O potresima

Nema vijesti!

Hrvoje Tkalčić profesor je na Australskom nacionalnom sveučilištu. Rođeni Bjelovarčanin, odrastao je u Vinkovcima, gdje je pohađao gimnaziju, diplomirao je fiziku-geofiziku na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu te doktorirao geofiziku na Kalifornijskom sveučilištu u Berkeleyju. Uz vođenje više znanstvenih projekata te ostali rad zapažen u akademskoj zajednici, na facebooku i u hrvatskim medijima napisao je više zanimljivih i poučnih tekstova o potresima. Izbor njegovih tekstova po temama prenosimo uz dozvolu s njegovog facebook profila

Poveznice na tekstove po temama su u nastavku pod Pročitaj više

Potres kod Zagreba: neka pitanja i odgovori

 

Što su potresi i kako nastaju?

Zemlja je dinamičan planet. Velike tektonske ploče i manji fragmenti od kojih se sastoji Zemljin gornji sloj su u konstantnom gibanju jer je ona u svojoj unutrašnjosti još uvijek topla. Ovisno o smjeru gibanja ploča i fragmenata, doći do zapinjanja na rubovima zbog trenja između njihovih ploha. Dvije ploče, ili dva manja fragmenta tako duže vremena mogu biti u stanju kompresije. Probajte naći dva poveća bloka spužve za pakiranje, pritisnite ih jedan uz drugi i zatim ih tako stisnute pokušajte pomaknuti lateralno u suprotnim smjerovima. Na početku to neće ići, sve dok ne primjenite dovoljno veliku silu da uspijete prevladati trenje i pomaknuti ih. Kada se blokovi konačno pokrenu, gibanje će biti ubrzano, kao da je došlo do proklizavanja. Upravo tako nastaje i potres – naglim proklizavanjem na dodirnim površinama koje se još nazivaju rasjedi.

Međutim, u prirodi je sve to skupa puno većih dimenzija i što su rasjedi veći, raste i mogućnost za veći potres jer je magnituda potresa proporcionalna površini rasjeda koja se aktivirala. Recimo, San Andreas rasjed koji se pruža u smjeru jugoistoka-sjevorozapada i stotinama kilometara prati zapadnoameričku obalu, ima sa svoje lijeve strane ploču veličine cijelog Pacifika, a s desne gromadu puno veću od cijelog američkog kontinenta. Zbog toga taj rasjed ima kapacitet za ogromne potrese, čak i one preko magnitude 8.0.

Treba još reći da osim tektonskih, postoje i vulkanski potresi, ali oni su manje relevantni u ovoj priči.

Zbog čega nastaju potresi kod Zagreba?

Nadam se da je svakome sada jasno da se kod potresa ispod Medvednice radilo o dva bloka stijena u kontaktu jer Zagreb je dosta daleko od rubova tektonskih ploča. No, samo postojanje Medvednice dokaz je da je područje geološki aktivno. Kroz geološku povijest Zemlje, neki dijelovi njezine kore su se uzdizali, drugi su se spuštali, a Medvednica je nekad čak bila i otok u Panonskom moru. Geolozima je poznato da se u području Medvednice nalaze rasjedi, a na koncu i veliki potres iz 1880. godine dogodio se na jednom od njih. Prve seizmološke analize jučerašnjeg glavnog potresa su pokazale da se radi o tzv. reversnom rasjedu (vidi sliku) kod kojeg do potresa dolazi zbog toga što su dva bloka u kontaktu bila dugo izložena kompresiji, baš kao u primjeru spužve za pakiranje.

Suprotno od reversnih su normalni rasjedi kod kojih su blokovi izloženi dilataciji, tj. sile su u suprotnom smjeru od kompresije.

Što se točno događa kod potresa?

Prilikom naglog proklizavanja iliti potresa, energija koja se akumulirala mjesecima, godinama, a ponekad i stoljećima, naglo se oslobodi u obliku valova. Kod prolaska tih valova kroz Zemlju, oscilacija čestica tla može biti ili u smjeru gibanja valova baš kao kod što molekule zraka osciliraju kod zvuka, ili pak okomito na smjer gibanja valova, sličnije valovima na površini mora. Prva vrsta su P valovi (primae), a druga su S valovi (secundae). Kad valovi stignu na površinu Zemlje iz njezine unutrašnjosti, a P uvijek prethode S valovima, slikovito se može reći da osjetljiva olovka seizmometra zapiše njihovo gibanje na pomičnom komadu dugačkog papira koji je omotan oko rotirajućeg mehaničkog valjka (a i doslovno, kod analognih zapisa). Taj se zapis naziva seizmogram.

