Почему происходит землетрясение?

Представь ночную смену на сейсмостанции. На экране тянется почти ровная линия — и вдруг она вздрагивает. Сначала прибор ловит быструю P-волну, затем приходит более медленная S-волна. Где-то под землёй произошёл резкий сдвиг горных пород. Почему происходят землетрясения, откуда берётся эта энергия и почему в Чили, Японии или на Камчатке землю трясёт гораздо чаще?

Три типа разломов земной коры: сдвиговый, нормальный и взбросовый — Три основных типа разломов: сдвиговый, нормальный и обратный. U.S. Geological Survey, public domain.

Причины землетрясений: что происходит под землёй

Главная причина большинства землетрясений — внезапное смещение блоков горных пород вдоль разлома.

Земная поверхность кажется неподвижной, но огромные тектонические плиты постоянно перемещаются со скоростью обычно всего несколько сантиметров в год. Они могут расходиться, сталкиваться или скользить вдоль друг друга.

При этом разломы не похожи на две идеально гладкие стеклянные поверхности. Неровные участки пород могут зацепиться друг за друга. Плиты продолжают двигаться, но участок разлома некоторое время остаётся неподвижным.

Напряжение растёт.

Представь слегка согнутую пластиковую линейку. Пока ты её держишь, в ней запасается упругая энергия. Если отпустить линейку, она резко распрямится.

С горными породами механизм сложнее, но общий принцип похож. Когда накопившееся напряжение становится достаточным, участок разлома внезапно сдвигается. Высвободившаяся энергия распространяется во все стороны в виде сейсмических волн.

И поверхность начинает дрожать.

Читайте также: Почему Земля круглая? — прежде чем исследовать движение земной коры, полезно представить нашу планету целиком.

Как происходит землетрясение шаг за шагом

Если очень упростить процесс, получится такая последовательность:

тектонические плиты и блоки земной коры медленно движутся;
часть разлома удерживается трением;
в породах накапливается напряжение;
происходит резкий сдвиг;
энергия расходится от области разрыва в виде сейсмических волн;
волны достигают поверхности и вызывают колебания грунта.

Важно: землетрясение обычно не означает, что глубоко под землёй «что-то взорвалось». Главный механизм тектонического землетрясения — именно движение по разлому.

Очаг и эпицентр — это разные места

Точка или область внутри Земли, где начинается разрыв, называется очагом землетрясения, или гипоцентром.

Эпицентр — это точка на поверхности Земли прямо над очагом.

Поэтому выражение «землетрясение началось в эпицентре» технически неточно: само разрушение пород начинается в глубине.

Кроме того, сильное землетрясение может быть связано не с одной крошечной точкой, а с разрывом большого участка разлома.

Почему сначала приходит P-волна, а потом S-волна

Землетрясение посылает через Землю разные типы сейсмических волн.

P-волны — первичные. Они распространяются быстрее и заставляют вещество попеременно сжиматься и расширяться вдоль направления движения волны.

S-волны — вторичные. Они медленнее и смещают вещество поперёк направления распространения.

Схема показывает движение P-волн и S-волн при землетрясении — P- и S-волны по-разному деформируют горные породы. U.S. Geological Survey, public domain.

Из-за разной скорости на сейсмостанции сначала регистрируется P-волна, а потом S-волна.

Чем больше промежуток между их приходом, тем дальше находится источник землетрясения.

Как учёные находят эпицентр

Одна станция может оценить расстояние до землетрясения, но не сказать, в каком направлении оно произошло.

Представь круг вокруг станции. Если расчёт показывает расстояние 300 километров, эпицентр может находиться в любой точке этого круга.

Тогда берут данные второй станции, а затем третьей.

Три сейсмостанции определяют эпицентр землетрясения по пересечению окружностей — Схема определения эпицентра по данным нескольких сейсмостанций. U.S. Geological Survey, public domain.

Место пересечения рассчитанных расстояний указывает район эпицентра. В настоящей сейсмологии расчёты, конечно, гораздо сложнее, но принцип хорошо виден даже на такой простой схеме.

Почему землетрясения происходят часто именно у границ плит

Землетрясения возможны и вдали от границ тектонических плит, но крупнейшие сейсмические зоны планеты тесно связаны с их взаимодействием.

Карта тектонических плит Земли и их границ, где часто происходят землетрясения — Основные тектонические плиты Земли и их границы. U.S. Geological Survey, public domain.

Особенно активен пояс вокруг Тихого океана — Тихоокеанское огненное кольцо. USGS указывает, что около 81% крупнейших землетрясений планеты происходит в Тихоокеанском сейсмическом поясе.

