276ZOBRAZENÍ

Když se zemský povrch změní náhlým a prudkým pohybem, vytváří se jedna z nejmocnějších přírodních sil – zemětřesení. Tyto prudké otřesy se nejvíce projeví, když se vyskytnou ve větších městech.

Dne 17. ledna 1995 v 5 hodin a 46 minut zasáhlo japonské město Kobe silné zemětřesení. Domy praskaly, mosty a cesty se zřítily jako by byly z překližky a železniční koleje se zohýbaly. Jak se budovy hroutily, zpřetrhaly elektrické dráty a poškodily plynová potrubí, což záchranáře brzdilo v úsilí najít mrtvé či raněné. Zahynulo více než 5 300 lidí, mnohé rozdrtily padající úlomky domů, jíní zahynuli při požárech, které následovaly po zemětřesení.

Nehledě na ztráty lidských životů, účet za opravu škod a postavení města znovu na nohy se odhaduje na více než 100 miliard dolarů. Experti sice předpověděli, že v Japonsku bude silné zemětřesení, ale špatně určili místo. Mysleli, že se to stane v hlavním městě Japonska, v Tokiu.

Mocné přírodní síly

Zemětřesení patří mezi nejničivější přírodní síly na Zemi. Mohou být až 10 000 krát silnější než atomová bomba svržená na japonskou Hirošimu v roce 1945.

Při mnoha zemětřeseních země připomíná palubu lodi na moři. Podle síly zemětřesení se povrch země může mírně vlnit nebo prudce naklánět. Občas se vlny při zemětřesení mohou skutečně pohybovat po povrchu. Podle popisů svědků zemětřesení v San Francisku v roce 1906 byly povrchové vlny vysoké 1 metr. Když se horniny znovu usadily, zjistilo se, že se sanandreaský zlom (San Andreas Fault), podél kterého se zemětřesení odehrálo, posunul o 6 metrů.

Většina zemětřesení trvá jen pár sekund, ale některá mohou trvat jednu minutu nebo více. Například zemětřesení v San Francisku v roce 1906 trvalo jen 40 sekund, zatímco zemětřesení, které 24. ledna 1964 zasáhlo Aljašku, chvělo zemí přes 7 minut, 3 z nich měly ničivou sílu.

Za hlavním zemětřesením často následuje několik otřesů, každý je slabší než ten předcházející. Pozdější otřesy, které mohou způsobit velké škody, jsou důsledkem znovu usedajících porušených hornin, přizpůsobujících se svým novým pozicím.

V roce 1985 zasáhlo Mexico City zemětřesení o síle 11 stupňů na Mercalliho stupnici a způsobilo ve středu města velké škody. Další den přišly dodatečné otřesy. Na Mercalliho stupnici se naměřilo 10 a z většiny města zůstala jen hromada trosek. Tato dvě zemětřesení za sebou zanechala 10 000 mrtvých a město v ruinách.

Mercalliho stupnice

Mercalliho stupnice pojmenovaná po Giuseppe Mercallim udává následky zemětřesení v konkrétním místě. Zaznamenává 12 rozlišných stupňů poškození. Například: Stupeň 2: Velmi slabé. Menší vibrace. Volně zavěšené předměty se mohou rozhoupat. Stupeň 5: Docela silné. Účinky jsou pociťovány silněji. Tekutiny se rozlévají, předměty padají, okna praskají. Stupeň 7: Velmi silné. Ze střech padají tašky. Některé budovy mohou puknout a roztříštit se na kousky. Stupeň 8: Pustošivé. Chabé konstrukce, památky a hradby se mohou zřítit. Stupeň 10: Katastrofální. Mnoho budov je zničeno a zem je silně rozpraskaná. Jsou možné sesuvy půdy nebo vlny tsunami. Stupeň 12: Tragické. Velké deformace a změny úrovně okolí. Povrchové vlny se šíří ze středu. Volné předměty se vymršťují do vzduchu.

