Симулятор тектоники плит и землетрясений
Уравнения этой модели
| v | Скорость плиты v (см в год) | с той же скоростью, с какой растут ногти: плиты никогда не останавливаются, но между землетрясениями разлом заперт | |
|---|---|---|---|
| μ | модуль сдвига горной породы | 30 GPa | |
| W | ширина разлома, по которой идёт сдвиг | 15 км вглубь у вертикального трансформного разлома; 100 км вглубь у наклонной зоны субдукции, поэтому землетрясения в зонах субдукции самые сильные | |
| Δσ | Напряжение, которое выдерживает разлом Δσ (МПа) | землетрясения сбрасывают от 1 до 10 МПа напряжения, независимо от их размера | |
| s | дефицит смещения (насколько разлом отстал от плит) | сбрасывается как смещение d при землетрясении; время, за которое оно снова накапливается, — период повторяемости |
При текущих значениях:
| L | Длина разрыва L (км) | длина разлома, которая разрывается за один раз | |
|---|---|---|---|
| M₀ | сейсмический момент, Н·м | размер землетрясения как энергия, а не как сила сотрясений | |
| Mw | моментная магнитуда | каждый шаг на 1 — в 32 раза больше энергии; 2 шага — в 1000 раз |
При текущих значениях:
| v_P, v_S | скорости волн P и S | P-волны (продольные) 6,0 км/с, S-волны (поперечные) 3,5 км/с в коре | |
|---|---|---|---|
| D | Расстояние от эпицентра до сейсмометра (км) | одна станция по промежутку между приходом P- и S-волн знает, как далеко было землетрясение; три станции находят, где оно было |
При текущих значениях:
Как пользоваться симулятором землетрясений
- Две тектонические плиты ползут друг мимо друга на несколько сантиметров в год, но разлом между ними заперт. Дорога и забор поперёк него изгибаются по мере накопления деформации, а графики показывают, как год за годом растут дефицит смещения и напряжение на разломе.
- Когда напряжение достигает предела прочности разлома, он сразу смещается: землетрясение. Дорогу разрывает со сдвигом — это упругая отдача, а от эпицентра расходятся волны P (синие) и S (красные). Сейсмометр их записывает, и сейсмограмма на графике показывает, как первой приходит волна P, а за ней более сильная волна S.
- Меняйте скорость плит, напряжение, которое выдерживает разлом, длину разрыва и тип границы и читайте магнитуду по сейсмическому моменту и время между землетрясениями. Зона субдукции разрывает гораздо более широкий разлом, поэтому сильнейшие землетрясения магнитудой 9 происходят там. Передвиньте сейсмометр и посмотрите, как время S − P говорит о расстоянии.
Частые вопросы
Что вызывает землетрясение?
Плиты внешней оболочки Земли движутся на несколько сантиметров в год, но трение запирает разломы между ними. Порода по обе стороны упруго изгибается, накапливая энергию, пока напряжение не преодолеет трение и разлом не сместится за секунды, высвобождая деформацию, накопленную за десятилетия или века. Это теория упругой отдачи, предложенная после землетрясения в Сан-Франциско 1906 года, когда заборы и дороги оказались сдвинуты до 6 м.
Как измеряют магнитуду землетрясения?
Сегодня — моментной магнитудой Mw = (2/3)(log₁₀ M₀ − 9,1), где сейсмический момент M₀ = μ × площадь × смещение: жёсткость породы, умноженная на площадь разорвавшегося разлома и на величину смещения. Каждая единица магнитуды — примерно в 32 раза больше энергии. Разрыв длиной 200 км со смещением 1,5 м — около Mw 7,4; землетрясение Тохоку 2011 года разорвало около 500 на 200 км со смещением до 50 м, Mw 9,1.
Что такое волны P и S?
Два вида сейсмических волн, идущих сквозь тело Земли. Волны P (первичные) — продольные сжатия, как звук, и приходят первыми со скоростью около 6 км/с в коре. Волны S (вторичные) качают грунт поперёк со скоростью около 3,5 км/с и обычно сильнее. Волны S не проходят сквозь жидкость — так выяснили, что внешнее ядро Земли расплавлено.
Как находят расстояние до землетрясения?
По промежутку между приходом волн P и S на сейсмометр. Обе вышли в один момент, поэтому промежуток растёт с расстоянием: D = (t_S − t_P) ÷ (1/v_S − 1/v_P), около 8 км на каждую секунду промежутка в коре. Одна станция даёт расстояние — окружность на карте; три станции дают три окружности, пересекающиеся в эпицентре.
Пишет, что WebGL выключен.
Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.
Загружается ли что-нибудь?
Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.