地震就是大地的震動,每天都在發(fā)生,大部分我們根本感覺不到。
但每年造成嚴(yán)重災(zāi)害的10-20次大地震,就足以撕裂幾百年甚至上千年的人類文明。
人類歷史上損失最嚴(yán)重的地震發(fā)生在1556年的陜西華縣,死亡人數(shù)83萬。
1976年唐山大地震造成24.2萬人遇難,成為人類20世紀(jì)死亡人數(shù)最多的地震。
地震不但本身殺傷力大,還能引發(fā)火山、海嘯、滑坡泥石流,火災(zāi)等等其他災(zāi)害。
1923年的日本關(guān)東大地震,引發(fā)火災(zāi)、海嘯,甚至霍亂流行,東京和橫濱化為灰燼。
論單位時間殺傷力,地震是無與倫比的撒旦之王。
關(guān)于地震的成因,日本古人說是大鲇魚翻身,中國古人說是陰陽失調(diào)。
目前科學(xué)界還沒有定論,多數(shù)人認(rèn)為地殼沿著斷裂面突然滑動是地震發(fā)生主要原因。(什么是斷裂 點這里)
地球上發(fā)生的大部分地震都包含脆性斷裂。
1906年將美國加州舊金山毀滅的大地震,讓斷裂發(fā)生了7米位移,在地面撕裂出深15米,長450米的大裂谷。
斷層錯動時間越長,人們感受到強震的時間越長。
1976年唐山地震的錯動時間是12.9秒,2008年汶川地震是22.2秒,也就是說汶川地震建筑物的擺幅持續(xù)時間比唐山地震要長。
地表以下發(fā)生地震的地方叫做震源。
震源在地面上的垂直投影叫震中,從震中到震源的距離叫做震源深度。
目前世界上已知地震最深的震源深度有720公里,發(fā)生在印度尼西亞。
但世界上72%以上的地震都發(fā)生在地表以下70公里的淺源地震,破壞性最大的都在10-20公里。
地殼這一動釋放的能量特別巨大,汶川大地震相當(dāng)于5600顆原子彈爆炸。
這個能量的大小一般使用里氏震級來衡量,是美國地震學(xué)家里克特在1935年研究加利福尼亞地震時提出的。
一個里氏5.3級的地震釋放的能量大概和廣島原子彈差不多。
里氏震級每增大一級,釋放的能量約增加31.6倍,6級地震和8級地震能量相差1000倍。
因為里氏地震震級在衡量強震時候有點不準(zhǔn)確,科學(xué)界使用矩震級描述中型到大型地震的地震震級。
有記錄以來,歷史上最大的地震是發(fā)生在1960年的智利,科學(xué)家認(rèn)為該地震的矩震級達(dá) 9.5級。
地震對于地表建筑物的破壞程度,我們用烈度來表示。
最早由意大利和瑞士科學(xué)家制定,目前很多國家都根據(jù)自己情況制定了有屬于自己的烈度標(biāo)準(zhǔn)。
在中國,房屋倒塌的烈度是10度,烈度12度就是山崩地裂了。
一般震級越高,震中烈度越大,但也不一定。
例如1960年摩洛哥阿加迪爾發(fā)生了一次5.8級地震,但震源深度只有2-3公里,破壞非常嚴(yán)重,震中烈度9度。
地震發(fā)生時,通常會產(chǎn)生橫波(S波)和縱波(P波)兩種地震波。
縱波速度快,最先殺到,大地上下運動。
汶川地震200秒之后,縱波到達(dá)1530千米之外的北京。
橫波晚一步,但是會攜帶地震產(chǎn)生的大部分能量,大地會水平劇烈晃動。
較容易水平拉扯建筑物,而一般建筑垂直耐震能力較強,水平耐震能力較弱,因此,橫波經(jīng)常是造成地震破壞的主因。
地震學(xué)家會通過橫波和縱波發(fā)生的時間間隔判斷大地震的震中距離。
世界上的大部分地震發(fā)生在板塊與板塊之間碰撞摩擦的地方。(什么是板塊構(gòu)造點這里)
世界75%的地震發(fā)生在環(huán)太平洋地震帶,包括日本、中國臺灣、印尼、美國加州等地區(qū)。
15%的地震發(fā)生在地中海到喜馬拉雅之間的歐亞地震帶,包括中國西南、巴基斯坦、印度、尼泊爾,伊朗、土耳其、意大利等地區(qū)。
5%的地震發(fā)生在大洋深處,也叫海嶺地震帶。
中國雖然不是地震最多的國家,但卻是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家。
