کانون زمین‌لرزه: نقطهٔ آغاز تکان‌های زمین
زمین‌لرزه چگونه به وجود می‌آید؟
پوستهٔ زمین که روی آن زندگی می‌کنیم، از تکه‌های عظیمی به نام صفحات تکتونیکی1 تشکیل شده است. این صفحات ثابت نیستند و به آرامی روی لایه‌های زیرین خود حرکت می‌کنند. گاهی لبه‌های این صفحات به هم قفل می‌شوند و در برابر حرکت مقاومت می‌کنند. با ادامهٔ حرکت صفحات، انرژی در این نقاط ذخیره می‌شود تا جایی که سنگ‌ها دیگر تحمل فشار را ندارند و به‌طور ناگهانی می‌شکنند و انرژی ذخیره‌شده را به صورت امواج لرزه‌ای آزاد می‌کنند. به نقطه‌ای در اعماق زمین که این شکستن و آزادسازی انرژی آغاز می‌شود، کانون زمین‌لرزه2 یا هیپوسنتر3 می‌گویند.
تفاوت کانون و مرکز سطحی زمین‌لرزه
بسیاری از مردم این دو اصطلاح را به جای هم به کار می‌برند، اما آن‌ها دو مفهوم کاملاً متفاوت هستند:
- کانون (هیپوسنتر): نقطهٔ واقعی در اعماق زمین که زمین‌لرزه از آنجا شروع می‌شود.
- مرکز سطحی (epicenter): نقطه‌ای روی سطح زمین است که دقیقاً بالای کانون قرار دارد. معمولاً شدیدترین لرزش‌ها در نزدیکی این نقطه احساس می‌شود.
برای درک بهتر، تصور کنید در اعماق یک استخر شنا، یک بمب کوچک منفجر شود. نقطهٔ انفجار در آب، همان کانون است. اما حباب‌ها و موج‌های ایجادشده روی سطح آب، دقیقاً بالای آن نقطه به سطح می‌رسند که همان مرکز سطحی است.
انواع امواج لرزه‌ای: پیام‌رسانان زمین‌لرزه
انرژی آزادشده از کانون زمین‌لرزه، به صورت امواج مختلفی درون زمین و روی سطح آن حرکت می‌کند. این امواج توسط دستگاهی به نام لرزه‌نگار4 ثبت می‌شوند. دانشمندان با مطالعهٔ این امواج می‌توانند محل کانون و بزرگی زمین‌لرزه را مشخص کنند. امواج لرزه‌ای به دو دستهٔ اصلی تقسیم می‌شوند:
| نوع موج | سرعت حرکت | مسیر حرکت | اثر و ویژگی |
|---|---|---|---|
| امواج داخلی (بدن) | سریع‌تر | درون حجم زمین | اولین امواج رسیده به لرزه‌نگار؛ خسارت کمی ایجاد می‌کنند. |
| امواج P | بسیار سریع | همه‌ی محیط‌ها (جامد و مایع) | امواج فشاری؛ مانند حرکت یک فنر. |
| امواج S | کندتر از P | فقط محیط‌های جامد | امواج برشی؛ باعث حرکت جانبی اجسام می‌شوند. |
| امواج سطحی | کندترین | روی سطح زمین | آخرین امواج رسیده؛ عامل اصلی خرابی‌ها و خسارات هستند. |
ترتیب رسیدن امواج به یک ایستگاه لرزه‌نگاری همیشه به این صورت است: اول موج P، سپس موج S و در نهایت امواج سطحی. دانشمندان با استفاده از اختلاف زمان رسیدن این امواج به ایستگاه‌های مختلف، می‌توانند محل دقیق کانون زمین‌لرزه را مثلث‌بندی و محاسبه کنند.
اهمیت عمق کانون در میزان خرابی
فاصلهٔ عمودی بین کانون و مرکز سطحی را عمق کانونی5 می‌نامند. این پارامتر بسیار مهم است و تأثیر مستقیمی بر شدت لرزش‌هایی که ما روی سطح احساس می‌کنیم دارد. زمین‌لرزه‌ها بر اساس عمق کانونی به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- کم‌عمق (عمق کمتر از 70 کیلومتر): انرژی این زمین‌لرزه‌ها مسیر کوتاهی را تا سطح زمین طی می‌کند و بنابراین انرژی کمی از دست می‌دهد. حتی زمین‌لرزه‌های با بزرگی6 متوسط نیز اگر کم‌عمق باشند، می‌توانند خسارات شدیدی ایجاد کنند.
