1401/10/11 14:59

زمین‌لرزه نه؛ اما ساختمان‌ها انسان را می‌کُشند

زمین‌لرزه‌ها در زیر سطح زمین آغاز می‌شوند، انرژی بسیار زیادی را حمل می‌کنند و می‌توانند بدون هشدار قبلی رخ دهند. بنابراین جای تعجب نیست که یکی از مرگبارترین بلایای طبیعی سیاره ما، زمین‌لرزه‌ها باشند.

زمین‌لرزه زمانی رخ می‌دهد که مقادیر زیادی انرژی از پوسته زمین به شکل امواج لرزه‌ای آزاد می‌شوند.
امواج از منبع تنش که (به عنوان هیپومرکز یا hypocenter شناخته می‌شود) به سمت بیرون ساطع می‌شوند و زمانی که به سطح می‌رسند می‌توانند به زیرساخت، آسیب‌های بی حد و حصری وارد کنند.
 گفته می‌شود در سال تقریباً ۲۰ هزار زمین‌لرزه رخ می‌دهد که بر اساس گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده برابر است با به‌طور میانگین ۵۵ زمین‌لرزه در هر روز. خوشبختانه اکثر این موارد کاملاً مورد توجه قرار نمی‌گیرند و آنقدر ضعیف هستند که نمی‌توانند آسیبی وارد کنند.
 زمین‌لرزه: حقایقی در مورد یکی از مرگبارترین خطرات زمین
دانشمندان پس از مطالعهٔ سوابق طولانی‌مدت از حدود سال ۱۹۰۰، پیش‌بینی می‌کنند که در هر سال تقریباً ۱۶ زمین‌لرزه بزرگ (با بزرگی 7 ریشتر و بالاتر) رخ دهد. طبق گزارش مرکز زمین‌شناسی ایالات متحده، در ۴۰ تا ۵۰ سال گذشته از این تعداد تقریباً ۱۲ برابر فراتر رفته‌ایم و در سال ۲۰۱۰ تنها در کشور آمریکا ۲۳ زمین‌لرزه بزرگ ثبت شده‌اند.
البته قدرت پیش‌بینی ما هم حدی دارد؛ در واقع پیش‌بینی این رخدادهای لرزه‌ای عملاً غیرممکن و کاملاً غیرقابل پیشگیری هستند. انسان‌ها آموخته‌اند که به جای صرف زمان و انرژی روی اقدامات پیشگیرانه بیهوده، به آماده‌سازی و ایجاد زیرساخت‌های مناسب مبادرت ورزند. به قول معروف «زمین‌لرزه انسان را نمی‌کُشد؛ اما ساختمان‌ها انسان را می‌کُشند»بسیاری از مناطقی که مستعد زمین‌لرزه هستند، قوانین ساختمانی دقیقی اتخاذ کرده‌اند تا اطمینان حاصل شود که ساختمان‌های جدید یا بازسازی‌شده، با در نظر گرفتن مقاومت در برابر زمین‌لرزه بنا می‌شوند.
نمونه‌های بی‌شماری از پیشرفت‌های ساختمانی وجود دارد؛ از ضربه‌گیرهای لاستیکی در پایه‌ها برای کمک به جذب لرزش گرفته تا قاب‌های فولادی ویژه‌ای که برای تاب خوردن بدون تأثیر بر یکپارچگی ساختاری ساختمان طراحی شده‌اند.
نکته قابل توجه این است که آسمان‌خراش‌های بزرگ نیز می‌توانند به‌گونه‌ای ساخته شوند که در برابر لرزش زمین از خودشان مقاومت نشان دهند.
برخی از آنها حاوی توپ‌های تثبیت‌کننده بزرگی به نام «دمپر» هستند که اساساً به‌عنوان آونگ‌های غول‌پیکر عمل می‌کنند و برای مقابله با هرگونه حرکت ساختمان به جلو و عقب، در جهت مخالف حرکت می‌کنند. این دمپرها به تثبیت ساختمان در هنگام بادهای شدید یا فعالیت‌های لرزه‌ای کمک می‌کنند.