Pohotovost při zemětřesení

Ve městech s velmi pravděpodobným výskytem zemětřesení, jako např. v San Francisku a Tokiu, se pořádají pravidelné nácviky, aby se zajistilo, zda si každý uvědomuje, co má dělat, když nastane zemětřesení. Dětem se doporučuje, aby měly u své postele baterku a pár pevných bot, takže když v noci zasáhne zemětřesení, budou schopné najít si cestu do bezpečí.

Protože hrozí nebezpečí padání zdiva, radí se lidem, aby zůstávali v budovách, kde by měli sedět pod masívním kusem nábytku nebo ve dveřích, aby se vyhnuli padajícím úlomkům. Dveře jsou jednou z nejsilnějších částí v pokoji a je nepravděpodobné, že by se zhroutily.

Veškeré požáry se musí ihned uhasit, aby se zabránilo vznícení plynových potrubí, což by způsobilo exploze.

Vznik zemětřesení

Zemětřesení se odehrávají hluboko pod kůrou naší planety. Svrchní plášť Země je vytvořen z pohybujících se desek. Nejsilnější zemětřesení se odehrávají uvnitř Země kolem okrajů těchto desek. Pohyby desek nejsou pravidelné a postupné. Místo toho se tlak hromadí podél okrajů desek, až se horniny zlomí a desky sebou trhnou. Nahromaděná energie se pak uvolní v podobě zemětřesení s různou mírou síly.

Následky zemětřesení závisí na jeho síle, na hloubce, ve které se odehrává, a na povaze hornin na povrchu. Země se může rozevřít, vystoupit nahoru nebo se propadnout. Ve vysočinách se mohou vyskytnout laviny a sesuvy půdy a i na docela mírných svazích mohou začít jílovité půdy padat jako žhavá láva. Nepevné spojený písek a jíl se může třást tak prudce, až se změní v pohyblivé písky. Toto se stalo při aljašském zemětřesení v roce 1964.

Podmořská zemětřesení

Když se zemětřesení odehrává v moři, mohou se vytvořit obrovské vlny nazývané tsunami. Na otevřeném moři jsou tyto vlny stěží zjistitelné. Ženou se po moři rychlostí až 790 kilometrů za hodinu. Ale jak se blíží k mírným svahům pobřeží, zpomalují se, zatímco jejich velikost vzrůstá. Když se tsunami blíží ke břehu, moře nejdřív ustoupí, a pak se přižene řada obrovských vln.

Když se tsunami koncentruje do malých úžin, může se zvednout až 20 metrů nad zem a smete všechno, co je v cestě. Při zemětřesení v roce 1755 zasáhla portugalský Lisabon 17 metrů vysoká vlna tsunami. Další otřesy s sebou přinesly sesuvy půdy a požáry. Tři čtvrtiny lisabonských budov byly zničeny a 60 000 lidi přišlo o život.

Ačkoliv jsou opravdu katastrofální zemětřesení výjimečná, je Země v neustálém pohybu. Každý rok zaznamenají experti na zemětřesení, tzv. seismologové, asi 500 000 zemětřesení – to je asi jedno zemětřesení za minutu. Většina těchto otřesů proběhne bez povšimnutí všech kromě seismologů a jejich supercitlivých detektorů nazývaných seismometry.

Seismometr je speciální přístroj zaznamenávající seismické vlny. Skládá se ze závaží zavěšeného na pružině a z válce poháněného hodinovým strojkem. Rameno přístroje je upevněno k podkladové hornině. Seismické vlny způsobené blížícím se zemětřesením zapříčiní vodorovný pohyb, který hýbe ramenem sem a tam. Pero připevněné ke kyvadlu se pohybuje stejným způsobem a zaznamenává pohyb na rotující válec. Tím se vytváří seismogram.

