زلزله را می‌توان یکی از هولناک‌ترین و مرگبار‌ترین بلایای طبیعی نامید که هر ساله در نقاط مختلف کره زمین رخ می‌دهد و گاهی جان انسان را تهدید می‌کند. در این گزارش به بررسی کامل این پدیده، علل آن، روش‌های اندازه‌گیری، امکان پیش‌بینی و راه‌های ایمن‌سازی می‌پردازیم.
زلزله چیست؟
زلزله یا زمین‌لرزه در واقع لرزش پوسته زمین در نتیجه آزاد شدن ناگ‌هانی انرژی در لایه‌ای به نام لیتوسفر است. شدت زمین‌لرزه‌ها متفاوت است؛ از لرزه‌های ضعیف که حس نمی‌شوند تا لرزه‌های شدید که می‌توانند یک شهر را تخریب کنند. بر اساس گزارش سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده (USGS) حدود بیست هزار زمین‌لرزه در سال در زمین رخ می‌دهد که معادل پنجاه و پنج زلزله در هر روز است. خوشبختانه بسیاری از این موارد آنقدر ناچیز هستند که نه تنها خسارتی وارد نمی‌کنند، بلکه توسط انسان هم حس نمی‌شوند.
زلزله چگونه رخ می‌دهد؟
زلزله زمانی اتفاق می‌افتد که مقدار زیادی انرژی ذخیره‌شده در مرکز زمین به شکل امواج لرزه‌ای در پوسته زمین آزاد شود. این امواج از مرکزی به نام هیپوسن‌تر (مرکز زمین‌لرزه) به سمت لایه‌های بیرونی حرکت می‌کنند و باعث ارتعاش پوسته زمین می‌شوند. منبع این انرژی چیست؟
علت زلزله چیست؟
زمین‌لرزه‌ها توسط فرا‌یند‌های مختلفی تشکیل می‌شوند که معروف‌ترین آن‌ها عبارتند از فوران‌های آتشفشانی، رانش زمین و حتی برخورد شهاب‌ها با زمین. اما شایع‌ترین علت، برخورد صفحات پوسته زمین یا صفحات تکتونیک با یکدیگر است. زمین از چند لایه تشکیل شده که از درونی‌ترین به بیرونی‌ترین عبارتند از هسته، گوشته و پوسته. در مرز گوشته و پوسته، بین لایه استنوسفر (آخرین لایه گوشته) و لیتوسفر (بیرونی‌ترین لایه پوسته)، صفحاتی قرار دارند که مانند تکه‌های پازل در حال حرکت مداوم بر روی لایه جاری استنوسفر هستند. دما در استنوسفر بین ۱۳۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد و در عمق ۱۰۰ تا ۲۵۰ کیلوم‌تری متغیر است. این لایه انعطاف‌پذیر به حرکت ماگما و سنگ‌ها کمک می‌کند و باعث حرکت صفحات تکتونیک می‌شود. وقتی دو صفحه سعی می‌کنند از کنار هم عبور کنند، اصطکاک مانع حرکت آسان می‌شود و تنش در نقطه تماس تجمع می‌کند. در نهایت این انرژی به صورت امواج آزاد شده و از درون زمین به سطح می‌آید که باعث زلزله می‌شود. نقطه‌ای از سطح زمین که مستقیما بالای کانون زمین‌لرزه قرار دارد، مرکز زمین‌لرزه نام دارد.
بر اساس گزارش‌های USGS، زلزله می‌تواند در هر نقطه‌ای بین سطح زمین و عمق ۷۰۰ کیلوم‌تری تشکیل شود. بیش از ۸۰ درصد زلزله‌ها در امتداد لبه‌های صفحات تکتونیک و در منطقه‌ای به نام حلقه آتش در اطراف اقیانوس آرام رخ می‌دهند. برخی زلزله‌ها در وسط صفحات تکتونیک نیز ظاهر می‌شوند که زلزله‌های درون‌صفحه‌ای نامیده می‌شوند و ناشی از گسل‌های قدیمی فعال شده‌اند.
