Fyzika a klasická energetika

Článků v rubrice: 219

Když se třese zem

Nejprve sebou otřásla severní část Sumatry. O několik hodin později moře v Bengálském zálivu ustoupilo od pobřeží, aby se vrátilo v podobě vysoké ničivé vlny. Zemětřesení a následná tsunami si 26. 12. 2004 vyžádaly na tři sta tisíc obětí. Lze podobné jevy předvídat a zmenšovat jejich devastační účinky?

Fotogalerie (5)
Ilustrační foto

ZEM JE V POHYBU
Zemská kůra, na které strávíme drtivou většinu
svého života, rozhodně není bezpečným
a stabilním místem. Povrch Země je rozdělen
na obrovské kry, zvané litosférické desky. Ty
se pohybují po polotekutém zemském plášti,
podsouvají se jedna pod druhou, smýkají
se a deformují. Rozeznáváme čtyři základní
pohyby desek. Rozestup, kdy se jedna deska
od druhé vzdaluje, můžeme spatřit například
na Středoatlantickém hřbetu. Příkladem
posunu, kdy jedna deska klouže rovnoběžně
s hranou druhé, je zlom San Andreas
v Kalifornii. Srážkou kontinentů, při které se
desky pohybují proti sobě, byly vyzdviženy
Himaláje. Poslední typ, podsun jedné desky
pod druhou (subdukce), se stal dějištěm
asijského zemětřesení. Indická deska se
tu už miliony let zanořuje pod Barmskou.
V prosinci se posunula na některých místech
až o dvacet metrů.

SPÍCÍ ZLOM
Litosférické desky se pohybují neustále. Indická
deska se sune pod Barmskou rychlostí 6 centimetrů
za rok. Kdyby desky byly ideálně hladké,
nebyl by tento fakt nikterak zajímavým. Jenže
povrch desek je hrbolatý, plný výstupků a čas
od času do sebe tyto výstupky zapadnou a pohyb
desky se v některých místech zastaví. Zlom
spí, zatímco se v něm koncentruje napětí. Síla
posunující desky však po čase výstupky odlomí,
zlom se uvolní, probudí – a dožene pohyb, který
zanedbal. V případě Indické desky bude zlom
po sto letech „dohánět“ dráhu 6 metrů. Pokud
se to stane během několika minut a na zlomové
ploše o velikosti až stovek kilometrů čtverečních,
vznikne silné zemětřesení. Drobnější
posuny zlomu a z něj vyplývající menší otřesy se
dějí takřka neustále.

TROCHA ČÍSEL ZE SUMATRY
Velikost zemětřesení udává takzvané magnitudo.
Je to logaritmus energie uvolněné při
zemětřesení a určuje se měřením amplitud
seismických vln. Tyto údaje se pak pomocí mezinárodně
normalizovaných postupů převádějí
na velikost magnituda. Asijské zemětřesení
bylo ovšem natolik velké, že běžně používané
výpočetní postupy selhaly. První odhady (magnitudo
8) tak udávaly zemětřesení třicetkrát
energeticky slabší, než skutečně bylo. Pozdější
zpřesněné odhady (magnitudo 9,3) z něj učinily
největší zemětřesení za posledních čtyřicet let.
I samotný charakter vln byl natolik netypický, že
mnoho seismologů překvapil a skutečná velikost
a rozsah zemětřesení byly upřesněny až několik
týdnů po katastrofě. K otřesu došlo v hloubce
asi 10 kilometrů na téměř vodorovné zlomové
ploše o velikosti kolem 100 000 km2.

VELKÉ VLNY V PŘÍSTAVU
Ze znalosti hlavních parametrů zemětřesení
a z topologie místa, ve kterém k události došlo, je
možno začít modelovat posuny půdy a také možná
poškození zástavby. To je důležité pro odhad
škod a správné nasměrování pomoci do postižené
oblasti. Jestliže k otřesu a posunu desek došlo
pod mořským dnem, může nastat ještě další,
neméně ničivý jev. Pohyb mořského dna vyvolá
obrovské vlny, známé pod japonským jménem
tsunami. Fyzikálně se jedná o „vlny na mělké
vodě“, nazývané tak proto, že jejich vlnová délka
(vzdálenost mezi sousedními hřebeny) je mnohem
větší než hloubka moře, ve kterém se šíří. K tomu
se přidává malá amplituda (méně než 1 metr),
z čehož vyplývá, že tsunami na hlubokém moři lze
téměř přehlédnout. Je to jen menší vlnka, ovšem
sahající od kraje obzoru ke kraji, protože se šíří
od epicentra stejně jako kruhy na vodě po vhození
kamene. V okamžiku, kdy tsunami dosáhne mělčin
u pobřeží, se vlna prudce zpomaluje a energie,
kterou v sobě nese, se spotřebuje na zdvižení jejího
čela. Při vhodné (či spíše nevhodné) geometrii
pobřeží dosáhne vlna výšky desítky metrů. Před
svým příchodem si „bere vodu“ a moře tak někdy
ustoupí až o kilometr od pobřeží.