Dříve seismologové měřili magnitudo – množství energie uvolněné při zemětřesení – na Richterově stupnici. Ta byla pojmenována po americkém expertovi C. F. Richterovi, který tuto stupnici zavedl v roce 1935. Dnes seismologové dávají přednost Mercalliho stupnici, kterou navrhl italský seismolog Giuseppe Mercalli v roce 1902.

Když zemětřesení propukne, šíří se otřesové vlny z epicentra, z bodu ležícího na povrchu nad místem vzniku nebo ohniskem. První jsou primární vlny neboli P-vlny. Ty se šíří velmi podobně jako zvukové vlny a způsobují pohyb sem a tam ve směru šíření vln. Pak přicházejí sekundární vlny neboli S-vlny. Ty způsobují to, že se horniny chvějí v pravém úhlu. Třetím typem jsou povrchové vlny. Způsobují, že se povrch země vlní a, zvyšují zkázu již způsobenou – vlnami.

Pásma zemětřesení

Ještě dříve, než vědci poznali příčiny zemětřesení, začali mapovat místa, kde se s největší pravděpodobností vyskytnou. Zemětřesení se může odehrát všude tam, kde se horniny pohybují podél zlomů, ale většina silnějších zemětřesení se vyskytuje v konkrétních pásmech. Zemětřesení jsou obzvlášť častá v sopečných pásmech, jako- například v „ohnivém prstenci“ v Tichém oceánu.

Se zdokonalením metod zjišťování a určování přesné polohy zemětřesení je stále přesnější i zakreslování map zemětřesení.

Seismologie se dočkala uznání v 60. letech, když její výzkum vedl ke zpracování dohody o zákazu nukleárních zkoušek. Vědci byli požádáni, aby prozkoumali, jestli se malé podzemní exploze dají zjistit. Postavili monitorovací stanice a začali pozorovat všechny vibrace, které jejich přístroje mohly zaznamenat. Výsledné mapy seismické aktivity ukázaly, že jsou zemětřesení nejčastější podél podmořských hřbetů a hlubokomořských příkopů, podél zlomů a v blízkosti mladých pohoří a sopek.

Tyto údaje pomohly podepřít teorii, že až 100 kilometrů silná zemská kůra a svrchní plášť jsou rozděleny do 8 velkých litosférických desek, které plavou na zpola roztavené vnitřní vrstvě Země nazývané astenosféra. Neustálá aktivita v této části planety udržuje desky v pohybu. V závislosti na jejich vzájemném pohybu se mohou tyto desky od sebe vzdalovat, narážet do sebe nebo se o sebe třít.

Pohyby desek

Ačkoli je tento vývoj postupný, je pohyb desek zřídkakdy neustálý. Dlouhou dobu se zdá, že se nepohybují vůbec. Tření hornin o sebe udržuje desky v klidu. Když je tlak větší než pevnost samotných hornin, vznikne náhlými otřesy při zemětřesení trhlina a desky se nakonec pohnou.

Nikdo nedokáže přesně předpovědět, kdy se zemětřesení může odehrát. Důkladné mapování a monitorování seismické aktivity vědcům umožňuje identifikovat pásma zemětřesení a naznačit četnost větších případů. Některá rozsáhlá zemětřesení se milosrdně ohlásila charakteristickou sérií menších otřesů. Ruští vědci zjistili, že změny v rychlosti P-vln menších zemětřesení pravidelně předcházejí větším zemětřesením. Jako možné předzvěsti se také zkoumají nepatrné změny v geografii povrchu a lokální změny v magnetickém poli Země.

Pozorování signálů

Dalším ukazatelem toho, kdy se zemětřesení vyskytne, je pozorování chování zvířat. Bezprostředně před zemětřesením mohou psi začít výt, koně se splašit a ptáci neklidně poletovat dokola. V roce 1975 si obyvatelé jednoho čínského města všimli několika signálů včetně divného chování zvířat. Vystěhovali se ze svých domovů jen pár hodin před tím, než zemětřesení propuklo.

