Лунотрясения

[Девушка]

Интересная статья для развития на тему "Лунотрясения".

[Девушка]

График зависимости числа толчков от их энергии (кривая повторяемости) имеет у тектонических лунотрясений наклон (тангенс угла 0,5) много меньший, чем у приливных лунотрясений и ударов метеоритов. В то же время он близок к значению для тектонических землетрясений.

Экстраполируя правую часть графика до пересечения с горизонтальной осью, можно определить магнитуду максимально возможного тектонического лунотрясения 3,5—4 (4,5—5 по земной шкале). Его энергия во много раз меньше самого сильного землетрясения, характеризующегося магнитудой 8,5—9.

Судя по характеру записи и относительному времени пробега продольных и поперечных волн, очаги тектонических лунотрясений расположены глубже рассеивающего слоя (25 км), но выше зоны, где начинает заметно уменьшаться скорость поперечных волн (300 км). Ориентировочные глубины некоторых очагов также приведены в табл. 10. На глубинах тектонических гипоцентров температура заведомо ниже точки плавления. Отсутствие взаимосвязи с приливами и большая энергия тектонических лунотрясений заставляют думать, что их источник не приливные деформации, а вековое накопление напряжений. В частности, энергию для них может дать остывание Луны, конвекция или проседание масконов.

[Девушка]

Тиха лунная ночь. Вернее,— земная ночь на Луне. Еще точнее — тихо на Луне ночью при свете Земли. В совершенном безмолвии, как в немом кинофильме, испокон веков совершались на лунной поверхности катаклизмы.

Однако в лунных недрах шум все-таки есть, но его могут услышать лишь приборы. Конечно, уровень микросейсмических помех на Луне чрезвычайно низкий и природа их иная, чем на Земле. На Земле это шумы океана, ветра и промышленных механизмов, на Луне — «игра хвостов» записей лунотрясений и падений метеоритов. Эти записи из-за большой неоднородности и одновременно добротности лунных пород длятся часами. И поскольку сейсмических событий происходит в год сотни и даже тысячи, можно думать, что на Луне всегда найдется место, в котором «звенит».

Лунный фон микросейсм отличается от земного прежде всего неустойчивостью во времени. Здесь регистрируется от 600 (юго-восточная часть Океана Бурь) до 3 тыс. (район кратера Декарт) приливных лунотрясений в год, но приурочены они в первом приближении к периодам апогея — перигея. Тогда их происходит по 10—20 в 1 сут. А поскольку время, за которое амплитуда колебания ослабевает в 10 раз, составляет 0,5—4 ч, то получается непрерывный сейсмический фон колебаний достаточно ощутимой амплитуды.

[Девушка]

Новое исследование проведено по записям высокочастотного сейсмометра «Аполлона-14». Были сделаны записи падений метеоритов гораздо меньшей массы — от 0,1 г до 1 кг.

Из 1165 событий, записанных за 313 дней 1972 г., 825 были определены как тепловые сотрясения, 183 имели близкие к ним параметры и 127 оказались ударами метеоритов. Из-за относительно небольших удалений форма записей сложная и время нарастания амплитуд незначительное.

Видимая частота колебаний более 5 Гц, амплитуды сильно варьируют, форма не повторяется, не наблюдается какой-либо периодичности. Имеет место разброс скоростей: короткие волны опережают длинные, из этого следует, что волны распространяются в основном вблизи поверхности.

Свыше 70% упавших метеоритов имели массу от 1 до 100 г, из них около 50% — менее 10 г. При скорости полета метеорита 22 км/с и чувствительности сейсмометра 2А удар 10-граммового метеорита ощущался на удалении 30 км. Зависимость числа малых метеоритов от их массы хорошо согласуется со спутниковыми и радарными измерениями с Земли и на 1—3 порядка выше оценок метеорного потока по длиннопериодным сейсмометрам. В чем причина различий — в особенности ли приборов, специфике подсчета или в физике явлений — до конца не ясно. Возможно, существует две группы метеоритов: большие метеориты возбуждают в основном низкочастотные поверхностные волны, малые — высокочастотные объемные.

