Космос 02.08.2020

Сейсмолог кто это такой и что он делает Описание

17 мин.

О профессии и науке

Наука сейсмология играет большую роль в судьбе многих людей, проживающих в местах, где происходят частые землетрясения. Благодаря этой науке и специалистам в ней задействованным, удается составлять максимально четкие прогнозы и предупреждать население о грядущих катаклизмах. Это помогает спасти многие жизни.

Основной целью науки является:

  • Изучение физических процессов, происходящих в толще земной коры;
  • Причины движения земной коры;
  • Составляют максимально точные прогнозы землетрясений и их силу.

История

Начальный этап

Ещё в древ­но­сти про­во­ди­лись про­стей­шие сейс­мо­ло­гические на­блю­де­ния, которые сво­дились в основном к опи­са­нию по­след­ст­вий зем­ле­тря­се­ний.

Сверхъестественными причинами объясняли землетрясения издревле во многих цивилизациях. Например, древние японцы считали, что это качания сома, на котором по их представлениям покоились Японские острова. Раннее объяснение, которым затем пользовались много веков, дал Аристотель, предположивший, что в землетрясениях виновны ветры, ищущие выхода из пещер в недрах Земли, куда они предварительно проникли из атмосферы. Древнекитайский учёный Чжан Хэн в Сиани в 132 году н. э. изобрёл устройство для детектирования землетрясений.

В XVIII веке Джон Мичелл предположил, что землетрясения вызываются прохождением через земную кору упругих волн. Пытаясь объяснить землетрясения в терминах ньютоновской механики, он проанализировал показания очевидцев, и опубликовал в 1760 году книгу «Предположения о причинах возникновения землетрясений и наблюдения за этим феноменом». Митчелл совершенно верно заключил, что землетрясения это «волны, вызванные движением пород, находящихся в милях под поверхностью земли». По свидетельствам очевидцев Лиссабонского землетрясения 1755 года Митчел оценил скорость сейсмических волн в 1930 км/ч. Он также предположил, что местоположение центра землетрясения на поверхности земли (то, что сейчас называется эпицентром) можно определить путём сопоставления данных о времени прибытия колебаний в то или иное место. Этот метод стал основой современных способов определения эпицентра, хотя Митчелл использовал неверный приём для расчета эпицентра Лиссабонского землетрясения на основе свидетельств о направлении цунами.

Новый скачок в развитии сейсмологии произошел в середине XIX века благодаря Роберту Маллету. Он в течение двух десятилетий собирал данные об исторических землетрясениях и проводил натурные эксперименты. Маллет составил каталог мировой сейсмичности состоящий из 6831 землетрясения. По каждому из них приводились дата, местоположение, число толчков, возможное направление, продолжительности колебаний и их последствиях. Маллет для документирования разрушений использовал новую для своего времени технику фотографии. Спонсируемый Королевским обществом, он предпринял экспедицию в Италию, по результатам которой в 1862 году издал двухтомник «Великое неаполитанское землетрясение 1857 года: основные принципы сейсмологических наблюдений». В этом сочинении, разбив пострадавший от землетрясения район на 4 зоны по характеру воздействия, Маллет тем самым ввёл первую шкалу интенсивности землетрясений.

Научная сейсмология

Череда разрушительных землетрясений конца XIX и начала XX веков способствовала тому, что в странах Европы, России, США и Японии приступили к систематическим наблюдениям за землетрясениями. Были составлены первые каталоги инструментально зарегистрированных землетрясений, построены карты распределения их очагов. Это позволило установить связь между землетрясениями и трансформацией вещества на поверхности и внутри Земли. Стали понятны причины разрушения зданий, и появилась возможность не интуитивно, а на научной основе возводить инженерные сооружения в сейсмоопасных зонах [8] . Основы теории сейсмических волн были заложены трудами О. Коши, С. Пуассона, Дж. Рэлея, Г. Кирхгофа и др. В конце XIX века были сконструированы сейсмографы.

С этого времени сейсмология сформировалась как точная наука. Благодаря сейсмограммам появилась возможность устанавливать местоположение очагов землетрясений, строить годографы сейсмических волн, которые определяют зависимость времени прихода волны на станцию от её расстояния до эпицентра землетрясения. На основе этих данных делались выводы о строении Земли.

