Τί, πώς και γιατί;

Ερωτήσεις και Απαντήσεις, Αλήθειες και Μύθοι

Τι είναι σεισμός;

Είναι ένα φυσικό φαινόμενο, του οποίου τα αίτια, η γένεση και η εξέλιξή του βρίσκονται στο εσωτερικό της Γης. Ορατά είναι μόνο τα αποτελέσματά του στους ανθρώπους (θάνατοι, τραυματισμοί, πανικός), στις κατασκευές (καταρρεύσεις, βλάβες) και στο περιβάλλον (κατολισθήσεις, θαλάσσια κύματα, αλλαγές στον υδροφόρο ορίζοντα).

Μπορούμε να αναπαραστήσουμε τη γένεση ενός σεισμού με τη βοήθεια μιας ξύλινης ράβδου. Προσπαθούμε να τη λυγίσουμε κρατώντας τις δύο άκρες της με τα δυο χέρια μας. Εξασκώντας μια βαθμιαία δύναμη, στο πρώτο στάδιο η ράβδος κάμπτεται. Αν σταματήσουμε να εξασκούμε δύναμη η ράβδος επανέρχεται στην αρχική της μορφή. Αυτή είναι η λεγόμενη "ελαστική συμπεριφορά". Αν εξασκήσουμε μεγαλύτερη δύναμη η ράβδος σπάει και παραμένει σε αυτή τη νέα της μορφή. Αυτή είναι η λεγόμενη "πλαστική συμπεριφορά". Κατά το απότομο σπάσιμο της ράβδου παράγεται ένα σημαντικό ποσό ενέργειας, που μπορεί να αισθανθούμε πόνο στα χέρια μας.

Τα πετρώματα στο εσωτερικό της Γης συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όπως η ξύλινη ράβδος. Υφίστανται μεγάλες δυνάμεις που μπορεί να αλλάξει τη μορφή τους ή να τα θραύσει.

Γιατί γίνονται σεισμοί;

Η Γη συμπεριφέρεται ως "ζωντανός οργανισμός". Οι λιθοσφαιρικές πλάκες βρίσκονται σε συνεχή κίνηση: συγκλίνουν (καταστρέφοντας τον παλιό φλοιό) ή απομακρύνονται (δημιουργώντας νέο φλοιό) ή κινούνται παράλληλα η μια προς την άλλη. Αποτέλεσμα της κίνησης των λιθοσφαιρικών πλακών είναι η συσσώρευση τάσεων, η θραύση των πετρωμάτων και η γένεση των σεισμών.

Τι είναι τα σεισμικά κύματα;

Είναι ελαστικά κύματα που παράγονται με φυσικό ή τεχνητό τρόπο στο εσωτερικό ή στην επιφάνεια της Γης και διαδίδονται μέσα σε αυτήν. Τα πιο γνωστά είναι τα κύματα χώρου (P ή επιμήκη και τα S ή εγκάρσια) και τα επιφανειακά κύματα (LQ ή Love και LR ή Rayleigh).

Στα P κύματα τα μόρια της ύλης ταλαντώνονται κατά διεύθυνση παράλληλη προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος (πυκνώματα και αραιώματα). Στα S κύματα τα μόρια της ύλης ταλαντώνονται κάθετα προς τη διεύθυνση διάδοσης της κίνησης (όρη και κοιλάδες).

Τα πλάτη των επιφανειακών κυμάτων είναι μεγαλύτερα κοντά στην επιφάνεια της Γης και ελαττώνονται όσο αυξάνεται το βάθος. Στα Love κύματα τα μόρια της ύλης ταλαντώνονται οριζόντια σε διεύθυνση κάθετη στη διεύθυνση διάδοσης. Στα κύματα Rayleigh τα μόρια της ύλης διαγράφουν κατακόρυφες ελλείψεις των οποίων ο μικρός άξονας είναι παράλληλος προς τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος και η κίνηση κάθε σημείου της έλλειψης είναι ανάστροφη. 

