Măsura lucrurilor – Cutremurele

0
225

cutremur

Până la jumătatea secolului al XVIII-lea, cutremurele erau apanajul zeilor, scrie Andrew Robinson, în ampla sa lucrare “Măsura lucrurilor”.

Japonezii, de pildă, atribuiau un cutremur lui namazu, un drac de mareuriaş, despre care se spunea că trăieşte în noroiul de sub pământ şi că putea fi împiedicat să joace feste doar de către atenta zeitate Kashima, care purta o piatră mare pe cap. Când Kashima nu era atentă, namazu a distrus totul.

Pornind pe urmele unor cutremure care au zguduit Londra în 1750 şi a  cutremurului devastator din Lisabona din 1755, John  Michell, astrolog şi geolog, adefinit cutremurele ca „unde provocate de deplasarea maselor de piatră de la suprafaţă”; de asemenea, Michell a afirmat că există două tipuri de unde, care se succedă reciproc şi că viteza lor şi centrul cutremurului pot fi calculate măsurând timpul de sosire al undelor seismice în locuri diferite.

Cu toate că această intuiţie nu a fost explorată timp de aproape un secol, principiul se foloseşte şi acum la stabilirea epicentrului (poziţia de suprafaţă).

Hărţile izoseismice

În 1857, vestea unui cutremur din Italia a ajuns la Londra şi l-a atras pe inginerul Robert Mallet în regatul Neapolelui. Evaluând fiecare fisură cu ochii unui specialist, Mallet a alcătuit hărţile izoseismice, adică hărţile care marcau pagubele/intensităţile egale – încă o metodă utilizată astăzi, cu îmbunătăţirile de rigoare, pentru a stabili riscurile seismice. Hărţile lui i-au permis să stabilească centrul seismic şi magnitudinea relativă a cutremurului.

După 20 de ani, Mallet a întocmit un catalog seismic al lumii. Acestâ cuprindea 6.831 de liste cu data, locul, numărul de trepidaţii, direcţia probabilă şi durata undelor seismice, precum şi observaţii referitoare la consecinţele cutremurelor. Pe baza acestor informaţii, Mallet a creat harta lumii, valabilă şi astăzi, reprezentând prima dovadă că seismele sunt grupate în jurul anumitor centuri seismice care înconjoară Pământul.

Tren de mare viteză afectat de cutremur

tren

Un tren de mare viteză afectat de cutremur, în 2004, pentru prima dată de la introducerea trenurilor de mare viteză în Japonia în 1964, o astfel de garnitură a deraiat în urma unui cutre­mur (cu magnitudinea de 6,8 grade) în vestul Japoniei. Cu toate acestea, trenul a putut să reducă viteza, de la 216 la 200 km/h, în câteva secunde de la avertismentul lansat de sistemul naţional de avertizare seismică. Însă, în 2003, acest sistem, care dispunea de 1.000 de seis­mografe amplasate în jurul arhipelagului Japoniei, nu a detectat nici un semnal îna­intea producerii unui cutre­mur de 8,0 grade pe coasta de nord a Japoniei.

Intensitatea nu trebuie confundată cu magnitudinea

Intensitatea unui cutremur nu trebuie confundată cu magnitudinea, valoarea consemnată de obicei în cotidiane. Intensitatea reprezintă proporţiile unui cutremur, asemenea magnitudinii, cu diferenţa că magnitudinea se află prin calcularea vibraţiilor unui pendul pe un seismograf, pe când intensitatea are la bază daunele vizibile la nivelul structurilor construite, modificările din scoarţa terestră si intensitatea resimţită, cum ar fi efectul unui cutremur asupra unei persoane aflate la volan. Intensitatea reprezintă ceea ce oamenii observă în urma unui cutremur; magnitudinea, înregistrările instrumentelor ştiinţifice.

Scara intensităţii cea mai răspândită în prezent — mai sunt folosite şi alte scări — este o formă modificată a celei create de către seis­mologul italian Giuseppe Mercalli în 1902. Aceasta conţine numeroase greşeli. Se poate observa natura subiectivă a unei intensităţi Mercalli, deoarece aceasta depinde de calitatea unei construcţii, care nu poate fi stabilită cu uşurinţă; este posibil ca o casă să reziste unui cutremur, pe când cea de lângă ea să se prăbuşească.

Această scară prezintă şi o dependenţă „culturală”: degradarea pietrei şi clădirile din beton ranforsat sunt aspecte importante în San Francisco, să spunem, dar prea puţin relevante într-un sat din India.

pod

Daunele produse de cutremurul din Loma Prieta- Bay Bridge, San Francisco, 1989. Cutremurul a avut magnitudinea de 7,1 grade, iar intensitatea lui în San Francisco, calculată pe baza scării Mercalli a fost de XI.

În sfârşit, scara este independentă de distanţa dintre observator şi epicentru: un cutremur de mică amploare produs la suprafaţă poate avea o intensitate mai mare decât un cutremur de adâncime. Chiar şi în acest caz, scările de intensitate sunt extrem de utile – în special pentru comparaţia cu seismele anterioare secolului XX, în cazul cărora singura evaluare disponibilă rămâne intensitatea.

Deşi cutremurele au fost măsurate în primele decenii din toate unghiurile posibile, iar teoria plăcilor tectonice s-a bucurat de succes, nu a apărut nicio metodă sigură de predicţie. În 1985, Institutul de Cadastru Geologic din Statele Unite a estimat că, până la sfârşitul anului 1992, există o probabilitate de 95% pentru producerea unui cutremur cu o magnitudine de 6 grade în falia San Andreas. Cutremurul s-a produs în 2004! Cuvintele lui Charles Richter din 1958 sunt valabile şi acum: „O putem compara [predicţia seismică] cu un om care îndoaie o scândură pe genunchi şi încearcă să stabilească dinainte unde şi când se va produce ruptura.”

Scara Mercalli , datată 1931

I – Resimţit de câteva persoane, în condiţii extrem de favorabile.

II – Resimţit de câteva persoane în stare de repaus, în special cele aflate la etajele superioare ale clădirilor. Posibilă mişcare a obiectelor suspendate.

III – Resimţit destul de puternic în interior, în special la etajele superioare ale clădirilor, dar majoritatea oamenilor nu îl percep ca pe un cutremur. Posibilă legănare uşoară a maşinilor staţionate.

IV – În timpul zilei, resimţit mai mult în interior şi mai puţin în exterior. În timpul nopţii, au existat persoane care s-au trezit din somn. Trepidaţii ale veselei, ale geamurilor şi ale uşilor; pereţii scot un zgomot de fisurare.

V – Resimţit aproape de toată lumea, numeroase persoane trezite în timpul nopţii. Spargerea veselei, a geamurilor etc; cazuri de tencuială crăpată; obiecte instabile răsturnate. Ceasurile cu pendul se pot opri.

VI – Resimţit de toată lumea, multe persoane panicate care ies afară. Deplasarea unor corpuri de mobilier masiv; câteva cazuri de tencuială căzută sau hornuri stricate. Daune minore.

VII – Toată lumea fuge afară. Daune neglijabile la clădirile cu o structură solidă; daune uşoare sau moderate la clădirile obişnuite, cu o structură bună; daune considerabile la clădirile cu o structură şubredă.

VIII- Daune uşoare la clădirile antiseismice; daune considerabile la clădirile solide, cu prăbuşirea parţială a acestora; daune majore la clădirile şubrede. Peretele despărţitor smuls din scheletul construcţiei. Prăbuşirea hornurilor, a coşurilor fabricilor, a stâlpilor de susţinere, a monumentelor, a zidurilor. Corpuri de mobilier masiv răsturnate.

IX – Daune considerabile la clădirile antiseismice. Clădiri desprinse de fundaţie. Crăparea pământului în numeroase locuri. Conductele subterane sparte.

X -Anumite clădiri din lemn cu structură solidă distruse; mare parte din zidărie şi din scheletul construcţiei distruse împreună cu fundaţia; crăpături adânci în pământ. Grinzi îndoite. Ieşirea apelor din matcă.

XI – Dacă mai există, doar câteva structuri (de zidărie) rămân intacte. Poduri distruse. Mari crapături în pământ. Conductele subterane desfiinţate. Alunecări de teren în solul moale. îndoirea puternică a grinzilor.

XII- Grinzi puternic îndoite. Practic, toate construcţiile sunt deteriorate considerabil sau distruse. Se observă valuri în scoarţa terestră. Linia orizontală şi linia de nivelment sunt deformate. Obiectele sunt aruncate în aer.

Modul de calculare a magnitudinii pe scara Richter pentru un cutremur local

poza 1

Distanţa de la seismograf la epicentru este stabilită în funcţie de intervalul de timp dintre undele S şi P (vezi pag. 74); în cazul de faţă, 24 de secunde sau puţin peste 200 km. Amplitudinea maximă a undei seismice se poate măsura direct pe seismogramă, în cazul de faţă aceasta fiind de 23 de mm. O riglă aşezată între aceste două puncte de pe scările din stânga şi din dreapta permite stabilirea magnitudinii de 5,0 grade.

Calculul magnitudinii

Seismologii calculează magnitudinea unui cutremur pe baza trepidaţiilor înregistrate pe seismogramă şi a distanţei dintre seismograf şi epicentru. Această formulă compensează scăderea trepidaţiilor cu distanţa seismografului faţă de epicentru. Calculele sunt destul de complicate, în prezent folosindu-se mai multe scări.

De departe, cea mai cunoscută este scara Richter, publicată în 1935 de către seismologul californian Charles Richter, pentru a măsura  iniţial doar magnitudinea cutremurelor locale lin sudul Californiei, dar pe care a modificat-o ulterior pentru a o aplica la scară globală. (În ziare, magnitudinea unui cutremur apare frecvent măsurată pe „scara Richter”, fie că a fost sau nu măsurată astfel, confuzie care îi înnebuneşte pe seismologi.)

Conform definiţiei iniţiale, magnitudinea  reprezintă logaritmul amplitudinii maxime a undei seismice, exprimată în miimi de milimetru, înregistrată cu ajutorul unui seismograf Wood-Anderson standard, la o distanţă de 100 km de epicentru.

Motivul pentru care scara trebuie să fie logaritmică este acela că amploarea cutremurului diferă foarte mult, ceea ce ar face ca o scară liniară să fie dificil de utilizat. Astfel, o creştere cu o unitate a magnitudinii pe scara Richter corespunde unei creşteri de 10 ori mai mare a amplitudinii trepidaţiilor.

Un cutremur cu magnitudinea de 8 grade are de 10 ori mai multe trepidaţii decât un cutremur cu magnitudinea de 7 grade şi de 100 de ori mai multe decât unul cu magnitudinea de 6 grade. Cu toate acestea, un cutremur cu magnitudinea de 6 grade poate să fie mai intens şi să provoace mai multe distrugeri decât un cutremur cu o magnitudine de 8 grade, dacă epicentrul său coincide cu o zonă foarte populată.

Magnitudinile de pe scara Richter corespund unei scări logaritmice a energiei eliberate în urma unui cutremur. Cu fiecare creştere a magnitudinii cu o unitate, energia seismică creşte cu un coeficient de 30. Graficul energiei eliberate permite compararea unui cutremur cu o explozie nucleară sau cu o erupţie vulcanică.

Volumul de energie eliberată

poza 2

Graficul cuprinde numărul total de cutremure anual, în funcţie de magnitudinea lor (axa din stânga) şi energia eliberată (axa din dreapta). Pentru fiecare creştere a magnitudinii cu o unitate, energia eliberată creşte cu un coeficient de 30.

Angelina Petra

Banner 2 la suta

LĂSAȚI UN MESAJ