KDO PROBUDÍ KRAKENA
Seismické stanice neustále měří otřesy probíhající
zemskou kůrou. Lze z jejich signálů usoudit,
kdy dojde k příštímu zemětřesení a zabránit
tak škodám? V tomto směru se chování zlomů
ukazuje jako poněkud nevypočitatelné. Některá
velká zemětřesení o sobě dávají vědět dopředu
zvýšením počtu drobnějších otřesů, k jiným
dochází zcela bez varování. Na možné velké
zemětřesení lze usoudit i z jeho dlouhodobé
nepřítomnosti. Jestliže v oblasti aktivního
zlomu dlouhou dobu nedošlo k velkému otřesu,
lze předpokládat, že desky jsou zde důkladně
zaklesnuty a dříve nebo později se uvolní. Jenže
k tomu může dojít zítra i za sto let. Úspěšnější
je předpověď takzvaných dotřesů. První
zemětřesení může způsobit uvolnění dalších
blokád a spustit tak sérii otřesů, jak se postupně
uvolňují zaklesnuté části zlomu. Největší
z prosincových asijských dotřesů měl magnitudo
7,1 a došlo k němu tentýž den odpoledne na
Nikobarských ostrovech. Spouštěcím mechanismem
zemětřesení mohou být i jiné jevy, měnící
rozložení napětí v zemské kůře. Například
napuštění přehrady, odčerpání většího množství
vody z podzemí, výbuch či slapové síly.

KDE ZEMĚTŘESENÍ POMÁHÁ
Paradoxně nám může zemětřesení i prospět.
Seismické vlny se šíří jednotlivými vrstvami, ze
kterých je tvořeno zemské těleso, různou rychlostí
a směrem. Analýza vln pomocí sítě stanic
na povrchu nám tak prozradí mnohé o stavbě
naší planety.
Jednou z přírodních „laboratoří“ pro výzkum
zemětřesení je oblast u Parkfieldu v Kalifornii.
Vyznačuje se vzácnou pravidelností – otřesy
o magnitudu 6 se opakují zhruba jednou za
25 let. Navzdory této pravidelnosti na sebe poslední
otřes nechal dlouho čekat. Namísto roku
1980 se dostavil až v roce 2004. Vzhledem
k napjatému očekávání se stal nejlépe proměřeným
zemětřesením vůbec a bude tak možno
zjistit, jaké jevy mu předcházely a jednou snad
i zlepšit naši předpověď velkých zemětřesení.

TABULKA POSLEDNÍCH VELKÝCH ZEMĚTŘESENÍ
Místo rok magnitudo
Chile 1960 – 9,5
Aljaška 1964 – 9,2
Aljaška 1957 – 9,1
Kamčatka 1952 – 9,0
Sumatra 2004 – 9,3

ODKAZY NA ZAJÍMAVÉ WEBOVÉ STRÁNKY I JINÉ PUBLIKACE
Článek Jiřího Zahradníka v československém časopise pro fyziku, 2005
National Earthquake Information Center (NEIC), USGS: http://neic.usgs.gov
K. Satake, Tsunamis in Indian Ocean from Sumatra Earthquake:
http://staff.aist.go.jp/kenji.satake/Sumatra-E.html
Katedra geofyziky MFF UK:
http://geo.mff.cuni.cz
USGS Hazards, stránka o zemětřesení:
http://earthquake.usgs.gov/eqinthenews/2004/usslav/
Měření tsunami družicí NOAA:
http://www.ngdc.noaa.gov/spotlight/tsunami/tsunami.html
Satelitní snímky oblastí zasažených tsunami:
http://www.ngdc.noaa.gov/spotlight/tsunami/tsunami.html

SLOVNÍČEK POJMŮ
Epicentrum – místo skutečného vzniku zemětřesení, nachází se pod zemským povrchem
Hypocentrum – bod na zemském povrchu, který se nachází nad epicentrem
Tsunami – přílivová vlna, vznikající při náhlých pohybech zemského dna. Příčinou jejího vzniku nemusí být zemětřesení, ale třeba podmořská erupce nebo sesuv půdy. Význam japonského slova tsunami zní „velké vlny v přístavu“

Magnitudo – logaritmus energie seismických vln, udává velikost zemětřesení

Seismicita – slovo řeckého původu označující úroveň zemětřesné činnosti

Litosféra – zemská kůra. Z řeckého slova lithos – kámen

U Seismometr využívá setrvačnosti hmotného tělesa, které setrvává v klidu, i když se pod ním zem chvěje. Trojice seismometrů umožňuje přesně určit směr příchodu vlny

Edita Bromová
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Solární nabíječky pro elektromobily

Nabíjení elektromobilů přinese v budoucnosti zvýšené nároky na kapacitu energetických sítí. K řešení problémů s tím spojených by mohly přispět solární nabíječky. Jejich rozvoj zatím táhnou především technologické firmy v USA.

Větrné turbíny vyplouvají na moře

Výkon větrných elektráren umístěných v mořích celého světa přesáhl ke konci loňského roku 650 GW, což odpovídá přibližně dvěma třetinám instalovaného elektrárenského výkonu Evropské unie. Naprostá většina elektřiny z větru pochází z turbín ukotvených ve dně mělkých pobřežních vod.

Jiný plyn, jiné plazma

Čínská domácí agentura dodala první část systému vstřikování plynů do vakuové komory tokamaku ITER. Jedná se o spoustu trubek a trubiček, které dopravují z Budovy tritiového hospodářství do Budovy tokamaku všechny potřebné plyny.

Fotovoltaika za korunu

Společnost ČEZ ESCO přišla s návrhem, který nazvala „Fotovoltaika za korunu“. Přivedlo mne to na myšlenku, jak tento návrh využít a přeměnit ho v návod, jak vyrábět čistou energii pomocí systému agrovoltaiky s třetinovou investicí.

4D plánování montáže tokamaku ITER

K přípravě na činnosti prováděné s kritickými částmi tokamaku ITER v přetíženém prostředí Montážní haly ITER používají projektanti a koordinátoři projektu metody 4D plánování. To znamená 3D zobrazování prostoru plus parametr čas.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail