Ученые выяснили, почему землетрясения становятся более разрушительными
Последствия землетрясения в Японии в 2011 году
© Carlos Barria/Reuters
Моделирование землетрясения в лабораторных условиях помогло выяснить, из-за чего растут разломы земной коры во время этих бедствий. Рассказывающее об этом исследование ученых Калифорнийского технологического института было опубликовано в журнале Nature Communications.
Ученые выяснили, что непосредственно перед землетрясением статистическое трение удерживает две части разлома рядом, а после его начала трение становится динамическим. Оно влияет на частоту колебаний земной поверхности и, как следствие, делает землетрясение более разрушительным.
Вито Рубино, автор исследования, рассказал: «Трение играет ключевую роль в характере разломов земной коры, а расчеты динамического трения влияют на широкий спектр прогнозов сейсмологии. Тем не менее точный характер динамического трения остается загадкой».
Раньше считалось, что эволюция динамического трения зависит от относительного расстояния между двумя сторонами разлома. Анализируя землетрясения в лаборатории, исследователи обнаружили, что большую роль в процессе играет не относительное расстояние, а скорость скольжения между участками земной поверхности.
В ходе эксперимента ученые использовали два блока прозрачного полимера гомалита, чьи механические свойства похожи на свойства горных пород. Оба блока соединили под давлением, что позволило сымитировать статистическое трение между горными породами, которое нарастало вдоль линии разлома. В моделируемом эпицентре землетрясения инженеры поместили небольшой предохранитель силового действия из сплава никеля и хрома. После его запуска давление и, как следствие, трение в этом месте уменьшалось. Это способствовало росту разлома.
Команда ученых записала симуляцию землетрясения, используя высокоскоростную съемку (около двух миллионов кадров в секунду) и дальнейшую корреляцию цифрового изображения с субпиксельной точностью.
В дальнейших исследованиях команда планирует использовать свои наблюдения для улучшения существующих математических моделей природы динамического трения и для создания новых.