زلزله چگونه اندازه‌گیری می‌شود؟
شاخه علمی مربوط به زلزله زلزله‌شناسی نام دارد. ابزار اصلی اندازه‌گیری لرزه‌نگار است که حرکات زمین را ثبت می‌کند. لرزه‌نگار ساده شامل قلمه‌ای است که به یک جرم متصل شده و حرکات را روی کاغذ چرخان ثبت می‌کند. پیشرفته‌ترها حرکات را در سه بعد (بالا-پایین، شرق-غرب، شمال-جنوب) ثبت می‌کنند. دانشمندان با استفاده از این داده‌ها بزرگی زلزله را محاسبه می‌کنند.
مقیاس ریش‌تر، شناخته‌شده‌ترین روش اندازه‌گیری، در سال ۱۹۳۵ توسط چارلز اف ریش‌تر برای کالیفرنیا ابداع شد. این مقیاس لگاریتمی از ۱ تا ۱۰ است؛ افزایش یک واحد برابر با ده برابر شدن بزرگی زلزله است. بزرگترین زلزله ثبت‌شده مربوط به دامنه امواج ثبت‌شده توسط لرزه‌نگار است. مشکل این روش تأثیر فاصله لرزه‌نگار از مرکز زلزله و نوع سنگ بر دامنه امواج است که نیاز به تنظیمات پیچیده دارد.
به همین دلیل دانشمندان مقیاس قدر لحظه را ارائه دادند که بر اساس کل انرژی آزاد‌شده در زلزله (مساحت سطح گسل در ضرب انرژی) محاسبه می‌شود و مطمئن‌ترین روش تخمین اندازه است. مقیاس دیگر شدت مرکالی اصلاح‌شده (MM) است که اثرات قابل مشاهده زلزله بر سطح زمین را رتبه‌بندی می‌کند و بر پایه اعداد نیست، بنابراین می‌تواند گمراه‌کننده باشد چون به آمادگی و مقاومت سازه‌ها بستگی دارد.
آیا می‌توان زلزله را پیش‌بینی کرد؟
پیش‌بینی زلزله یکی از شاخه‌های زلزله‌شناسی است که به تعیین زمان، مکان و بزرگی زمین‌لرزه‌های آینده می‌پردازد. در دهه ۱۹۷۰ دانشمندان امیدوار بودند تکنولوژی پیش‌بینی را ممکن سازد، اما ناکامی‌های دهه ۱۹۸۰ باعث شد به این نتیجه برسند که پیش‌بینی دقیق زلزله ذاتا غیر‌ممکن است. تا امروز روشی موثق و دقیق برای پیش‌بینی ارائه نشده است.
چگونه در برابر زلزله ایمن شویم؟
دانشمندان با مطالعه داده‌های از سال ۱۹۰۰ تا به امروز متوجه شده‌اند سالانه حدود ۱۶ زلزله بزرگ (مقیاس ۷ ریش‌تر یا بیش‌تر) رخ می‌دهد. در ۴۰ تا ۵۰ سال گذشته تعداد زلزله‌ها حدود ۱۲ برابر بیش‌تر گزارش شده که نگران‌کننده است. قوانین ساخت‌وساز در مناطق لرزه‌خیز بسیار سخت‌گیرانه شده تا سازه‌ها با تکنولوژی‌های جدید مقاوم باشند. مثال‌ها شامل ضربه‌گیر‌های لاستیکی در پایه‌ها، قاب‌های فولادی اختصاصی و دمپر‌های بزرگ در آسمان‌خراش‌ها است که مانند آونگ‌های غول‌پیکری عمل کرده و انرژی لرزش را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کنند. این دمپر‌ها در برابر باد شدید و طوفان هم حفاظت می‌کنند.
بزرگترین زلزله ثبت‌شده
بزرگترین زلزله تاریخ در ۲۲ مه ۱۹۶۰ در شیلی با بزرگی ۹.۶ ریش‌تر رخ داد. مرکز آن نزدیکی لوماکو در جنوب سانتیاگو بود. منطقه والدیویا با تخریب خانه دو می‌لیون نفر، ۳ هزار زخمی و ۱۶۵۵ کشته بیش‌ترین آسیب را دید. این زلزله نزدیک به ده دقیقه طول کشید و امواج سونامی ناشی از آن تا ۲۵ متر ارتفاع داشتند و سواحل شیلی را نابود کردند. شیلی به دلیل موقعیت در حلقه آتش یکی از فعال‌ترین کشور‌های جهان از نظر لرزه‌ای است.
آیا زلزله فایده‌ای دارد؟
شاید شگفت‌انگیز باشد اما زمین‌لرزه‌ها اطلاعات ارزش‌مندی از فضای داخلی زمین، ساختار لایه‌ها و جنس مواد به دانشمندان می‌دهند. با تحلیل امواج لرزه‌ای ثبت‌شده در سراسر جهان، دانشمندان می‌توانند ارتفاع لایه‌ها، دما و سختی مواد را تخمین بزنند. مکان و بزرگی زلزله‌ها درک فرآیند‌های تکتونیکی را آسان می‌کند و به افزایش دقت محاسبات احتمال رخداد در گسل‌های خاص کمک می‌کند.
آیا زلزله در سیارات دیگر هم رخ می‌دهد؟
تا به امروز سیاره‌ای با لیتیوسفر تقسیم‌شده به صفحات تکتونیک واقعی شناسایی نشده، اما این به معنی عدم وجود زمین‌لرزه در سایر سیارات نیست. ماه‌لرزه و مریخ‌لرزه هر دو شناسایی شده‌اند. ماه‌لرزه‌ها ناشی از برخورد شهاب‌سنگ‌ها، کشش گرانشی زمین، تغییرات شدید دما و گرمایش خورشید هستند. اولین لرزه‌نگار در مأموریت آپولو ۱۱ توسط باز آلدرین روی ماه قرار گرفت و تا سال ۱۹۷۷ فعال بود. دانشمندان امیدوارند در مأموریت‌های آرتمیس لرزه‌نگار‌های پیشرفته‌تر مستقر کنند. اولین مریخ‌لرزه توسط کاوشگر ناسا در ۶ آوریل ۲۰۱۹ با ابزار SEIS شناسایی شد. از آن زمان بیش از ۱۳۰۰ مریخ‌لرزه ثبت شده که بزرگترین آن در ۴ مه ۲۰۲۲ با قوت ۵ ریش‌تر، بزرگترین زلزله سیاره‌ای غیر از زمین است.
چند نکته جالب
- طویل‌ترین زلزله تاریخ در ۱۸۶۱ در اندونزی با بزرگی ۸.۵ ریش‌تر نزدیک به ده دقیقه طول کشید.
- یک زلزله متوسط (۴ تا ۶ ریش‌تر) حدود یک دقیقه طول می‌کشد.
- حداقل پانصد هزار زلزله در سال در کره زمین رخ می‌دهد.
- زمین‌لرزه‌های اقیانوسی می‌توانند باعث سونامی شوند.
- حداقل یک زلزله ۸ ریش‌تر یا بیش‌تر در سال رخ می‌دهد.
- بیش‌تر زمین‌لرزه‌ها در عمق نزدیک به ۸۰ کیلوم‌تری رخ می‌دهند.
خلاصه زلزله چیست به زبان ساده
زلزله لرزش پوسته زمین در نتیجه آزاد شدن ناگ‌هانی انرژی در لیتوسفر است. سالانه حدود بیست هزار زمین‌لرزه رخ می‌دهد (۵۵ در روز) که اکثرا ناچیز و حس‌نشده‌اند. علل اصلی فوران آتشفشانی، رانش زمین، برخورد شهاب و شایع‌ترین آن برخورد صفحات تکتونیک است.
سوالات متداول
امن‌ترین مکان در زمان زلزله چیست؟ در زمان زلزله بهتر است زیر یک میز چوبی محکم پناه بگیرید. از دیوار‌های بیرون، پنجره‌ها، می‌زهای شیشه‌ای، شومینه و اشیای تیز دوری کنید. اگر نتوانید حرکت کنید، یک جسم نرم مثل بالش یا پتو را روی سر بگذارید.
آیا می‌توان از زلزله جلوگیری کرد؟ خیر، نمی‌توان از رخداد زلزله جلوگیری کرد اما با ساخت سازه‌های ایمن و آموزش‌های صحیح می‌توان اثرات آن را به می‌زان قابل‌توجه‌ی کاهش داد.