چه چیزی باعث زمین‌لرزه می‌شود؟
 زمین‌لرزه‌ها توسط فرآیندهای مختلفی از جمله فوران‌های آتشفشانی، رانش زمین و حتی برخورد شهاب‌ها ایجاد می‌شوند. اما شایع‌ترین علت زمین‌لرزه‌ها در زیر پای ما و به شکل «تکتونیک صفحه‌ای» نهفته است.
فضای میان جوّ بالایی و استنوسفر زیرین (لایه بالایی گوشته زمین)، بیرونی‌ترین لایه زمین یا «لیتوسفر» قرار دارد. این لایه از قطعات یا صفحات متعددی تشکیل شده است که مانند یک پازل پرانرژی در بالای استنوسفر می‌چرخند.
دما در استنوسفر از ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد تا ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد و عمق ۱۰۰ کیلومتر تا ۲۵۰ کیلومتر زیر سطح زمین متغیر است. دمای بالا باعث می‌شود که لایه استنوسفر خاصیت ارتجاعی کافی برای «جاری شدن» پیدا کند؛ هرچند که جامد است.
این لایه انعطاف‌پذیر می‌تواند به آرامی تحت همرفت گرما جریان یابد و به حرکت ماگما و سنگ‌ها در زمین و همینطور به حرکت صفحات تکتونیکی کمک کند. 
هنگامی که دو صفحه سعی می‌کنند از کنار یکدیگر عبور کنند، اصطکاک مانع از سر خوردن آنها با سهولت نسبی می‌شود و در نقطه تماس باعث ایجاد تنش مکانیکی می‌شود. اگرچه اصطکاک برای حرکت دشواری ایجاد می‌کند، اما صفحات هرگز از حرکت باز نمی‌ایستند.
در نهایت، سنگ می‌لغزد و در امواجی که از داخل زمین به سطح می‌روند مقادیر زیادی انرژی آزاد می‌کند و بدین‌ترتیب لرزشی ایجاد می‌شود که ما در طی زمین‌لرزه آن را درک و تجربه می‌کنیم.
نقطه‌ای از سطح زمین که مستقیماً بالای کانون یا مرکز زمین‌لرزه قرار دارد، به عنوان «کانون زمین‌لرزه» شناخته می‌شود.
طبق بیانیه مرکز زمین‌شناسی ایالات متحده، زمین‌لرزه‌ها می‌توانند در هر نقطه‌ای بین سطح زمین و در عمق حدود ۷۰۰ کیلومتری رخ دهند. این پدیده‌ها در امتداد لبه‌های مرز صفحه‌ها شایع هستند و بر اساس گزارش سازمان زمین‌شناسی بریتانیا، بیش از ۸۰ درصد در اطراف لبه اقیانوس آرام و در منطقه‌ای به نام «حلقه آتش» رخ می‌دهند.
با این حال، برخی از زمین‌لرزه‌ها می‌توانند دور از مرزها، درست در وسط صفحه ظاهر شوند. این زمین‌لرزه‌ها با نام زمین‌لرزه‌های «درون‌صفحه‌ای» شناخته می‌شوند و اگرچه اطلاعات کمی در مورد آنها وجود دارد، اما برخی از دانشمندان بر این باورند که ناشی از گسل‌های قبلی‌ای هستند که مدت‌ها پیش در پوسته زمین شکل گرفته‌اند.