В 1899 году немецкий геофизик, сейсмолог Эмиль Вихерт предположил, что фиксируемые на сейсмограмме продольные P и поперечные S сейсмические волны имеют глубинное происхождение. Иными словами связаны с источниками в недрах Земли. Прошло ещё несколько лет, и эта точка зрения получила всеобщее признание. Стала понятна общая картина возбуждения и распространения сейсмических волн в недрах планеты. В 1906 году Вихерт истолковал промежуточные группы волн на сейсмограмме как отраженные от земной поверхности, а англичанин Диксон Олдхэм (Олгрем) по характеру распространения S-волн предположил существование у планеты внутреннего ядра.

Позже оно было подразделено на внешнее «жидкое» и внутреннее «твердое» ядро. В том же 1906 году Г. Ф. Рид, изучая сдвиг по разлому Сан-Андреас после землетрясения 1906 года в Сан-Франциско, выдвинул для объяснения причин землетрясения гипотезу упругой отдачи, ставшую теорией, в которой и 70 лет спустя мало кто сомневался.

В 1907 году немецкий геофизик и сейсмолог Карл Цепприц доказал, что изучение амплитуд сейсмических волн позволяет судить о внутреннем строении Земли.

В 1909 году хорватский геофизик и сейсмолог Андрей Мохоровичич обнаружил границу между земной корой и лежащей под ней мантией.

Сейсмометр на Луне, 1969.
Сейсмометр на Луне, 1969.

В 1913 году прогресс в области геологических исследований и инструментальные сейсмические данные позволили американскому сейсмологу Бено Гуттенбергу сформулировать общее представление о внутреннем строении Земли.

В 1935 американский сейс­мо­лог Ч. Рих­тер пред­ло­жил шка­лу маг­ни­туд зем­ле­тря­се­ний. В 1936 году датский сейс­мо­лог И. Ле­ман об­на­ру­жи­ла на­личие в Зем­ле твёр­до­го внутреннего яд­ра. В начале 1940-х годов британец Г. Джеф­фрис и ав­ст­ралиец К. Бул­лен по­строи­ли го­до­гра­фы сейс­мических волн. На их ос­но­ве были соз­да­ны пер­вые мо­де­ли строе­ния Зем­ли.

В 1969 году начали изучать сейсмологию Луны — см. Лунотрясение.

В 1976 году сейсмометр был доставлен на поверхность Марса АМС «Викинг-2». Были получены сейсмограммы восьми событий, семь из которых были вызваны порывами ветра, а одно — от 6 ноября 1976 года — вероятно, представляло собой марсотрясение магнитудой 2,8 по шкале Рихтера. Дальнейшее изучение сейсмологии Марса планируется с помощью миссии InSight.

Сейсмология в России

Своим становлением в Российской империи сейсмология во многом обязана энтузиасту и популяризатору этой науки Александру Петровичу Орлову. Согласно статье профессора Б. К. Поленова опубликованной в «ЭСБЕ», А. П. Орлов «долго был в России единственным специалистом в этой области геологии». Орлов неустанно добивался создания постоянных сейсмологических станций, для наблюдения за сейсмоактивностью в России и эту идею он пропагандировал в течение всей жизни. В значительной степени его стараниями в 1880-х годах, при Императорском Русском географическом обществе была создана сейсмическая комиссия. Это событие можно по праву считать днём рождения российской сейсмологии.

Сведения о землетрясениях происходивших на территории России содержатся в исторических документах XVII—XVIII веков. Огромная территория и разнообразие географических зон стимулировали интерес ученых к природным явлениям и геологии страны. Ещё Ломоносов понимал, что землетрясение это не только катастрофа, но и источник знаний. Работами учёных А. П. Орлова, И. В. Мушкетова и многих других заложены основы отечественной сейсмологии. В 1893 году Мушкетов закончил и издал посмертный труд Орлова «Каталог землетрясений Российской Империи». В 1887 и 1911 годах произошли разрушительные землетрясения в г. Верном (ныне Алматы в Казахстане).