Τί είναι οι καμπύλες χρόνων διαδρομής;

Είναι οι γραφικές παραστάσεις που δίνουν τη χρονική διαφορά άφιξης των διαφορετικών σεισμικών κυμάτων σε σχέση με την απόσταση. Έχουν δημιουργηθεί από την προβολή δεδομένων από πυρηνικές δοκιμές, ισχυρούς σεισμούς, ανάπτυξη τοπικών δικτύων σεισμογράφων κλπ.

Όσο μακρύτερα είναι ο σεισμολογικός σταθμός από το επίκεντρο (μεγαλύτερη επικεντρική απόσταση), τόσο μεγαλύτερη είναι η χρονική διαφορά άφιξης των επιμήκων και εγκαρσίων κυμάτων, που μετράται πάνω στο σεισμόγραμμα.



Πώς υπολογίζουμε το επίκεντρο ενός σεισμού;

Το πρώτο βήμα είναι η εύρεση του χρόνου άφιξης των πρώτων (επιμήκων) και δεύτερων (εγκαρσίων) κυμάτων από σεισμογράφους εγκατεστημένους σε διάφορες θέσεις. 

Ακολουθεί το δεύτερο βήμα, όπου χρησιμοποιώντας τις καμπύλες χρόνων διαδρομής, βρίσκουμε την απόσταση του κάθε σεισμογράφου από τη χρονική διαφορά της άφιξης των επιμήκων και εγκαρσίων κυμάτων (επικεντρική απόσταση). 

Τέλος, το επίκεντρο του σεισμού βρίσκεται ως το σημείο τομής των κύκλων με κέντρο κάθε έναν σεισμογράφο και ακτίνα την αντίστοιχη επικεντρική απόσταση. Απαιτούνται τρεις τουλάχιστον σεισμογράμματα από τρεις σταθμούς για να οριστεί το επίκεντρο. Όσο περισσότερα σεισμογράμματα από διαφορετικούς σταθμούς, τόσο πιο αξιόπιστη είναι η επίλυση του σεισμού.

Πώς μετράμε τους σεισμούς;

Οι εδαφικές δονήσεις που παράγουν οι σεισμοί καταγράφονται και μετρώνται από ειδικά όργανα τους σεισμογράφους. Οι καταγραφές των σεισμογράφων καλούνται σεισμογραφήματα και αναπαριστούν τις αλλαγές των υλικών του εσωτερικού της Γης μέσω των οποίων διαδίδονται τα σεισμικά κύματα. Μέσω των σεισμογραφημάτων οι επιστήμονες προσδιορίζουν το χρόνο γένεσης, το επίκεντρο, το εστιακό βάθος, τον τύπο της διάρρηξης που προκάλεσε το σεισμό και το ποσό της ενέργειας που απελευθερώθηκε από τη διάρρηξη των πετρωμάτων.

Τί είναι το μέγεθος και τί η ένταση του σεισμού;

Το μέγεθος του σεισμού δείχνει πόσο μεγάλος είναι ένας σεισμός, δηλαδή μετράει την ενέργεια που απελευθερώθηκε στην εστία από τη διάρρηξη των πετρωμάτων. Το μέγεθος υπολογίζεται από τα σεισμογραφήματα και δεν εξαρτάται από το σημείο παρατήρησης. Οι κλίμακες μεγεθών είναι 10βάθμιες. Η πιο γνωστή κλίμακα μεγέθους είναι η κλίμακα Richter που αναφέρεται στο τοπικό μέγεθος, αλλά υπάρχουν και άλλες που αναφέρονται στο μέγεθος ροπής, στο επιφανειακό μέγεθος κά. Η ένταση περιγράφει τις επιπτώσεις του σεισμού στον άνθρωπο, στις κατασκευές και στο περιβάλλον σε έναν τόπο. Η κλίμακες εντάσεων είναι 12βάθμιες και αναφέρονται η κλίμακα Mercalli (ΜΜ), η Ευρωπαϊκή Μακροσεισμική κλίμακα (EMS98) κά.