زمین‌لرزه‌ها چگونه شناسایی و اندازه‌گیری می‌شوند؟
 شاخه‌ای از علم که با مطالعه زمین‌لرزه و رویدادهای مرتبط با آن سروکار دارد، به «زمین‌لرزه‌شناسی» موسوم است.
لرزه‌نگار یا لرزه‌سنج، ابزاری است که برای تشخیص و اندازه‌گیری حرکات زمین ناشی از فعالیت لرزه‌ای استفاده می‌شود. به گفته سازمان زمین‌شناسی بریتانیا، لرزه‌نگاری عبارت است از ثبت حرکات زمین.
یک لرزه‌سنج ساده شامل قلمی است که به یک جرم معلق متصل است و در هنگام حرکت زمین، به دلیل اینرسی حرکت می‌کند و حرکات را روی یک درام کاغذی در حال چرخش، ثبت می‌کند. لرزه‌نگارهای پیشرفته‌تر حرکت زمین را در سه بعد ثبت می‌کنند: بالا و پایین، شرق به غرب و شمال به جنوب.
دانشمندان از این داده‌ها برای محاسبه اندازه زمین‌لرزه استفاده می‌کنند و آن را «بزرگی» زمین‌لرزه می‌نامند. 
مقیاس ریشتر شاید شناخته‌شده‌ترین روش برای اندازه‌گیری بزرگی زمین‌لرزه باشد. این مقیاس لگاریتمی که در سال ۱۹۳۵ توسط «چارلز ریشتر» ابتداع شد، در ابتدا برای مقایسه اندازه زمین‌لرزه‌ها در منطقه کالیفرنیا طراحی شده بود. 
مقیاس ریشتر از ۱ تا ۱۰ است، به‌این‌صورت که افزایش یک واحد در مقیاس ریشتر، باعث افزایش ۱۰ برابری در بزرگی آن می‌شود. بزرگی زمین‌لرزه به دامنه (یعنی فاصله از خط مرکزی تا بالا یا پایین موج) امواج ثبت‌شده توسط لرزه‌نگار مربوط می‌شود.
یکی از مشکلات این روش ثبت، این است که دامنه امواج زمین‌لرزه نه تنها تحت تأثیر خود زمین‌لرزه هستند، بلکه از فاصله بین لرزه‌نگار و مرکز زمین‌لرزه و حتی نوع سنگی که امواج از آن عبور می‌کنند نیز تأثیر می‌پذیرد.
به این ترتیب، برای محاسبه تغییرات شرایط باید تنظیمات مختلفی در داده‌های لرزه‌نگار اعمال شود، به طوری که بزرگی محاسبه‌شده صرف‌نظر از جایی که اندازه‌گیری شده است، یکسان باشد. 
از آنجایی که در سرتاسر جهان لرزه‌سنج‌های هرچه بیشتری نصب می‌شدند، تنظیم داده‌ها برای «تناسب» آن با مقیاس ریشتر بسیار دشوار بود؛ زیرا آشکار شد که این مقیاس فقط برای محدوده‌های فرکانس و مسافت خاصی کار می‌کند. 
بنابراین، دانشمندان مقیاس جدیدی ارائه کردند که می‌تواند در سراسر جهان مورد استفاده قرار گیرد و میزان یا بزرگی ممان (moment magnitude) نام دارد. ممان برابر است با مقدار انرژی آزاد شده در زمان لغزش روی گسل، ضرب در مساحت سطح گسل تحت تأثیر.
ممان مربوط به کل انرژی آزاد شده در زمین‌لرزه است و می‌توان ممان را با استفاده از لرزه‌نگارها تخمین زد. گفته می‌شود که مقدار ممان، قابل اطمینان‌ترین تخمین اندازه زمین‌لرزه است.
بزرگترین زمین‌لرزه
 بزرگترین زمین‌لرزه‌ای که تاکنون ثبت شده در سال ۱۹۶۰ بود که با بزرگی ۹٫۵ ریشتر شیلی را لرزاند. بنابر گزارش‌ها، در اثر این زمین‌لرزه ۲ میلیون نفر آواره شدند، دست‌کم ۳ هزار نفر آسیب دیدند و نزدیک به ۱۶۵۵ نفر نیز از بین رفتند.