В 1895 году произошло сильнейшее землетрясение в г. Красноводске (ныне Туркменбаши в Туркменистане). В 1902 году разрушительные землетрясения произошли в г. Андижане (Узбекистан) и Шемахе (Азербайджан). Последствия подземных ударов выдвинули в ряд первостепенных задачу изучения их природы и мест, где они происходят. Их постановка связана с именем академика Б. Б. Голицына. Он разработал передовую для начала XX века систему гальванометрической регистрации сейсмических колебаний. Заложил методологические основы отечественной и мировой сейсмометрии. Благодаря научным трудам Голицына русская сейсмология в начале XX века заняла ведущее место в мировой науке, а его сейсмометры стали прообразом современной аппаратуры для изучения землетрясений и разведки полезных ископаемых сейсмическим методом.

В 1900 году при Российской академии наук учреждается Постоянная сейсмическая комиссия (ПЦСК), в которую вошёл Б. Б. Голицын, а председателем стал директор Пулковской обсерватории академик О. А. Баклунд.

В 1904 году Сейсмическая комиссия России вошла в состав Международной сейсмологической ассоциации. Представителем России в постоянной Комиссии международной сейсмологической ассоциации стал профессор Юрьевского университета Г. В. Левицкий.

В 1905 году на заседании ПЦСК по предложению подкомиссии, которую возглавлял Б. Б. Голицын, намечено устройство новых постоянных сейсмических станций второго разряда, в том числе и сейсмостанции в Екатеринбурге, которую было намечено создать при магнитно-метеорологической обсерватории. Открыта сейсмостанция в Дербенте.

В 1906 году академик Б. Б. Голицын создал первый сейсмограф преобразующий механические колебания в электрические.

В 1917 году из-за всеобщей разрухи и отсутствия фотоматериалов сейсмостанции в России практически прекратили свою работу.

В 1946 году в результате слияния СИАН и ИТГ АН СССР образован Геофизический институт (ГЕОФИАН).

Новый этап сейсмических исследований связан с катастрофическими последствиями землетрясения в Ашхабаде (ныне столица Туркменистана) в 1948 году. В стране начались работы по поиску предвестников землетрясений и изучению механизма их возникновения. Была создана Единая система сейсмических наблюдений СССР. Начали выпускаться ежегодные каталоги землетрясений. Разработаны новые инструменты для наблюдений и созданы прогностические полигоны в Гарме (Таджикистан) и Ашхабаде.

Особый вклад в сейсмические исследования того времени внесли:

  • Бутовская, Евдокия Михайловна 
  • Введенская, Надежда Александровна
  • Гамбурцев, Григорий Александрович
  • Горшков, Георгий Петрович
  • Кирнос, Дмитрий Петрович
  • Кондорская Н. В.
  • Медведев, Сергей Васильевич
  • Резанов И. А.
  • Ризниченко, Юрий Владимирович
  • Рустанович Д. Н.
  • Саваренский, Фёдор Петрович
  • Соловьёв
  • Уломов, Валентин Иванович.
  • Шебалин
  • Шумилина
  • и другие

В 1958 году в СССР создана Служба предупреждения о цунами. Её задачами стало доведение до населения и организаций областей, расположенных в цунамиопасных районах предупреждений о возможности возникновения цунами, оповещений об их отмене, а также изучение явления цунами.

В 1962 году Советом по сейсмологии АН СССР издан первый «Атлас землетрясений в СССР».

В 1964 году разработана 12-ти балльная шкала MSK-64, для оценки силы проявления сейсмических колебаний на земной поверхности.

Пионерские работы по прогнозу землетрясений в СССР в 1960-х и 1970-х гг. выявили зависимость между появлением землетрясений и колебаниями скоростей сейсмических волн для района Гарма в Таджикской ССР. В результате было, в частности, успешно предсказано землетрясение магнитудой 7,0, произошедшее 1 ноября 1978 года в этом районе.

В 1997 году в Институте физики Земли Российской Академии наук под руководством Валентина Ивановича Уломова подготовлен комплект карт общего сейсмического районирования Северной Евразии.