Η σωστή έκφραση είναι "Στις 26/1/2014, 15:55 (τοπική ώρα) σημειώθηκε ισχυρή σεισμική δόνηση με μέγεθος 5.8 στην Κεφαλονιά, με επίκεντρο 6 χλμ ΒΑ του Αργοστολίου. Ο σεισμός προκάλεσε βλάβες έντασης VII+ στο Ληξούρι, V στο Αργοστόλι, έγινε αισθητός στη Λευκάδα ( ένταση ΙΙΙ), δεν έγινε αισθητός στη Χίο (ένταση Ι)."

Το αν ένας σεισμός προκαλέσει βλάβες ή όχι δεν εξαρτάται τόσο από το μέγεθος αλλά από την απόσταση από το επίκεντρο, το εστιακό βάθος, το είδος διάρρηξης, το έδαφος θεμελίωσης και την ποιότητα των κατασκευών. Αν ένας ισχυρός σεισμός (με μεγάλο μέγεθος) συμβεί κοντά σε κατοικημένη περιοχή, έχει επιπτώσεις στη γειτονική πόλη (μεγάλη ένταση), ενώ όσο απομακρυνόμαστε από το επίκεντρο οι επιπτώσεις μειώνονται μέχρι που δεν γίνεται αισθητός (μικρή ένταση).

Ποιες πληροφορίες μπορούμε να πάρουμε από τα σεισμογραφήματα;

Από τις καταγραφές των σεισμογράφων, τα σεισμογραφήματα, παίρνουμε πληροφορίες για το εσωτερικό της Γης, αλλά μπορούμε να βρούμε και την ταυτότητα του σεισμού, δηλαδή το πότε έγινε ο σεισμός (χρόνος γένεσης) το πού έγινε ο σεισμός (υπόκεντρο, εστιακό βάθος, επίκεντρο) και το πόσο μεγάλος ήταν ο σεισμός (πόση ενέργεια απελευθερώθηκε στην εστία, το μέγεθος του σεισμού). Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των σεισμογράφων (τεχνικές προδιαγραφές) και η καταγραφή από σεισμογράφους με 3 αισθητήρες (σεισμόμετρα) παίζουν σημαντικό ρόλο στην ποιότητα των πληροφοριών που αποκομίζονται.

Στα σεισμογραφήματα ο οριζόντιος άξονας δείχνει το χρόνο (σε sec ή σε απόλυτο χρόνο) και ο κατακόρυφος άξονας δείχνει τη μετρούμενη ποσότητα (εδαφική μετάθεση, εδαφική ταχύτητα, εδαφική επιτάχυνση ή απλώς τις μονάδες του ψηφιοποιητή του σεισμογράφου - counts).

Θα εξετάσουμε τα σεισμογραφήματα από 2 σεισμούς, που έχουν καταγραφεί σε 2 διαφορετικούς σταθμούς. Για ευκολία στη σύγκριση επιλέξαμε μια χρονική περίοδο που συνέβησαν 2 σεισμοί με διαφορά λίγων λεπτών, ο ένας με μεγαλύτερο μέγεθος από το δεύτερο.

Από την ανάλυση των διαθέσιμων καταγραφών προκύπτουν τα στοιχεία των σεισμών ως εξής:

α) 27/1/2012, 01:33 (GMT), 36.06N 25.13E, h=31km, M5.2, Νότιο Αιγαίο

β) 27/1/2012, 01:40 (GMT), 38.97N 21.85E, h=21km, M3.9, Κεντρική Ελλάδα

Στους χάρτες φαίνονται τα επίκεντρα των 2 σεισμών:

Εξετάζονται τα σεισμογραφήματα από το σταθμό με κωδικό GVDA (στη Γάβδο, ένα μικρό νησί νότια της Κρήτης) με επικεντρική απόσταση από το επίκεντρο του πρώτου σεισμού 165km και από το επίκεντρο του δεύτερου σεισμού 545km και από το σταθμό με κωδικό JANA (στα Ιωάννινα) με επίκεντρική απόσταση από το επίκεντρο του πρώτου σεισμού 545km και από το επίκεντρο του δεύτερου σεισμού 115km.   