除浙江、貴州兩省外,其他各省區(qū)都發(fā)生過6級以上強震。
中國有兩條地震帶:
華北地震帶,從西安附近開始,北上山西,過河北,直到渤海。
南北地震帶,北起內(nèi)蒙古西部,經(jīng)寧夏、甘肅,沿著岷江上游南下,直到云南西部。
相對于氣象災(zāi)害成熟預(yù)報,地震預(yù)報工作非常令人沮喪,至今都是世界難題。
人類科學(xué)上天容易下地難,世界上破壞性最大的地震震源深度10-20千米,而世界上最深的鉆孔只能打到12千米。
而且,規(guī)模宏大的地下巖體運動很難在實驗室或者野外模擬,同一地區(qū)兩次地震的時間間隔近百年,結(jié)果很難驗證。
1975年,中國科學(xué)家成功預(yù)報了里氏7.2級的遼寧海城地震,一度讓全世界地震工作者非常激動,但一年后發(fā)生的唐山大地震又重新讓大家心灰意冷。
因此,地震到底能不能短期預(yù)報?在學(xué)術(shù)界撕了幾十年了,上世紀(jì)90年代在世界頂級科學(xué)雜志Nature和Science 上還辯論過。
甚至有很多地震學(xué)家認(rèn)為地震就是上帝擲骰子,根本無法預(yù)報。
目前,科學(xué)界只能做一些長期預(yù)報,例如發(fā)現(xiàn)有一些活動斷層已經(jīng)很久沒有滑動,從而預(yù)報未來發(fā)生強震的可能性。
目前學(xué)術(shù)界一致認(rèn)為,橫穿土耳其的北安納托利亞斷裂帶和縱貫美國加州的圣安德烈斯斷裂帶在未來可能會發(fā)生強烈地震。
但能幫助人們從危險建筑物中疏散的短期預(yù)報還是很困難,所以才會地震謠言滿天飛的現(xiàn)象。
雖然地震短期預(yù)報令人沮喪,但我們已經(jīng)有了相對成熟的地震預(yù)警。
地震預(yù)警是利用地震發(fā)生后電磁波比地震波傳播速度快的特點,在破壞性的地震波到來前的數(shù)秒或數(shù)十秒發(fā)出預(yù)警。
雖然這十幾秒中時間無法逃生,但可以讓高速行駛的列車停車,天然氣管道自動斷氣,電梯就近???,盡可能減少損失。
目前包括中國在內(nèi),9個國家正在使用地震預(yù)警系統(tǒng)。
2011年日本福島地震預(yù)警信號,讓26列列車減速停車,已經(jīng)是成功的一次預(yù)警。
目前,越來越多國家已經(jīng)改變策略,不執(zhí)著與預(yù)報地震,更愿意把錢和時間花在房屋抗震上。
在日本,一個建筑物要想開工,必須提交幾百頁的《抗震報告書》,力求做到強震房屋基本不倒塌。
智利政府要求所有建筑都按照抗擊 9 級地震的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計,建筑驗收標(biāo)準(zhǔn)極嚴(yán)。
在2010年,當(dāng)智利遭遇8.8級特大地震還引發(fā)海嘯的時候,僅造成550人死亡和失蹤。
中國在無數(shù)人生命的代價之后,到2001年才頒布《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》。
建筑抗震的目標(biāo)是“小震不壞、中震可修,大震不倒”。
但是抗震標(biāo)準(zhǔn)每增加一度,成本普遍增加5%-10%,作為一個幅員遼闊,人口眾多的國家,高質(zhì)量建筑物實在欠債太多。
更痛心的是,在地震中,學(xué)校校舍因為房間大,門窗多,抗震性最差,才有了校園成為重災(zāi)區(qū)的慘痛回憶。
地震是大自然的強大力量,也是人類文明的漫長詛咒。
經(jīng)歷過無數(shù)山崩地裂的災(zāi)難和生死離別的苦難,人類科學(xué)在與大自然一次次交手中蹣跚前行。
希望有更多年輕人走向科學(xué)道路,勇敢探索地球深處的秘密,幫助人類學(xué)著在嚴(yán)酷的自然力量中生存。
用堅不可摧的校舍房屋,科學(xué)有效的預(yù)警手段,把城市鄉(xiāng)村建設(shè)成為抵御地震最安全的家園。