مزایای زمین‌لرزه
 شاید شگفت‌آور باشد که بدانید زمین‌لرزه می‌تواند مفید هم باشد. در واقع زمین‌لرزه‌ها می‌توانند چیزهای زیادی در مورد فضای داخلی زمین به ما بگویند، از جمله اینکه لایه‌های مختلف زمین‌شناسی در کجا قرار دارند.
هنگامی که لرزه‌سنج‌ها در سراسر جهان امواج لرزه‌ای را تشخیص می‌دهند، سرعت این امواج را نیز ثبت می‌کنند که اطلاعات زیادی در مورد ترکیب، دما و فشار موادی که امواج از آن عبور کرده‌اند به دانشمندان می‌گوید.
مکان و بزرگی یک زمین‌لرزه همچنین می‌تواند دریچه‌ای به فرآیندهای زمین‌ساختی زمین در حین کار فراهم کند. گفته می‌شود افزایش دانش زمین‌ساختی به دانشمندان کمک می‌کند تا محاسبات خود را در مورد احتمال رخدادهای لرزه‌ای در امتداد گسل‌های خاص بهبود بخشند. 
آیا زمین‌لرزه در سیارات دیگر هم رخ می‌دهد؟
 بنابر گفته دانشمندان، در حال حاضر، سیاره دیگری را نمی‌شناسیم که دارای یک لیتوسفر تقسیم‌شده به صفحات واقعی باشد که تحت فرآیندهای تکتونیکی قرار بگیرند. البته این بدان معنا نیست که زمین‌لرزه در جای دیگری در منظومه شمسی وجود ندارد، زیرا برای ایجاد یک رویداد لرزه‌ای بیش از یک راه وجود دارد.
گفتنی است هم ماه‌لرزه‌ها و و هم مریخ‌لرزه‌ها شناسایی شده‌اند و به محققان این امکان را می‌دهند تا در داخل این مکان‌های دوردست کاوش کنند.
ماه‌لرزه‌ها ناشی از موارد زیر است:
* برخورد شهاب‌سنگ‌ها به سطح ماه
* کشش گرانشی زمین که باعث کشیده شدن و فشردگی درون ماه می‌شود
* شکست در اثر سرد شدن پوسته ماه
* گرمای ناشی از خورشید که باعث ایجاد زمین‌لرزه‌های حرارتی می‌شود 
طبق گفته مجله تحقیقات و نوآوری اتحادیه اروپا، نخستین لرزه‌سنج روی ماه، در واقع در طی مأموریت آپولو ۱۱ در آنجا قرار داده شد و حتی توسط باز آلدرین که پای خود را در نزدیکی آن کوبیده بود نیز مورد آزمایش قرار گرفت.
در مأموریت‌های بعدی آپولو چندین لرزه‌سنج دیگر نیز مستقر شدند و داده‌های لرزه‌ای ارزشمندی جمع‌آوری کردند.
گفتنی است این لرزه‌سنج‌ها تا سال ۱۹۷۷ فعال بودند. داده‌های جمع‌آوری‌شده از این ابزارها هنوز توسط دانشمندان در حال تجزیه و تحلیل هستند؛ زیرا در حال حاضر هیچ لرزه‌سنج فعال قمری وجود ندارد.
دانشمندان امیدوارند که در مأموریت‌های آینده به مقصد ماه با برنامه آرتمیس، لرزه‌سنج‌های پیچیده‌تری روی سطح ماه مستقر شوند تا بتوانیم نگاه بیشتر و دقیق‌تری به داخل آن داشته باشیم. 
اما دربارهٔ سیاره سرخ باید کمی بیشتر صبر کنیم تا شاهد فعالیت‌های لرزه‌ای در آنجا باشیم. نخستین مریخ‌لرزه توسط کاوشگر مریخ InSight ناسا در ۶ آوریل ۲۰۱۹ و با ابزار آزمایش لرزه‌ای برای ساختار داخلی (SEIS) شناسایی شد.
از آن زمان، بیش از ۱۳۰۰ مریخ‌لرزه توسط این فرودگر شناسایی شده، از جمله یک مریخ‌لرزه با بزرگی ۵ در ماه مه سال ۲۰۲۲ که قوی‌ترین لرزه‌ای بوده که تاکنون در سیاره‌ای غیر از زمین شناسایی شده است.

منبع:ایتنابه نقل از اسپیس