- عمق متوسط (بین 70 تا 300 کیلومتر)
- عمیق (عمق بیشتر از 300 کیلومتر): انرژی این زمین‌لرزه‌ها در مسیر طولانی خود تا سطح زمین، تا حد زیادی تضعیف می‌شود. بنابراین ممکن است یک زمین‌لرزهٔ عمیق با بزرگی زیاد، روی سطح تنها به صورت یک تکان ملایم احساس شود.
کاربرد عملی: چگونه محل کانون یک زمین‌لرزه پیدا می‌شود؟
دانشمندان چگونه محل دقیق یک کانون در اعماق زمین را پیدا می‌کنند؟ آن‌ها از روشی به نام مثلث‌بندی7 استفاده می‌کنند. این فرآیند شبیه به بازی "یافتن گنج با استفاده از نقشه" است:
- دستگاه‌های لرزه‌نگار در ایستگاه‌های مختلف در سراسر جهان، امواج زمین‌لرزه را ثبت می‌کنند.
- برای هر ایستگاه، اختلاف زمان رسیدن موج S و موج P محاسبه می‌شود. این اختلاف زمان، نشان‌دهندهٔ فاصله ایستگاه از کانون زمین‌لرزه است (نه جهت آن).
- به دور هر ایستگاه، یک دایره‌ی فرضی با شعاع برابر آن فاصله رسم می‌شود. کانون زمین‌لرزه جایی روی محیط این دایره قرار دارد.
- وقتی این کار برای حداقل سه ایستگاه مختلف انجام شود، این دایره‌ها یکدیگر را در یک نقطه قطع می‌کنند. این نقطهٔ تقاطع، مرکز سطحی زمین‌لرزه را نشان می‌دهد. با استفاده از داده‌های بیشتر، عمق کانون نیز دقیقاً محاسبه می‌شود.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. در زمین‌لرزه‌های بزرگ، شکستگی سنگ‌ها می‌تواند در امتداد یک گسل8 و به طول ده‌ها یا حتی صدها کیلومتر رخ دهد. در این موارد، کانون یک ناحیهٔ elongated (کشیده) است و نه یک نقطهٔ دقیق. ما معمولاً نقطه‌ای را که شکست از آن آغاز شده است به عنوان کانون اصلی گزارش می‌کنیم.
پاسخ: خیر. در حال حاضر هیچ روش علمی برای پیش‌بینی دقیق زمان، مکان و بزرگی یک زمین‌لرزهٔ خاص وجود ندارد. دانشمندان می‌توانند پیش‌بینی بلندمدت ارائه دهند و مشخص کنند که کدام مناطق مستعد وقوع زمین‌لرزه هستند (مناطق نزدیک به گسل‌های فعال)، اما نمی‌توانند بگویند که دقیقاً چه زمانی رخ خواهد داد. بنابراین آمادگی همیشگی بهترین راهکار است.
پاسخ: معمولاً بله، اما نه همیشه. شدت لرزش به عواملی مثل عمق کانون، نوع خاک و زمین‌شناسی محلی بستگی دارد. گاهی امواج لرزه‌ای در مناطقی که خاک نرم دارند (مانند حاشیهٔ رودخانه‌ها)، تقویت می‌شوند و باعث می‌شوند شدت لرزش در آن نقاط، حتی بیشتر از نقاط نزدیک به مرکز سطحی که بستر سنگی دارند، باشد.
پاورقی
1صفحات تکتونیکی (Tectonic Plates): صفحات عظیم و متحرک سنگی که پوستهٔ زمین (لیتوسفر) را تشکیل می‌دهند.
2کانون زمین‌لرزه (Earthquake Focus): نقطهٔ اصلی و واقعی در اعماق زمین که آزادسازی انرژی و گسیختگی گسل از آنجا آغاز می‌شود.
3هیپوسنتر (Hypocenter): معادل انگلیسی کانون زمین‌لرزه.
4لرزه‌نگار (Seismograph): دستگاهی برای ثبت حرکات و امواج زمین.
5عمق کانونی (Focal Depth): فاصلهٔ عمودی بین کانون و مرکز سطحی زمین‌لرزه.
6بزرگی (Magnitude): معیاری برای سنجش amount انرژی آزادشده در کانون زمین‌لرزه (مثلاً مقیاس ریشتر).
7مثلث‌بندی (Triangulation): یک روش هندسی برای یافتن مکان یک نقطه با استفاده از اندازه‌گیری‌های زاویه‌ای یا فاصله‌ای از نقاط دیگر.
8گسل (Fault): یک شکست یا ناپیوستگی در سنگ‌های پوستهٔ زمین که در امتداد آن حرکت نسبی رخ داده است.