не са главната сила, местеща стрелките на планетното време. „Къде по-голям ефект дават атмосферните ветрове и океанските течения – пояснява Грос. – През годината денят намалява и се увеличава с около милисекунда – това е 550 пъти повече, отколкото след японското земетресение.“

Повече впечатлява друго постижение на японското земетресение – то изместило със 17 сантиметра оста на планетата, около която е балансирана земната маса. Поради внезапното преразпределяне на масата земното кълбо е започнало да се колебае при въртене около себе си като изкривен пумпал.

Променя се климатът

Сякаш това не е достатъчно, но земетресенията, дори не особено мощните, са способни да изменят климата. Когато земната кора се пука, от разломите се освобождава метан, който преди това е бил затворен в природните находища.

СН₄ е един от най-мощните парникови газове, неговият ефект многократно превъзхожда ефекта на въглеродния диоксид. Той излиза на повърхността от пукнатини в продължение на десетки години – през 2013 година немските геолози са изчислили, че след пакистанското земетресение с магнитуд 8,1, случило се през 1945 година, от хранилищата в океана са се отделили 7,4 милиона куб. м метан. Не е толкова много (годишно само при добив на въглища в атмосферата попадат 1,5 млрд. куб. м от този газ), но като се отчита, че земетресения се случват често, те внасят своя принос в нарастването на температурите.

ChefMattRock/flickr

Освен това има хипотеза, че колкото по-топло е на планетата, толкова по-често ще се тресе тя. Професорът от Харвардския университет Бил Макгуайър обяснява нарастването на честотата на земетресенията с топенето на ледовете. Когато полярните шапки и ледниците в планините се топят, колосалното налягане в местата, където те са били, изчезва. Освободилата се кора „пружинира“ нагоре – както в примера с ластика. Хипотезата на Макгуайър все още няма експериментални или наблюдателни потвърждения, но мнозина негови колеги (и особено журналистите) я намират за основателна.

***

На пръв поглед може да изглежда странно, че земетресенията – мощен, но все пак локален процес – оказват такъв всеобхватен ефект. Странността тук е привидна. Нашата планета е изключително сложно образувание, всичките ѝ компоненти са свързани ведно от многобройни взаимодействия.

Те са толкова преплетени, че едва ли могат да се моделират правдоподобно – за тази цел би бил необходим суперкомпютър с размерите на земята. Ефектът на пеперудата, толкова любим на фантастите, се реализира на нашата планета всяка секунда вече 4,5 милиарда години.

И именно поради него (като се абстрахираме от земетресенията) не бива да вярваме в прогнозите за времето за повече от седмица напред.