Σεισμογράφημα από το σταθμό GVDA

Σεισμογράφημα από το σταθμό JANA

Στο σεισμογράφημα από το σταθμό της Γάβδου βλέπουμε την καταγραφή του πρώτου σεισμού (μικρή επικεντρική απόσταση, μεγάλο μέγεθος άρα και μεγάλα πλάτη), ενώ δεν υπάρχει η καταγραφή του δεύτερου σεισμού (μεγάλη επικεντρική απόσταση, μικρό μέγεθος), δεδομένου ότι λόγω του μικρού μεγέθους και της μεγάλης επικεντρικής απόστασης η σεισμική ενέργεια που απελευθερώθηκε, απορροφήθηκε κατά τη διαδρομή της στο εσωτερικό της Γης και δεν καταγράφηκε στο σεισμογράφο.

Στο σεισμογράφημα από το σταθμό των Ιωαννίνων βλέπουμε την καταγραφή του πρώτου σεισμού (υπάρχει καταγραφή παρά τη μεγάλη επικεντρική απόσταση λόγω του μεγάλου μεγέθους, γιατί η ενέργεια που απελευθερώθηκε από την εστία είναι αρκετή ώστε παρά τη μεγάλη επικεντρική απόσταση να μπορέσει ένα τμήμα της να φθάσει στο σταθμό και να καταγραφεί), ενώ ο δεύτερος σεισμός καταγράφεται με μεγαλύτερα πλάτη από τον πρώτο αν και το μέγεθός του είναι μικρότερο (λόγω της μικρής επικεντρικής απόστασης). 

Συμπερασματικά, το μέγιστο πλάτος των σεισμικών κυμάτων που φτάνουν στο σταθμό και καταγράφονται από το σεισμογράφο, δηλαδή η ενέργεια που φτάνει στο σταθμό, συνδυάζεται με την επικεντρική απόσταση, έτσι ώστε να υπολογιστεί το μέγεθος Μ του σεισμού.  

Καταγράφονται οι πυρηνικές εκρήξεις από τους σεισμογράφους και πώς ξεχωρίζουν;

Η μεγάλη ανάπτυξη της Σεισμολογίας και των σεισμογραφικών οργάνων τοποθετείται στα μέσα του 20ου αι. μετά το τέλος του 2ου Παγκόσμιου Πολέμου, όταν οι 2 μεγάλες δυνάμεις (Η.Π.Α. και Σοβιετική Ένωση) ήθελαν να παρακολουθούν τον τόπο και το μέγεθος των πυρηνικών εκρήξεων του αντιπάλου τους. Έτσι δημιουργήθηκαν παγκόσμια δίκτυα σεισμογραφικών οργάνων, τα οποία βέβαια κατέγραφαν (κυρίως) και τους σεισμούς.  Στην Ελλάδα το 1965 παραχωρήθηκε ένα πλήρες σύστημα σεισμογράφων με σεισμόμετρα μικρής και μεγάλης περιόδου, το οποίο εγκαταστάθηκε στο ΕΑΑ και  λειτούργησε μέχρι το 2000.

Ένα παράδειγμα καταγραφής πυρηνικής από το συγκεκριμένο σεισμογραφικό σύστημα φαίνεται εδώ και αφορά πυρηνική δοκιμή της Σοβιετικής Ένωσης την 14/9/1988, ισχύος 100-150 χιλιοτόνων, κοντά στην πόλη Σεμιπαλατίνσκ (Καζακστάν), παρουσία Αμερικάνών αξιωματούχων.