Сейсмический мониторинг территории России и сопредельных регионов осуществляет Геофизическая служба Российской академии наук (ГС РАН). Она создана в 1994 году и включает около трехсот сейсмических станций. В её задачи входит регистрация землетрясений и изучение их природы. Станциями ГС РАН регистрируются происходящие на планете и территории России землетрясения, составляются их каталоги, необходимые для осуществления мер по снижению последствий возможных сильных землетрясений. Результаты мониторинга сейсмической активности отображаются на веб-сайте Службы срочных донесений ГС.

Современная наука

В настоящее время сейсмология включает несколько направлений. Основные среди них — исследование сейсмического процесса, волнового сейсмического поля на далеком и близком (инженерная) расстоянии от очага, параметров очага.
Инженерная сейсмология занимается изучением вызываемого землетрясением волнового сейсмического поля у очага, сейсмических движений поверхности, взаимодействия сооружений и грунта, а также определением влияния землетрясений на атмосферу и гидросферу и разработкой методов сейсмического микрорайонирования.
Вдали от очага исследуют волновое сейсмическое поле на расстояниях более длины сейсмической волны. Кроме того, в рамках данного раздела разрабатывают сейсмические методы изучения недр.

Современная сейсмология
К последнему направлению примыкает исследование микросейм (сейсмических шумов).
Изучение очага землетрясения подразумевает детальное рассмотрение предваряющих землетрясение процессов, смещения литосферных блоков и прочих превращений среды. То есть в рамках данного раздела выясняют предвестники землетрясений с целью использования их в прогнозировании и в выявлении возможностей управления сейсмическим процессом путем антропогенного воздействия на сейсмичность. Также в рассматриваемый раздел включает изучение параметров самих сейсмических очагов.

К достижениям сейсмологии относятся шкалы интенсивности землетрясений. Первой из них стала упомянутая выше шкала Р. Маллета, включавшая 4 категории. В дальнейшем было разработано еще множество вариантов. Так, в конце XIX в. появилась шкала Росси-Фореля с 10 категориями. Современные шкалы содержат 12 категорий. Так, во многих странах используется шкала Меркалли, а в России — MSK-64. Следует отметить, что такие шкалы основаны на бытовых последствиях землетрясений и не соотносятся с инструментальными наблюдениями. Ввиду этого отсутствует общая международная шкала.
Таким образом, в исследовании землетрясений совмещаются два подхода: инструментальные замеры и оценка их последствий.

Сейсмология имеет как теоретическое, так и прикладное значение. Первое состоит в исследовании причин, сути и закономерностей распространения землетрясений. Прикладное значение заключается в использовании полученных знаний для защиты от землетрясений путем прогнозирования их и их последствий для сооружений и разработки мер по их сокращению.

Сейсмология дала немало достижений для геологических наук. Так, в ее рамках были установлены границы между внутренними средами планеты: корой, мантией и ядром путем использования сейсмических волн, которые дают данные как о очагах землетрясений, так и о среде распространения сейсмических волн.
К прикладным сейсмологическим достижениям относят разработку на основе выяснения природы землетрясений сейсмоустойчивых инженерных технологий.
Специфика сейсмологии состоит в том, что ввиду исследования ей катастрофических глобальных процессов в данной сфере особо важно международное сотрудничество. Поэтому осуществляется совместное исследование крупных землетрясений. Записанные станциями по всему миру сейсмограммы анализируются и хранятся в единых научных центрах. К тому же происходит обмен данными в виде отсчетов с сейсмограмм. В публикации поступают материалы четырех уровней: предварительные станционные, предварительные международные, международные бюллетени и международная сейсмологическая сводка.

Сейсмология находится на стыке геологических и физических наук. Ввиду этого наиболее тесно она связана с физико-математическими, геологическими и географическими дисциплинами. Так, при исследовании сейсмического процесса используются достижения и методы тектоники, физической географии, космофизики, математической теории случайных процессов. Изучение очага и предваряющих землетрясение процессов связано с механикой, физикой твердого тела, гидрогеологией, геодезией, геофизикой, геохимией. Прогнозирование землетрясений близко к горным наукам. При исследованиях вблизи очага используются достижения инженерной геологии. К тому же данные этого раздела используются в строительных науках. Изучение сейсмических волн и их использование для исследования недр опирается на методы математической физики и данные геотермии, гравиметрии, геомагнетизма, петрологии и прочих наук о Земле.