Osim prostornih, još jedna kategorija valova su tzv. površinski valovi koji se šire površinom Zemlje.

Što je uzrok materijalnoj šteti u Zagrebu?

Zbog načina na koji se giba tlo kod P valova, oni se osjete ili kao udarac (kod kompresije) ili kao propadanje (kod dilatacije), mogu vas izbaciti iz kreveta, ali rijetko mogu prouzročiti značajniju štetu. Upravo su stoga S (ili transverzalni) valovi, kod kojih se čestice tla gibaju okomito na smjer širenja valova, prouzročili najveće štete u Zagrebu. Ta vrsta gibanja je analogna onome što je većina ljudi opisala kao osjećaj ljuljanja. Ljuljanje kod umjerenih potresa može potrajati nekoliko sekundi, a kod onih jačih i oko minutu ili dulje. Pogledajte na google-u videa snimljena za vrijeme Tohoku ili drugih poznatijih potresa.

Inače, kod većih udaljnosti od žarista potresa, zapravo površinski valovi uzrokuju najviše štete. Vjerujem da je ovako plitak potres (dubine od oko 10 km) generirao i površinske valove koji su se mogli osjetiti na širem području.

Kako određujemo točnu lokaciju potresa?

Zamislimo da se dogodio potres na nepoznatoj lokaciji, a vi imate tri seizmometra: jedan u Puli, drugi u Dubrovniku i treći u Osijeku. Zamislimo i to da ste na zapisanim seizmogramima jasno prepoznali trenutak kad su stigli P i S valovi. Iz vremena koje je proteklo između nadolazaka P i S valova, možete zaključiti koliko daleko je potres, po istoj logici po kojoj se može odrediti daljina olujnog oblaka brojeći sekunde izmedju bljeska munje i zvuka groma. U Puli ste tako na seizmogramu izmjerili da je vrijeme koje je proteklo izmedju nadolazaka P and S valova 6.6 sekundi, u Dubrovniku je ta razlika 40.6 sekundi, a u Osijeku 31.9 sekundi. I bez računa vam je odmah jasno da je potres najbliže Puli, a najdalje Dubrovniku. Ako pretpostavimo da se P valovi gibaju prosječnom brzinom od 8 km/s, a S valovi prosječnom brzinom od 4.5 km/s, lako ćemo izračunati na osnovi vremenskih razlika izmedju nadolazaka S i P valova da je potres udaljen 68 km od Pule, 418 km od Dubrovnika, a 328 km od Osijeka. To je slično primjeru munje i groma, samo što je brzina zvuka kroz zrak (0.34 km/s) dosta manja od brzine P i S valova, a brzina svjetlosti praktički beskonačno velika relativno u odnosu na brzinu zvuka, tako da bi 3 sekunde izmedju munje i groma odgovarale udaljenosti od samo jednog kilometra.

Odredili smo da je potres na 68 km daleko od Pule, ali on se mogao dogoditi u bilo kojem smjeru od Pule na udaljenosti od 68 km. Drugim riječima, rješenje je negdje na kružnici radijusa 68 km sa središtem u Puli, možda negdje u moru, a možda i na kopnu. Ako istu logiku primjenimo i na Dubrovnik i Osijek, te nacrtamo i ostale dvije kružnice na zemljopisnoj karti, one će se presjeći približno u jednoj točci koja pripada svim triju kružnicama. Proizlazi da je ta točka grad Rijeka, i to je u ovom slučaju naše rješenje. Ako sam ovo dobro opisao, shvatili ste princip metode trijangulacije, a ona se osim lokacije potresa koristi još u astronomiji, geodeziji, u vojne svrhe, itd.

Po istoj ovoj metodi, naši seizmolozi su odredili da je epicentar jučerašnjeg glavnog potresa bio kod Markuševca.

Hoće li biti još potresa u Zagrebu i okolici i možemo li predvidjeti potrese?

Bit će ih vjerojatno još dosta manjih u slijedećim danima, što će uzrokovati podrhtavanje tla, ali kao što sam u prethodnom dijelu napisao, to je norma kod većine umjerenih i većih potresa. Dakle, postupno smirivanje. Nezahvalno je davati prognoze o tome čeka li nas veći potres, kada i gdje, te koje magnitude, jer činjenica je da za sada znanstvenici još nemaju recept po kojem je to moguće utvrditi, sviđalo se to nekome ili ne. Međutim, ono što možemo je predvidjeti kako će se gibati tlo i koji će učinak to imati na zgrade i infrastrukturu za razne moguće scenarije budućih potresa. Jučerašnji i današnji potresi rezultirat će u velikom broju zabilježenih podataka na seizmogramima u cijeloj Hrvatskoj i široj regiji i omogučit će kolegama seizmolozima da kalibriraju postojeće modele arhitekture podzemlja ispod sjeverne Hrvatske i bolje odrede položaj i orijentaciju rasjeda, a kroz to onda i učinak valova potresa na infrastrukturu grada Zagreba i okolice.

TUTNJAVA, PODRHTAVANJE, TUTNJAVA

Kakva godina za građane Zagreba i okolice! Nakon što ih je potres dobro uzdrmao, nemirna Zemlja im već tri tjedna naknadnim podrhtavanjem strpljenje i živce stavlja na kušnju. Kao da ih je netko prisilno i bez upozorenja gurnuo u veliki prirodni laboratorij. Postali su tako ovih dana ne samo svjedocima naknadnih potresa koji su uslijedili u velikom broju nakon glavnog potresa, nego i interesantnih fenomena poput osjećaja laganog podrhtavanja, zvuka tutnjave, grmljavine i udaljenih eksplozija. I dok naknadni potresi još ne jenjavaju, čitam na stranicama Geofizika Uživo sa zanimanjem kakve sve nesvakidašnje pojave bilježe i primjećuju građani, od kojih mnogi još spavaju u obući. Mnogi se javljaju s pitanjima, što je motiviralo i ovaj post, jer nemojte mi zamjeriti, ne mogu svima odgovoriti pojedinačno.

Prije svega, znam da sve zanima do kada će naknadni potresi trajati. Više puta je rečeno da to može potrajati tjednima, mjesecima, pa čak i dulje razdoblje nakon glavnog potresa. To znamo iz proučavanja mnogih prijašnjih potresa koji su se dogodili na raznim stranama svijeta, u različitim tektonskim uvjetima. Naknadni manji potresi nastaju blizu žarišta (hipocentra) glavnog potresa, uglavnom na rasjednoj plohi ispod Zemlje na kojoj se dogodio glavni potres ili na drugim susjednim rasjednim plohama blizu žarišta. To je zbog toga što se podzemna arhitektura stijena “privikava” na novonastale uvjete i preraspodjelu tlaka u Zemljinoj unutrašnjosti koja je nastala nakon glavnog potresa, ako to možemo tako slikovito opisati. Zbog čega postoje sile i tlakovi u Zemljinoj unutrašnjosti, objasnio sam u jednom od prijašnjih tekstova kada sam pisao o tektonici ploča, te postojanju mikroploča i manjih tektonskih jedinica.

Naknadnih potresa zabilježenih instrumentalno može biti na stotine, pa čak i na tisuće, no njihova učestalost smanjuje se vremenom prema zakonu koji nam je poznat, a zove se Omorijev zakon. Prema njemu, učestalost potresa smanjuje se obrnuto proporcionalno vremenu koje protekne nakon potresa. To znači, pojednostavljeno, da će šansa da se naknadni potres dogodi drugoga dana biti dva puta manja nego prvoga dana, a desetoga dana deset puta manja od one prvoga dana. To je relacija do koje se došlo empirijskim putem, dakle promatranjem velikog broja potresa, a stvarni podaci za individualne potrese se ponašaju stohastički, znači imaju i elemente nepredvidivosti, no uglavnom slijede Omorijev zakon. Određivanje lokacija i vremena naknadnih potresa važno je jer se iz njih može okarakterizirati geometrija i veličina površine dijela rasjeda na kojoj je došlo do naglog pomicanja tijekom glavnog potresa.

Već sam ranije pisao o P i S valovima, te kako locirati potrese metodom trijangulacije. Ovdje bih htio prikazati kako izgledaju seizmogrami glavnog i naknadnih potresa kad ih zabilježe osjetljivi instrumenti - seizmometri. Kako bih to bolje ilustrirao i približio, zatražio sam od Seizmološke službe u Zagrebu da mi mi ustupe podatke s dva seizmometra: jednog u neposrednoj blizini potresa, na Puntijarci, udaljenoj zračnom linijom samo 12 km od Kašine, i drugog u Morićima, na južnoj strani Vranskog jezera u blizini Pirovca, udaljnog od Kašine oko 235 km po zračnoj liniji. Seizmološka služba je bila ljubazna i podatke mi odmah ustupila, a Marija Mustać se potrudila poslati mi, osim seizmograma, i spektrograme s tih dviju seizmoloških postaja.

Na gornjem dijelu slike su 5-minutni seizmogram (prikazan zelenom linijom) i spektrogram prikazan u duginom spektru boja, oba s Puntijarke. Dok ovaj seizmogram prikazuje brzinu gibanja čestica tla u vremenskom razdoblju od oko jednu minutu prije i 4 minute nakon potresa, spektrogram prikazuje kako se mijenja jačina frekvencija valova u tom istom vremenskom razdoblju, pri čemu crveni dio spektra označava veću, a plavi manju energiju (ako se sjećate teksta o potresima na Marsu, tamo je bio prikazan sličan spektrogram). Jednostavnim riječnikom, frekvencija govori kroz koliko je ciklusa oscilacija prošla jedna čestica tla u sekundi prilikom prolaska seizmičkih valova, odnosno koliko se kresta ili dolova vala na jednom mjestu izmijenilo u jednoj sekundi. Npr. frekvencija od 10 Hertza znači da je u jednoj sekundi čestica tla zatitrala 10 puta. Ovaj će podatak možda biti koristan kasnije kad se budemo dotakli tutnjave i zvučnih efekata. Treba naglasiti da seizmički valovi nisu monokromatski (nemaju samo jednu frekvenciju), nego se energija potresa oslobodila u širokom spektru frekvencija.

Kao što možete vidjeti, P valovi koji iz žarišta potresa putuju najbrže kroz Zemlju, zabilježeni su na Puntijarci u 6 sati, 24 minute i 3 sekunde po lokalnom vremenu u Zagrebu (1 sat zaostatka za univerzalnim vremenom prikazanom na vremenskoj osi), a možda svega oko sekundu iza njih, stigli su i S valovi – sporiji od P valova, ali puno većih amplituda. Vremenski razmak između P i S valova je bio vrlo mali zbog neposredne blizine žarista potresa Puntijarci (sjetimo se ponovo primjera munje i groma i određivanja udaljenosti izvora iz serije o Mohorovičiću). Zbog blizine seizmometra žarištu potresa ovdje P i S valove zapravo i ne možemo vidjeti jasno odvojene u vremenu, ali iz seizmograma možemo lako zaključiti da je zarište jako blizu. Može se dolazak seizmičkih valova odlično vidjeti i na spektrogramu koji pokazuje da je veliki dio energije valova bio prisutan u intervalu između 0 i 25 Hz, i to u trajanju od dobrih dvadesetak i više sekundi, a nakon toga se energija postupno smanjila na višim frekvencijama i zadržala samo na najnižim.

Na donjem dijelu slike je prikazano to isto, ali za seizmogram u Morićima. Ključna razlika između ovog i seizmograma na Puntijarci je u tome da se ovdje vrlo jasno mogu vidjeti dolasci P i S valova. Od oka, S valovi stižu oko 26 sekundi poslije P valova. Ako je prosječna brzina P valova kroz Zemlju bila 6 km/s, a prosječna brzina S valova oko 3.6 km/s (brzina S valova obično iznosi oko 60% brzine P valova), to bi za udaljenost od 235 km značilo vrijeme putovanja od 235/6=39.1 sekundi za P valove i 235/3.6=65.2 sekundi za S valove. To odgovara vremenskoj razlici od oko 26 sekundi, a upravo to je i opaženo na slici.

Korisno je za Moriće pogledati i vrijeme prije nastupa P valova na spektrogramu. Osim tamno plave boje koja prevladava na svim frekvencijama, može se primjetiti ambijentalni šum u svijetlo plavoj boji sasvim pri dnu. Kako je bilo rano jutro, pretpostavljam da se veliki dio tog ambientalnog šuma može pripisati blizini Jadranskog mora i Vranskog jezera, bez da su mi poznati meteorološki uvjeti koji su vladali toga jutra. Ako je netko pročitao tekst prošle nedjelje u Večernjaku o ambijentalnom šumu, to je to! Dalje, vidi se da crvena boja prevladava na početku samo na frekvencijama do oko 5-6 Hertza, a u kasnijem vremenu, crvene boje ima još samo pri nižim frekvencijama. Osnovna razlika između ovoga i spektrograma na Puntijarci je da se energija pri višim frekvencijama izgubila prilikom prolaska valova kroz Zemljino podzemlje od Kašine do Morića.

No, vratimo se sada na Puntijarku i usredotočimo se na nekoliko očitih naknadnih potresa koje sam označio žutim linijama za seizmogram. Kako sada baratate i određenim stupnjem znanja o spektrogramu, možete ih vrlo lako paralelno primjetiti i na njemu. Puno su manjeg intenziteta i kraće traju. Možete primjetiti i niz drugih naknadnih potresa koje je zabilježio ovaj instrument, i sve to u prve četiri minute od glavnog potresa. Na putu do Morića, većina valova ovih naknadnih potresa izgubila je svoju energiju, tako da njihovih tragova na seizmogramu i spektrogramu ovoga instrumenta gotovo i nema.

U praksi, kada bi imali veliku gustoću seizmometara u Zagrebu i okolici, analiza naknadnih potresa bila bi kudikamo jednostavnija i preciznija. To bi rezultiralo i u boljem razumijevanju glavnog potresa, a također i boljem razumijevanju sustava rasjeda. Kako to nije slučaj, moramo se oslanjati na zapise udaljenih seizmometara na kojima su visoke frekvencije izgubljene i naknadni potresi često nezabilježeni, no za nadati se da će nakon ovoga potresa biti uložena financijska sredstva za Seizmološku službu, možda još poneki instrument, ali i za bazična istraživanja fizike potresa i strukture Zemlje ispod cijele Hrvatske.

POTRESI I ZVUKOVI

Ono čime bih za sada htio završiti moj doprinos širenju znanja o potresu kod Zagreba i naknadnim potresima je razmišljanje o zvukovima vezanim uz njih. Premda takvi zvukovi ne prouzročuju štetu mogu doprinijeti strahu i psihozi, i treba ih zato nastojati objasniti. Taj fenomen me davno zaintrigirao, dijelom i zbog toga što sam ga doživio jednom prilikom u svom studentskom stanu u Berkeleyu.

Energija se kod potresa oslobađa u obliku prostornih valova koji putuju kroz Zemlju od žarišta do seizmološke postaje tj. seizmometra koji ih onda zabilježi kao vremenski niz gibanja tla na kojem je položen. Možda će ono što želim reći nekom zvučati pretrivijalno, ali čestice tla se definitivno ne gibaju zajedno s valom od žarišta do površine Zemlje na mjestu gdje je seizmometar lociran. Gibanje čestica tla u ovom kontekstu jednostavno znači to da, kad valni poremečaj prođe kroz određeno mjesto u Zemlji, čestice na tom mjestu osciliraju, i ta se oscilacija u prostoru može opisati ili kao oscilacija u istom smjeru u kojem prolazi val (to su P valovi) ili okomito na njega (to su S valovi). Kod P vala energija se s čestice na česticu prenosi kompresijom (skupljanjem) ili dilatacijom (širenjem). Zato ćete kod nailaska P vala ili osjetiti nagli udarac odozdola ili naglo propadanje. S druge strane, kod nailaska S vala umjesto udarca ili propadanja, osjeti se ljuljanje (zamislite si hula plesačicu koja se giba u jednom smjeru, a njiše kukovima okomito na taj smjer gibanja). Ljuljanje uzrokovano S valovima kod jakih potresa ima destruktivan učinak na zgrade i infrastrukturu.

Kad se potres dogodi, recimo u žaristu (hipocentru) na dubini od 10 km, a seizmometar je direktno iznad, prvi će do seizmometra stići P valovi koji se gibaju od žarista prema površini Zemlje skoro po vertikalnoj putanji. No, ako je seizmometar dosta udaljen od epicentra (najbliže točke na Zemljinoj površini iznad žarista potresa), valovi koji će stići prvi će iz žarista ponirati dublje u unutrašnjost Zemlje gdje im je brzina širenja veća, a zatim će po gotovo vertikalnoj putanji krenuti do seizmometra na površini Zemlje. U našem prijašnjem primjeru, P valovi koji će stići prvi od žarista sjeverno od Zagreba do Morića će ponirati u donje slojeve Zemljine kore, do dubina od oko 35 kilometara, i onda, po gotovo vertikalnoj putanji, prema površini do Morića. No što ako je seizmometar još dalje, čak na drugoj strani svijeta? Da bi se P valovi jakog potresa s Mediterana mogli opaziti na seizmometru kod mene u Canberri, trebaju putovati do doista velikih dubina, u slučaju Zagreba i Canberre čak do dubine od 5150 km, kroz unutrašnju jezgru Zemlje, a zatim kroz vanjsku jezgru i plašt gotovo vertikalno odozdo do površine. To putovanje kroz središte Zemlje trajalo bi nešto manje od 20 minuta. Kad smo već kod toga, Inge Lehmann je proučavajuci upravo potrese s Novog Zelanda u svom opservatoriju u Danskoj otkrila postojanje unutrašnje jezgre Zemlje!

Kod P vala, čestice tla osciliraju u smjeru gibanja vala, slično kao što molekule zraka titraju u smjeru širenja zvuka. Zapravo, po svojoj prirodi P valovi su isto što i zvučni valovi! Sasvim sigurno su barem neki od vas iskusili zvuk pod Zemljom, ako ne u rudniku, onda u podzemnoj željeznici nekog dalekog grada. Iz tih primjera znate da zvuk koji se širi kroz Zemlju, može prijeći na zrak i tako nastaviti širenje. On se širi i kroz vodu, i to efikasnije od zraka, što ste sigurno primjetili ako ste ikad zaronili ispod površine vode negdje na moru ili u svojoj kadi. Iz istog razloga, nije onda neobično da P valovi koji od potresa stignu na površinu Zemlje jednostavno mogu nastaviti putovati kroz zrak. Kad smo več kod toga, P valovi se šire i kroz tekuću vanjsku jezgru, za razliku od S valova koji to ne mogu. Dakle, zvukovi povezani s potresima su zvukovi koji nastaju iznad površine Zemlje kad se P valovi iz Zemlje na slobodnoj granici čvrste Zemlje i atmosfere ili oceana djelomično pretvore u zvučne valove.

No, stvar i nije baš tako jednostavna, što me natjeralo da malo istražim znanstvenu literaturu po tom pitanju. Naime, ljudsko uho osjetljivo je na frekvencije od oko 20 do 20,000 Hertza, dok P valovi potresa uglavnom dominiraju pri frekvencijama izmedju 0 i 5, nerijetko i do 10 Hz. Zato se s pravom treba zapitati je li zvuk koji su ljudi prijavili za glavni i naknadne potrese uopće povezan s njima. Sve je to još uvijek u tzv. infrazvučnom području, ispod frekvencija od 20 Hz na koje ljudsko uho nema osjetljivost. Ako pogledate definiciju infrazvuka, vidjet ćete da se pod infrazvukom smatra sve što je ispod 20 Hz, a kao prirodni izvori infrazvuka spominju se upravo potresi, vulkani, lavine i meteoriti. Doduše, slonovi i nilski konji komuniciraju na infrazvučnim frekvencijama – takoreći na svom privatnom komunikacijskom kanalu – a nije neobično i to da neki ljudi imaju nešto suženi ili prošireni spektar frekvencija koje mogu čuti. Dakle, treba se vratiti na spektrogram i malo bolje proučiti sve frekvencije koje su na njemu opažene, s primjedbom da se spektrogram još može zvati i sonogram ili infrasonogram ako se bavimo njime isključivo radi proučavanja zvuka.

A na izgled spektrograma (grafova relativnih jačina frekvencija u vremenu) koje sam pokazao u prethodnom postu, utjecat će dosta čimbenika, od kojih bih ovdje spomenuo dva: a) karakter samog potresa i b) struktura Zemlje kroz koju se valovi šire. Što se tiče karaktera potresa, možemo povući jako dobru paralelu izmedju njih i muzičkih instrumenata. Veći instrumenti proizvest će uglavnom veći raspon zvukova, a veći potres i veći raspon frekvencija, uključujući čak i one iznad 10 Hz. To je zapravo bio slučaj za glavni potres sjeverno od Zagreba. Možete vidjeti da crvenu boja na spektrogramu seže do vrlo visokih frekvencija, čak i do 25 Hz. Dalje, zbog strukture zemlje i gubljenja energije prilikom prolaska valova kroz nju (jer se dio energije jednostavno apsorbira na atomskoj skali kroz vibracije atoma i molekula), najbrže slabe više frekvencije, a najsporije niže, tako da na nekoj udaljenosti od potresa uopće više nema prisutnih visokih frekvencija. To ponovo možete vidjeti i sami iz slike iz prethodnog posta ako usporedite spektrograme Puntijarke i Morića.

Upravo te visoke frekvencije kod potresa, koje su ujedno i najniže frekvencije na koje je ljudsko uho osjetljivo, odgovorne su za zvuk koji je popratio glavni potres, a vjerojatno i za veliki dio zvučnih efekata kod naknadnih potresa kojima su ljudi masovno svjedočili i dalje svjedoče, pogotovo u istočnom dijelu grada Zagreba i u blizini epicentra. Drugim riječima, na frekvencijama na kojima vibriraju čestice tla zbog energije valova iz žarišta potresa, Zemljina površina oscilira kao dijafragma velikog zvučnika i prenosi zvuk u atmosferu. Zvuk u nekim slučajevima može biti pojačan zbog topografije terena, npr. zbog prisustva planina. Ako je potres relativno plitko i skoro direktno ispod vas, mogli bi ga čuti čak i bez osjećaja vibracija ili ljuljanja. Međutim, zvuk ne dopire previše daleko za jako male ili dublje potrese na tim frekvencijama koje graniče sa zvukom i infrazvukom, što znaci da ga čak niti seizmometri na većim udaljenostima ne bi zabilježili, a to se može zaključiti iz prethodnih izvještaja.

Naime, pročitao sam rezultate dva istraživanja: jednog na osnovi 77,000 prijava za plitke potrese u Italiji (Tosi et al., 2012), i drugog za tisuće prijava potresa iz francuskih Pirineja (Sylvander and Mogos, 2005) u kojem se analizirao postotak ljudi koji su čuli zvuk na određenom mjestu. Rezultati ova dva istraživanja su vrlo slični: glavni zaključak je da je učestalost opažanja zvuka kod manjih potresa obrnuto proporcionalna udaljenošću od žarista, dubini i magnitudi potresa. Koliko efikasno se zvuk širi kroz zrak ovisi i o lokalnoj geologiji i konfiguraciji terena, te o momentalnom stanju atmosfere, npr. tlaku, temperaturi i vjetru, a ne treba isključiti niti utjecaj šuma zbog ljudskih aktivnosti u naseljenim mjestima. Slika koju sam malo preuredio prikazuje rezultate istraživanje zvučnih efekata potresa za francuske Pirineje. Na njoj je granica čujnosti linija koja odgovara amplitudi gibanja čestica tla od 0.03 mikrometra zbog P valova. Prema ovome dijagramu, potresi magnitude 2.0 i više trebali bi biti čujni u krugu udaljenosti od oko 10 km od hipocentra, a oni manji od magnitude 1.0 trebali bi se čuti samo u vrlo povoljnim uvjetima, npr. kod slijedova vrlo plitkih naknadnih potresa, ili kod tzv. rojeva vrlo plitkih potresa kod kojih nema nastupa glavnog potresa.

Da zaključim, ako ste čuli zvuk početkom i za vrijeme glavnog potresa, to je zbog njegove dosta velike magnitude i relativne blizine vrlo raširena pojava. Ako ste danima nakon toga čuli zvukove poput tutnjave, grmljavine, eksplozije, vlaka koji se približava, udaljeno brujanje, drobljenje stijena – ponekad popračeno podrhtavanjem, a ponekad ne – a za koje ste sigurni da nisu zbog prometa ili ostalih ljudskih aktivnosti, niste sami! Zvuk vrlo plitkih potresa je izgleda vrlo raširen fenomen, i to ne samo u južnoj Evropi nego i u cijelom svijetu. Bilo bi dobro da se ti podaci mogu skupiti i detaljnije analizirati, što bi bacilo više svjetla i ponudilo bolje odgovore o potresima koje ste iskusili, jer do tada će ovo moje objašnjenje za Zagreb i okolicu ostati hipoteza. Ako sam ovu temu uspio približiti ili objasniti barem nekome od vas, ili čak nekoga ovim tekstom uspio smiriti, bit ću zbog toga iskreno sretan i smatrat ću da su mi uloženo vrijeme i trud višestruko vraćeni.

POTRESI: MITOVI I ISTINE

U tmini Zemlje, duboko u mulju ispod Japana, ležao je golemi som Namazu. Bog Kashima, pomoću ogromne ovalne stijene držao ga je nepomičnim, ali svaki puta kada bi mu nešto skrenulo pažnju ili malo popustio stisak, Namazu bi počeo mrdati repom i perajama, a Zemlja iznad njega počela bi se silovito tresti. Tako su prema ovom mitu nastajali potresi u zemlji izlazećeg sunca.

11. studenog 1855. godine, kad je veliki potres magnitude 7.0 pogodio Edo (današnji Tokyo), bilo je prema zapisima oko 10,000 mrtvih, a potres je oštetio više od 14,000 građevina. Čak i do oko osamdesetak naknadnih potresa nastavilo je svakodnevno tresti Edo, što je pridonosilo psihozi i gorčini koja se skupljala u do tada već dobro potresenom stanovništvu. Ubrzo nakon potresa pojavili su se i mnogobroni drvorezi i otisci (namazu-e) koji su prikazivali soma Namazu u svim pozama, najčešće s pukom u kojem su od davnina kružile priče da se micanje soma osjeti na površini kao potres (vidi sliku). Razne slike Namazua odražavale su emocije straha, gađenja i ljutnje, pa povijesničari vjeruju da su one odraz društvene svijesti iz tog najkasnijeg razdoblja feudalne vladavine Shoguna (Tokugawa period). Jer, obično su prirodne katastrofe katalizatori koji ubrzavaju i na površinu iznose tenzije koje se u društvu gomilaju godinama. Niti potres u Edu nije bio iznimka, pa se može reći da je osim Zemljine površine, taj potres dobro uzdrmao i socijalne i političke temelje tadašnjeg japanskog društva.