Σήμερα ο έλεγχος των πυρηνικών εκρήξεων έχει περάσει σε διεθνή Επιτροπή που λειτουργεί στα πλαίσια διεθνούς συνθήκης (CTBTO). Ωστόσο και πάλι χρησιμοποιούνται τα σύγχρονα πλέον σεισμογραφικά όργανα. Εδώ παρουσιάζεται η πρόσφατη πυρηνική δοκιμή της Βόρειας Κορέας την 3/9/2017, με εμφανή την απουσία εγκαρσίων και επιφανειακών κυμάτων και την προς τα πάνω πρώτη κίνηση στην Z-συνιστώσα (πράσινο ίχνος).

Τί είναι τα τσουνάμι;

Στις περιπτώσεις ενός ισχυρού σεισμού, μιας κατολίσθησης ή μιας έκρηξης ηφαιστείου που συμβαίνει υποθαλάσσια, γεννώνται θαλάσσια κύματα που ονομάζονται τσουνάμι.

Τα κύματα αυτά διαδίδονται κυκλικά όπως όταν πετάμε ένα βότσαλο στο νερό. Αν και οι ποσότητες του νερού που μετακινούνται  στο βάθος της θάλασσας είναι τεράστιες, πολύ δύσκολα γίνεται κάτι αντιληπτό στην επιφάνεια. Τα κύματα τσουνάμι στην ανοιχτή θάλασσα είναι της τάξης των 30-60 εκατ. με μεταξύ τους απόσταση 100-200 χλμ και με συχνότητα ένα κάθε 5 λεπτά μέχρι ένα κάθε 1 ώρα. Τα χαρακτηριστικά αυτά τα κάνουν να μην ξεχωρίζουν από τα υπόλοιπα θαλάσσια κύματα. Το πάχος του νερού και η διαμόρφωση του πυθμένα είναι αυτά που αλλάζουν τα χαρακτηριστικά τους: Σε βαθειά θάλασσα μπορεί να φθάσουν ταχύτητα των 800 χλμ/ώρα, ενώ όταν φθάσουν σε ρηχές θάλασσες μπορεί να φθάσουν το ύψος των 50 μέτρων και να γίνουν ιδιαίτερα καταστροφικά.

Μπορούμε να προβλέψουμε τους σεισμούς;

Επειδή οι διεργασίες που δημιουργούν τους σεισμούς είναι στο εσωτερικό της Γης και δεν είναι ορατές, δεν υπάρχει μέχρι σήμερα κάποιο αξιόπιστο εργαλείο πρόγνωσης των σεισμών, υπό την έννοια να γνωρίζουμε από πριν με ακρίβεια το χρόνο γένεσης, το επίκεντρο και το μέγεθος του σεισμού, ώστε να μειώσουμε τις επιπτώσεις. Ωστόσο, οι επιστήμονες μελετούν το αντικείμενο από διάφορες σκοπιές, όπως τα πρόδρομα φαινόμενα και τη συσχέτισή τους με τη γένεση των σεισμών (τοπικές μεταβολές του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου της Γης, μεταβολές της χημικής σύστασης των υπογείων νερών, απελευθέρωση ραδονίου, ανύψωση / καθίζηση του εδάφους, συμπεριφορά των ζώων κλπ), οι θεωρίες των "σεισμικών κενών" και του "ντόμινο", η στατιστική επεξεργασία των δεδομένων από προηγούμενους μεγάλους σεισμούς και των σεισμικών τους ακολουθιών κλπ. Μια προειδοποίηση θα μπορούσε να προκαλέσει περισσότερα προβλήματα (θύματα από πανικό, καταστροφή της οικονομίας ενός τόπου), ιδιαίτερα αν είναι εσφαλμένη, επομένως καταλήγουμε ότι τα μόνα αξιόπιστα μέσα που διαθέτουμε για να περιορίσουμε τις επιπτώσεις των σεισμών είναι η σωστή κατασκευή των κτηρίων και η εκπαίδευση του πληθυσμού.

