Техника - молодёжи 1975-12, страница 29

Сама структура института и наличие квалифицированных кадров разных специальностей позволили развернуть комплексные исследования землетрясений, закономерностей проявления и размещения эпицент-ральиых зои. В них участвуют геологи, сейсмологи, геофизики, инженеры-геологи, инженеры-сейсмологи, мерзлотоведы. Это имеет существенное значение для определения истинной сейсмической опасности той или иной площади и позволяет в одних случаях резко снизить расходы на антисейсмические мероприятия, а в других — предостеречь от выбора места строительства, по общепринятым нормам благоприятного, в действительности же чрезвычайно опасного. К сожалению, такие ошибки на берегах Байкала уже были допущены.

Дальнейшая разработка методики определения места, интенсивности и частоты повторяемости сильных землетрясений и особенностей их проявления в различных геологических и мерзлотных условиях остается одной из важных научных проблем, разрабатываемых в институте. Имея такие данные, мы сможем рекомендовать даже в высокобалльных районах площадки, на которых строители смогут спроектировать и воздвигнуть здания, безопасные для жизни и труда. В этом случае проблема предсказания точного времени землетрясения — еще долго неразрешимая — теряет свою актуальность.

Следы электрического разряда, инициированного механическим воздействием, в куске облученного оргстекла.

Отблеск

подземных молнии

АЛЕКСАНДР ВОРОБЬЕВ, доктор физико-математических наук, заслуженный деятель науки и техники РСФСР,

член-корреспондент Академии педагогических наук СССР

[г. Томск)

Общепринятая теория возникновения землетрясений в основном была сформулирована американским ученым Ридом, исследовавшим сейсмическую катастрофу в Калифорнии (1907 г.). В процессе развития нашей планеты происходят вертикальные и горизонтальные перемещения ее участков. В результате в земной коре возникают и накапливаются упругие и пластические напряжения. Когда концентрация этих напряжений достигнет определенного предела, совершается сдвиг, разрушение пород и выделение запасенной механической энергии, что и представляется нам как землетрясение. Причина и следствие меняются местами — вечное движение мертвой материи, эволюция Земли, продолжается.

Если накопление энергии происходит медленно (десятилетиями) и в большом объеме горных тел, то ее высвобождение — почти мгновенно (за несколько секунд) и в малом объеме. Огромная мощность «выплескивается» главным образом в первый, а потом — ив остальные толчки. (Например, в Ташкенте после первого удара 26 апреля 1966 года в течение двух лет произошло еще около 1000 ударов.) Слогом, происходит то же самое, что и при внезапном распрямлении сжатой пружины и ее последующих колебаниях.

Эта теория удовлетворительно описывает накопление и выделение упругой энергии в породах, возникновение сейсмических волн в земной коре. Однако она не может объяснить разнообразные электромагнитные явления перед землетрясением и процесс формирования его очага... Вот тут-то мы и призовем на помощь открытия физики твердого тела.

Если кусочек каменной соли деформировать, скажем, на 1%, то на ее поверхности возникают электрические заряды с разностью потенциалов до 4000 вольт. Этот эффект был обнаружен членом-корреспон-дентом АН СССР А. Степановым и назван его именем.

Заряды появляются и при трении, и на свежих изломах диэлектриков (к ним относится и каменная соль). Так как большая часть горных пород имеет ионную структуру, их пластическая деформация или хрупкое разрушение могут сопровождаться механоэлектрическими явлениями. В недрах накапливаются значительные заряды, возникают электрические поля, которые проявляются накануне землетрясения и в самый его момент в виде «странного» свечения атмосферы, молний средь ясного неба и тому подобных феноменов. Вероятно, именно действием этих полей объясняется загадочная способность животных «предчувствовать» катастрофу. Действительно, грунт и тело, скажем кошки, образуют электрическую цепь Через кошку протекают большие, раздражающие ее токи (рис. 1). Она инстинктивно старается выбраться туда, где разность потенциалов между лапами (точками 1 и 2) меньше, то есть уходит из зоны будущего землетрясения. Так «сигнализирует» о себе горизонтальная составляющая напряженности поля, но нужно учитывать и вертикальную (над эпицентром, в воде или атмосфере токи идут вверх и растекаются в боковых направлениях — см. рис. 2).

Последняя особенно опасна для животных высокого роста. Вполне возможно, что массовая гибель крупных стадных животных древности (динозавров, мамонтов и других) вызвана резким скачком электрического поля. Как бы там ни было, а рыб вертикальные токи явно беспокоят, и они заранее уплывают, не дожидаясь беды.

Учет мехаиоэлектрических процессов в горных породах помогает понять, каким образом энергия, дотоле более или менее равномерно распределенная в объеме, равном десяткам, а то и сотням кубических километров, успевает собраться за несколько секунд в мощный кулак — очаге землетрясения. Мы проделали простой опыт. Пластинку оргстекла облучили электронами высоких энергий. Те, задерживаясь в некотором ее слое, создавали электрический заряд и упругие напряжения. Если теперь стукнуть по пластинке острием, то в этом слое разовьется разряд (см. фото с л е -в а). Причем он начинается именно под острием, где возникли механические перенапряжения.

Разряд может произойти и самопроизвольно, если в оргстекле есть дефект (например, царапина на пластинке), создающий перенапряжения.

Подобно этому в горных породах, заряженных за счет мехаиоэлектрических явлений или, допустим, распада радиоактивных элементов, меха