Была сделана попытка изучить траекторию метеорного потока в космическом пространстве. С этой целью анализировались записи, полученные на сейсмических станциях «Аполлон-12 и - 14» с декабря 1969 по июль 1973 г. За это время было зафиксировано 394 падения метеоритов массой более 5 кг.

Статистическая связь числа метеоритов с фазой Луны отражает направление их влета в окололунное пространство. Максимальное число ударов приходится на фазы полнолуния и новолуния. Это означает, что наибольшее скопление метеоритов оказывается в плоскости эклиптики. Афелий метеорных орбит имеет пределы 2,8—5 астрономических единиц. Отсюда следует, что метеориты движутся между поясом астероидов и Юпитером.

[Девушка]

Луна испытала встречи с метеоритами разных калибров. Падение гигантов-планетезималей объясняет глобальные особенности рельефа Луны, например возникновение Моря Дождей и окружающих его гор. Метеориты помельче распахали и размельчили брекчии, насыпанные гигантами, создав лунную почву — реголит.

Два крупных метеорита весом более 1 т, упавшие на Луну 13 мая и 17 июля 1972 г., сыграли выдающуюся роль в сейсмических исследованиях. Первый помог открыть границу кора—мантия, второй — астеносферу.

Поток метеоритов изучался независимо на записях длиннопериодных и короткопериодных сейсмометров. Чувствительность длиннопериодных станций позволяла заметить в любой точке Луны удар 10-килограммового метеорита (со скоростью падения около 20 км/с), падение маленького метеорита весом всего 100 г ощущалось на расстояниях до 50 км.

За 400 дней на станции «Аполлон-12» было записано 64 удара. По ним определена зависимость амплитуды записи от расстояния, позволяющая оценить, как можно использовать падение метеоритов различного веса для сейсмических просвечиваний.

Была также построена кривая повторяемости, позволяющая оценить поток метеоритов с массой от 100 г до 1 т. Параметры кривой хорошо совпали с независимыми оценками, полученными при изучении кратеров. Однако поток оказался слишком скудным по сравнению с априорными оценками при наблюдении метеоритов с Земли.

[Девушка]

Приближение землетрясений диагностируется в ряде районов по поведению магнитного поля, изменению вида сейсмических волн и т. д. Словом, здание прогноза строится.

На Луне, как мы видели, предсказание лунотрясений (только приливных) — не проблема. Здесь обнаружена зависимость момента толчка в соответствующей очаговой зоне от положения на поверхности точки, лежащей на линии, соединяющей центры масс планет.

Эта точка в центре видимого диска Луны совершает сложные эллипсовидные колебания. Они вызваны оптической либрацией, которая представляет не истинное покачивание Луны, а эффект для земного наблюдателя, связанный с несферичностыо орбиты Луны, наклоном ее оси к экватору и вращением наблюдателя. На рис. 30 показаны положения ближайшей к Земле точки в моменты, когда в соответствующих очаговых зонах отмечается максимальная активность приливных лунотрясений.

Таким образом, на Луне при отсутствии затемняющих картину внутренних тектонических процессов легко предсказать время, место и силу сейсмических толчков.

[Девушка]

Энергия приливных лунотрясений (если суммировать их по очагам и предположить, что лунотрясения с очагами на обратной стороне в среднем такой же силы) — всего 1011—1012 эрг, т. е. в биллионы раз меньше энергии землетрясений. Таким образом, по сравнению с Землей Луна асейсмична. И причина этого кроется в особенностях режима ее недр. Слишком мощная и слишком жесткая литосфера парализует ее тектоническую активность. В ответ на конвективное впрыскивание и приливные всплески Луна лишь слабо потрескивает.

Истоки приливных лунотрясений — во внешних, экзогенных космических факторах.

Природа землетрясений иная. Они — тектонические, внутренние. Их подготовляют перенапряжения, возникающие в недрах в результате сложных механических и физико-химических процессов. Они не поддаются столь точному расчету, как орбиты небесных тел. Предсказать землетрясение трудно, это — одна из основных забот сейсмологов.

Прогноз землетрясений предусматривает определение силы максимально возможного в каждом районе сотрясения и определение его момента.

Первая часть задачи в значительной степени решается. Во второй также намечаются многообещающие находки. В ряде районов обнаружены предвестники землетрясений. На Памире и в Калифорнии перед сильным толчком резко уменьшается отношение скоростей поперечных и продольных волн. В районе Ташкента, в Дагестане и других местах перед землетрясением и в ходе его увеличивалась концентрация в подземных водах микроэлементов благородных газов (радий, гелий, аргон), соединений фтора, урана и изменялся их изотопный состав.

<img src="../luna/image088.jpg" width="334" height="291" class=""/>

Рис. 30. Положение ближайшей к Земле точки лунного диска в момент толчка в очаге с указанным номером (см. рис. 25). Данные приведены к одинаковой условной амплитуде лунотрясений

[Девушка]

Земля «больна» землетрясениями. Летописи красноречиво описывают страшные катаклизмы в жизни человечества. 800 тыс жизней унесло землетрясение 1500 г. в Китае. Больше 100 тыс. — Лиссабонское 1755 г. В 1923 г. в Японии от тряски, пожаров и наводнения погибло около 100 тыс. жителей. В 1960 г. гигантская волна цунами опустошила берега не только Чили, но и Японии. В Перу в 1970 г. в результате подземного толчка ледяная глыба в 1 млн т, рухнувшая с вершины горы, похоронила цветущий город. Свежи в памяти ашхабадское и ташкентское землетрясения.

К счастью, сверхкатастрофы происходят не так часто. Но и в 1976 г. люди были потрясены волной разрушений, прокатившейся по Земле — в Гватемале, Китае, Румынии, Турции.

Сейсмологи установили многие закономерности землетрясений. Происходят они не повсеместно — сейсмические пояса сосредоточены по периферии литосферных плит и отсутствуют в центре. Их очаги сосредоточены в литосфере (чаще даже в коре) и лишь в местах стыка плит протягиваются глубже астеносферы (вплоть до 700 км).

Энергия самого сильного землетрясения — 1026 эрг. Такие землетрясения редки. Большинство слабее. Их насчитываются сотни тысяч в год. Выделяемая при этом общая энергия равна 1025—1026 эрг.

[Девушка]

В большинстве зарегистрированных случаев мелкофокусные лунотрясения происходят в момент минимума или максимума приливных напряжений. При этом существенным оказывается достаточная величина как сдвиговой, так и радиальной, сжимающей компоненты напряжения. Отсутствие гипоцентров в 30-градусном круге в центре видимого диска и на промежуточных глубинах (300—800 км) объясняется именно слабостью сжимающих напряжений, уменьшающихся от 5 • 105 дин/см2 в центре до нуля на поверхности. На уровне мелкофокусных очагов имеется местный максимум (105 дин/см2), а на промежуточных глубинах — минимум радиальных напряжений. К тому же сюда не проникают в достаточном количестве флюиды из астеносферы, а также в процессе переправления «завариваются» первоначальные трещины.

В ходе изучения сейсмичности Луны назывались разные источники энергии: тектонические напряжения, выкачивание магмы с больших глубин, вековое расширение или сжатие Луны, изменение эллиптичности ее орбиты, газовый вулканизм, концентрация напряжений из-за некомпенсированных масс, термические перегрузки. Нам будет удобнее вернуться к этому вопросу в заключительной главе, при обсуждении новейшей тектоники Луны.

[Девушка]

Читаем дальше.