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?

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 cunami. 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 cunami 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
Seizmické 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. Seizmické 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
Cunami – přílivová vlna, vznikající při náhlých pohybech zemského dna. Příčinou jejího vzniku nemusí být zemětřesení, ale třeba podmořská erupce nebo sesuv půdy. Význam japonského slova cunami 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