С сейсмологией тесно связана сейсмометрия, занимающаяся разработкой методов и приборов регистрации сейсмических волн.
Наконец, рассматриваемая наука стала основой для создания методов сейсмической разведки.

Особенности профессии

В первую очередь, сейсмолог является человеком, который отлично знает особенности земной коры, те процессы, которые там происходят и как можно спрогнозировать такое неприятное и даже опасное явление, как землетрясение.

  • Особенно востребованным специалисты там, где требуется ежедневное наблюдение за состоянием земли, так как в этих местах чаще всего происходят землетрясения различной степени тяжести.

Используя свои знания и опыт, специалист при помощи специальных приборов может максимально точно спрогнозировать возможные катастрофические явления. А также своевременно предупредить людей о возможных катаклизмах.

Чтобы максимально точно сказать о том, чем занимается сейсмолог, стоит дать описание того, что должен знать и уметь специалист.

Он должен:

  • контролировать и изучать движения, который происходят в земной коре;
  • выявлять причины, способствующие перемещению земной коры;
  • делать прогнозы землетрясений;
  • уметь заполнять отчетные документы и составлять графики о текущем состоянии наблюдаемого объекта;
  • осуществлять исследование структуры земной поверхности в различных уголках планеты;
  • своевременно определять основные факторы, которые будут говорить о том, что в ближайшем будущем произойдет землетрясение;
  • контролировать амплитуду толчков, происходящих в результате военных испытаний;
  • отслеживать, используя специальные приборы, ситуацию на местах, где часто бывают землетрясения, фиксируя всю информацию;
  • заниматься изучением воздействия подземных толчков на гидросферу и атмосферу.

Стоит отдельно сказать, что профессиональный сейсмолог может найти применение своим знаниям и умениям в следующих организациях:

  • различные геомагнитные, а также сейсмические станции;
  • в строительных организациях, работающих в сейсмоопасных зонах, где часто происходят подземные толчки;
  • НИИ вулканологии;
  • в разнообразных научно-исследовательских организациях;
  • специализированных научных лабораториях.

Требования профессии

Профессия сейсмолога не обладает большой популярностью. В некотором смысле это выражено условиями работы. Обучаться на данную специальность нужно минимально десять лет.

Сектор его знаний включает в себя:

  1. физику,
  2. математику,
  3. геологию,
  4. химию.

Сами сейсмологи редко встречаются. Университетов, в которых можно обучиться на сейсмолога, очень мало. Из-за недостатка специалистов на рынке труда их профессия очень востребована. Заработная плата зависит от места работы специалиста.

Как получить специальность

В первую очередь, данная специальность интересна для детей, жаждующих приключений, героических действий. Это не случайно, так как очень часто от действий этого специалиста могут зависеть человеческие жизни. Именно по этой причине, к ним предъявляются особые требования.

Так, специалист должен хорошо разбираться в следующих науках:

  • геофизика – позволяет лучше знать о процессах, которые происходят в недрах земли, разбираться в их строениях;
  • в цифровых технологиях, используемых в геофизике, что позволяет использовать специальное программное обеспечение, при помощи которого составляются графики и проводятся исследования в отношении процессов, происходящих в земной коре;
  • в физике Земли – позволяет лучше разбираться с различными процессами, которые могут происходить в различных областях земной поверхности с учетом их геологического и геофизического строения.

Чем занимается специалист

Для более детального изучения профессии «сейсмолог», необходимо ознакомиться с тем, чем занимается этот специалист. В круг его обязанностей входят следующие пункты:

  • Изучение движений в недрах земной коры;
  • Установление причин этих движений;
  • Прогнозирование землетрясений;
  • Составление графиков и отчетов о проделанной работе;
  • Занимается подробным исследованием структуры планеты. Как глубину ее недр, так и атмосферу;
  • Выявляет факторы, которые являются предвестниками предстоящего землетрясения;
  • Регистрирует проводимые подземные испытания ядерного оружия;
  • Наблюдает за местами, где недавно было землетрясение с помощью приборов и систематизирует полученную информацию в отчетах;
  • Выявляет, какое влияние оказывают землетрясения на гидросферу и атмосферу планеты;

Как стать сейсмологом

Для детей, интересующихся данной профессией, расскажем, как стать сейсмологом и где пройти обучение.