Ωστόσο χρήσιμη είναι η μακροπρόθεσμη πρόγνωση σεισμών, υπό την έννοια ότι μπορούμε να προσδιορίσουμε επικίνδυνες περιοχές ανάλογα με την πιθανότητα να συμβούν ισχυροί σεισμοί, καθώς και τη συχνότητα εμφάνισής τους, αναλύοντας την προηγούμενη σεισμοκότητα και τα τεκτονικά χαρακτηριστικά τους. Με αυτόν τον τρόπο κατανοούμε τον τρόπο και ρυθμό συσσώρευσης της ενέργειας, καθώς και τον τρόπο απελευθέρωσής της: π.χ. αν απελευθερώνεται σταδιακά με πολλούς μικρότερου μεγέθους σεισμούς ή απότομα με λιγότερους μεγάλου μεγέθους σεισμούς.

Σχετίζεται ο καιρός με τη γένεση των σεισμών;

Ο σεισμός είναι φυσικό φαινόμενο που έχει τα αίτιά του στο εσωτερικό της Γης και ο χώρος διάρρηξης των πετρωμάτων βρίσκεται συνήθως σε βάθος χιλιομέτρων. Τα μετεωρολογικά φαινόμενα, ακόμα και τα πιο ισχυρά επηρεάζουν τα εντελώς επιφανειακά πετρώματα. Στατιστικά, οι σεισμοί συμβαίνουν το ίδιο το καλοκαίρι ή το χειμώνα, με υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες, σε περιόδους υψηλών βροχοπτώσεων ή ξηρασίας.

Τι πρέπει να κάνουμε και τι να ΜΗΝ κάνουμε για να προστατευτούμε από τους σεισμούς;

  • Προετοιμαζόμαστε από πριν (στερέωση αντικειμένων, εκπαιδευτικές ασκήσεις, ενημέρωση).
  • Κρατάμε την ψυχραιμία μας - Ο πανικός προκαλεί προβλήματα, ακόμα και θύματα.
  • Αν βρισκόμαστε μέσα σε κτήριο, μένουμε εκεί μέχρι να τελειώσει η δόνηση. Προφυλασσόμαστε κάτω από ένα στέρεο τραπέζι. Μένουμε μακριά από εξωτερικούς τοίχους, μπαλκόνια, παράθυρα, βιβλιοθήκες και κρεμασμένα αντικείμενα. Όταν τελειώσει η δόνηση, με ηρεμία προχωράμε προς την έξοδο από τις σκάλες, προσέχοντας τυχόν σπασμένα γυαλιά, πεσμένους σοβάδες, γυμνά ηλεκτρικά καλώδια.
  • Αν βρισκόμαστε έξω από κτήριο, προσπαθούμε να βρούμε ανοιχτό χώρο, μακριά από τζαμαρίες, κτήρια, ηλεκτροφόρα καλώδια, υψηλές κατασκευές.
  • Αν οδηγούμε, σταματάμε με προσοχή στην άκρη του δρόμου, αλλά όχι πάνω ή κάτω από μια γέφυρα, κοντά σε στύλους, δέντρα ή ηλεκτροφόρα καλώδια. Δίνουμε προτεραιότητα στα οχήματα άμεσης βοήθειας και δεν δημιουργούμε κυκλοφοριακή συμφόρηση.
  • Αν βρισκόμαστε στο ύπαιθρο, προσέχουμε τις κατολισθήσεις, τις καταπτώσεις βράχων, τα δέντρα.
  • Αν βρισκόμαστε κοντά στη θάλασσα, απομακρυνόμαστε και προχωράμε σε περιοχές με μεγαλύτερο υψόμετρο.
  • Δεν χρησιμοποιούμε άσκοπα το τηλέφωνο και το αυτοκίνητο, δεν ακούμε τις φήμες αλλά μόνο τις επίσημες ανακοινώσεις.