Здесь много зон субдукции — мест, где одна плита погружается под другую. Такие границы способны накапливать огромные напряжения.

Почему в Чили часто происходят землетрясения

Чили находится у чрезвычайно активной границы плит. Океаническая плита Наска погружается под Южно-Американскую плиту.

Именно здесь произошло самое сильное инструментально зарегистрированное землетрясение — Великое Чилийское землетрясение 1960 года магнитудой 9,5.

Поэтому высокая сейсмичность Чили — не случайность и не свойство гор самих по себе. Она связана с масштабным движением тектонических плит.

Почему в Японии, Непале и на Камчатке тоже бывают сильные землетрясения

Причины похожи, хотя устройство границ различается.

Япония находится в очень сложном районе взаимодействия нескольких плит и зон субдукции.

Непал расположен в Гималаях, где Индийская плита продолжает давить на Евразию. Именно это столкновение подняло Гималаи и продолжает деформировать земную кору.

Камчатка находится рядом с Курило-Камчатской зоной субдукции.

30 июля 2025 года по местному времени у берегов Камчатки произошло землетрясение магнитудой 8,8. Оно стало одним из крупнейших землетрясений, зарегистрированных современными приборами.

После него последовали многочисленные афтершоки.

Читайте также: Как работает компас и почему стрелка показывает на север — ещё один пример того, как невидимые процессы Земли можно обнаружить при помощи приборов.

Почему в горах часто бывают землетрясения

Горы сами по себе не вызывают землетрясения.

Но крупные горные системы часто возникают именно там, где тектонические плиты сталкиваются, сжимают и деформируют земную кору.

Поэтому рядом могут находиться и молодые горы, и активные разломы.

Гималаи — яркий пример: горообразование и высокая сейсмичность имеют общую тектоническую причину.

Как происходит землетрясение в море

Морское дно является частью земной коры, поэтому разломы продолжаются и под океанами.

Подводное землетрясение может вызвать цунами — но не каждое подводное землетрясение вызывает большое цунами.

Для опасного цунами особенно важно сильное и достаточно быстрое вертикальное смещение морского дна, способное переместить большой объём воды.

Поэтому «землетрясение под водой» и «цунами» — не синонимы.

Почему после сильного землетрясения бывают новые толчки

После главного землетрясения напряжение вокруг разорвавшегося участка перераспределяется.

Могут происходить афтершоки — последующие землетрясения в той же области. Они способны продолжаться недели, месяцы и даже годы, хотя в среднем их частота со временем уменьшается.

А вот слово форшок можно использовать только задним числом. Небольшой толчок называют форшоком лишь тогда, когда позже в той же области происходит более крупное землетрясение.

Можно ли точно предсказать землетрясение

Нет. Современная наука не умеет заранее назвать точную дату, место и магнитуду будущего большого землетрясения.

Учёные умеют определять опасные разломы, строить карты сейсмического риска и рассчитывать вероятность сильных событий на длительных промежутках времени.

Но это прогноз риска, а не точное предсказание.

Фраза «здесь в ближайшие десятилетия повышена вероятность сильного землетрясения» научно возможна.

Фраза «во вторник в 14:17 здесь произойдёт землетрясение магнитудой 7» — нет.

Неожиданный поворот: земля обычно не раскрывается как в кино

В фильмах во время землетрясения улица часто разрывается и превращается в глубокую пропасть.

Настоящие землетрясения действительно могут смещать поверхность, создавать трещины, уступы и разрывы.

Но гигантская бездонная щель, которая мгновенно раскрывается под автомобилем, — в основном художественный образ.

Разлом — прежде всего поверхность, вдоль которой блоки горных пород смещаются относительно друг друга.

Найди эпицентр сам

Это один опыт, который действительно стоит сделать.

Нарисуй на листе три точки — три сейсмостанции. Пусть другой человек тайно отметит точку «землетрясения» и измерит расстояние от неё до каждой станции.

Теперь циркулем проведи вокруг каждой станции окружность соответствующего радиуса.

Там, где три окружности пересекутся, и окажется условный эпицентр.

В настоящей работе сейсмологи получают расстояния из времени прихода P- и S-волн, но геометрическая идея остаётся похожей.

Что делать во время сильной тряски

Для многих ситуаций службы чрезвычайных ситуаций используют правило «опустись — укройся — держись»: опуститься ниже, защитить голову и шею, укрыться под прочной мебелью, если она рядом, и удерживаться до окончания сильной тряски.

Не стоит во время сильных толчков бежать к окнам. Конкретные действия зависят от здания, страны и ситуации, поэтому заранее полезно знать инструкции местных экстренных служб и взрослых.