После окончания 11 классов средней образовательной школы, абитуриент должен ознакомиться со списком обучающих программ, после выбора которых он может стать обладателем профессии «сейсмолог».

  • Геофизика. Благодаря этой программе можно получить знания о процессах, происходящих в недрах земли и их строение.
  • Цифровые технологии в геофизике. Этот факультет выпускает специалистов, которые изучают процессы, происходящие в земной коре с помощью прикладных программ.
  • Физика Земли и планет. Данное направление готовит профессионалов в области геологии и геофизики.

Все вышеперечисленные программы дают базовую информацию и знания, которые понадобятся при работе в сейсмологии.

Научные направления в сейсмологии

Сейсмолог кто это такой и что он делает Описание
Сейсмограмма землетрясения, 2014

Сейсмология ведёт исследования по следующим основным направлениям:

  1. Изучение природы землетрясений, иными словами, ищет ответ на вопрос: почему, как и где они происходят.
  2. Применение знаний о землетрясениях для защиты от них путём прогноза возможных в том или ином месте сейсмических ударов в целях строительства стойких к их воздействию конструкций и сооружений
  3. Изучение внутреннего строения Земли и упругих свойств слагающих её слоев.

Практическое значение

Благодаря сейсмологии раскрыто строение Земли и установлены главные границы раздела в её недрах — кора, мантия и ядро. Выяснено, что помимо данных об источнике — очагах землетрясений, сейсмические волны несут информацию о среде, через которую они распространяются.

Сейсмология позволила понять природу землетрясений, разработать новые технологии строительства стойких к подземным ударам сооружений и многое другое. Потребовалось более ста лет, чтобы связать природу землетрясений с возбуждаемыми ими сейсмическими волнами и около пятидесяти лет для получения общего представления о внутреннем устройстве Земли и характере распространения в её недрах сейсмических волн.

Цель научных исследований

Практическая цель сейсмологии – это предоставление долгосрочных прогнозов возможных мест возникновения землетрясений, их повторяемости и силы.

Что изучает сейсмология

Когда происходит изучение очагов землетрясения, специалистами проводятся детальные исследования явлений и происходящих во время них процессов в условиях реальной физико-геологической среды. Анализируются также смещения блоков земной поверхности и другие превращения, дается оценка параметров очага. Это позволяет выявлять предвестники землетрясений и разрабатывать оперативные краткосрочные прогнозы их начала и длительности, а также методы управления такими процессами. Важной является оценка возможности техногенного либо антропогенного влияния на сейсмическую активность.

В задачи сейсмологии как науки входит:

  • изучение вызываемых землетрясениями сейсмических волновых полей в непосредственной близости от очага явления;
  • исследование сильных сейсмических подвижек земной коры;
  • анализ взаимодействия грунта с сооружением, находящимся в опасной зоне;
  • разработка способов и проведение сейсмического микрорайонирования;
  • изучение силы влияния землетрясений на атмосферу планеты и гидросферу;
  • исследование сейсмических шумов на поверхности Земли – микросеймов.

Прикладная задача инженерно-сейсмологического направления сейсмологии – это распознавание и регистрация подземных ядерных взрывов во время производимых испытаний.

Источники

  • https://irg77.ru/pravo/lyudi-i-pravo/professii/seysmolog/
  • https://wiki2.org/ru/%D0%A1%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F
  • https://catalogmineralov.ru/cont/sejsmologiya.html
  • https://okobzor.ru/professii/seysmolog/
  • https://oksait.ru/professiya/sejsmolog-kto-eto/
  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%B9%D1%81%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F
  • https://FB.ru/article/376182/seysmologiya—eto-chto-za-nauka
[свернуть]
Оцените статью
Понравилась статья?
Комментарии (0)
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Комментарии закрыты.