Zemětřesení, které zasáhlo v březnu 1964 Anchorage, největší město Aljašky, bylo jedním z nejsilnějších, jaká byla kdy zaznamenána, a způsobilo škody v hodnotě milionů dolarů. Mnoho zpustošení způsobilo to, že se kyprá země přeměnila na smrtící pohyblivý písek.

Vědci monitorují v pásmech zemětřesení i vodu obsaženou ve studních. Těsně před tím, než se podzemní horniny od sebe rozlomí, může se jejich krystalická struktura rozevřít a zavřít, čímž se uvolní plyn zvaný radon do podzemní vody, která se pak dostává do studní. Zvýšení hladiny radonu ve vodě ve studnách upozorní vědce na možnost hrozícího zemětřesení.

Těsně před zemětřesením se mohou uvolňovat i elektricky nabité plyny. Mohou slabě svítit, někdy se jim říká světla zemětřesení. Vědci přišli také na to, že se před zemětřesením může nad zlomovou linií zjistit vzdouvání vodíkového plynu až 10 krát větší než je obvyklé. Tento jev ale nedoprovází všechna zemětřesení. Proto vědci vyvinuli řadu technik k poskytnutí přesnějších předpovědí.

Měření napětí se také používá k zjišťování zvýšení hladiny tlaku v liniích zlomu. Tyto obrovské trhliny se mohou táhnout až několik kilometrů pod nebo po povrchu Země. Přístroje měřící sklon připomínají vodováhu a zjišťují pohyb na povrchu Země. Měřiče pomalého pohybu, což jsou dráty natažené přes linii zlomu, ukazují pohyb zlomu v příčném směru.

Detektor otřesů

Seismometry zajišťují nejpřesnější způsob předpovídání zemětřesení. Tento vysoce citlivý přístroj dokáže zaznamenat i ty nejmenší otřesy pod povrchem Země. Seismometr převádí tyto vibrace na elektrický signál, který se pak zakreslí na přístroj zaznamenávající grafy. Jakékoli náhlé uvolnění tlaku v horninách vědci vidí v okamžiku, kdy se zakresluje na grafický papír.

Další technikou monitorování pohybů Země je posílání signálů přes satelity do různých neměnných stanic na Zemi, Satelitní signální síť umožní vědcům podle vzájemné polohy stanic zjistit, jestli se pohnuly.

Zmírnění škod

I když není žádná z těchto metod úplně spolehlivá, pomohly nám zemětřesení lépe pochopit. Vědci se věnují také tomu, jak snížit možné ničivé následky zemětřesení. Někteří se domnívají, že lze zmírnit tlaky v horninách vedoucí k zemětřesení tím, že se úmyslně vyvolá menší zemětřesení použitím trhavin.

V některých oblastech se vyvolala malá zemětřesení vstříknutím kapaliny do zlomů. Přečerpáním tekutého odpadu do hlubokých studní blízko Denveru v Coloradu se v dříve klidné oblasti spustila slabá zemětřesení. Z toho vyplývá, že se zvýšené napětí podél zlomu může poměrně kontrolovaně zmírnit umělým vyvoláním menších zemětřesení.

Teoreticky nejlepším způsobem, jak zabránit poškození měst a zdraví lidí, by bylo vystěhování všech lidí ze známých pásem zemětřesení. Avšak s rostoucí světovou populací je to prostě nemožné. Vlastně se odhaduje, že do roku 2035 bude více než 600 milionů lidí žít ve větších městech do 200km od pásma zemětřesení.

Architekti v Americe i Japonsku zkoumají budovy odolné proti zemětřesení. Padající zdivo je při zemětřesení největším zabijákem. V boji proti tomu se musí budovy projektovat bez těžkých ornamentů a komínů. Domy a bloky úředních budov se musí také stavět na speciálních základech, které jsou naplánovány tak, aby omezily výkyvy o jednu třetinu.