Kad smo već kod Japana, on se smjestio na samoj granici između nekoliko glavnih tektonskih ploča, i osim slikovitih vulkana, njegov teritorij ispresijecan je uzduž i poprijeko rasjedima. Iz današnje perpektive, očito da mu ne treba Namazu ili neka druga neman za potrese koji su dio svakodnevice. Međutim, som u ovoj priči figurira i iz još jednog razloga: naime, prema nekim mitovima, ribe su samo neke od životinja koje mogu predvidjeti potrese. No, desetljeća, pa čak i stoljeća su prošla, puno je vode proteklo Shirakawom, a tamošnji znanstvenici ne mogu potvrditi vezu između ponašanja somova i potresa. Umjesto toga, Japan se uzda u sofisticirane sustave ranog upozoravanja koji prepoznaju P-valove potresa kad se on dogodi i šalju poruke ljudima i kompjutorskim sustavima koji kontroliraju promet, te u trenutku usporavaju i zaustavljaju brze vlakove prije dolaska razornih S-valova. To sve je naravno moguće i ima smisla u zemlji s tako velikom gustoćom stanovnika (350 po kvadratnom kilometru), a pogotovo kad se zna da je čak i nekoliko sekundi dovoljno da bi se izbjegla katastrofa.

Osim toga, Japanci se uzdaju u preventivu, što znači da se strogo pridržavaju gradnje prema građevinskim propisima. Uostalom, osjetio sam to i na svojoj koži više puta za vrijeme boravka u Japanu, na 4. katu stančića u Yokohami, a također i u zgradi na radnom mjestu. Prilikom potresa, osjećat ćete se kao da ste na oprugama, a kod potresa sličnom onome koji je prošli mjesec pogodio Zagreb, gotovo da i neće doći do oštećenja. Građevinski propisi mijenjali su se 5 puta od 1971, a možda najdrastičniju promjenu doživjeli su nakon potresa u Kobeu, 1995. godine. I zaista, unutar zgrada ugrađuju se zidovi koji prigušuju potresna gibanja, a koriste se i takozvani apsorpcijski materijali ispod temelja, npr. laminirana guma, opruge i kuglični ležajevi koji prilično dobro blokiraju gibanje tla prilikom prolaska potresnih valova.

No, vratimo se sada na neka česta pitanja koja su mnogi od vas ovih dana postavljali.

Kako potres od prošlog mjeseca utječe na potrese u okolici Zagreba?

Kako taj potres utječe na potrese u ostalim dijelovima Hrvatske, cijelu regiju i ostale dijelove svijeta?

Je li taj potres predznak nekog većeg potresa negdje drugdje?

Do sada već i ptice na grani znaju da znanstvenici ne mogu predvidjeti potrese. Razumljivo je onda da se postavljaju ovakva pitanja, jer ljudi teže prema tome da nekako poslože kockice u glavi, pogotovo kad osjećaju opasnost i žele donijeti važne životne odluke. U jednom od prošlih objava sam objasnio zašto postoje naknadni potresi, pa se nadam da je iz toga bio jasan zaključak da jedan potres čini pojavu drugih potresa vjerojatnijim. Broj naknadnih potresa u vremenu od glavnog potresa opada eksponencijalno. Također, vjerojatnost naknadnih potresa opada s kvadratom udaljenosti od žarišta u kojem se dogodio glavni potres. Laički rečeno, šanse za naknadni potres na udaljenosti od jednog kilometra od žarišta potresa 4 su puta veće nego na udaljenosti dva kilometra od žarišta potresa. Obično su potresi koji slijede nakon prvog potresa manji i možemo ih zvati naknadnim. No, u oko 5% slučajeva, naknadni potres je veći od prvoga, pa u skladu s tim možemo promijeniti imena i prvi potres nazvati prethodnim.

Dalje treba reći da se potresi ne događaju u epicentru. Epicentar je samo točka na površini Zemlje najbliža točci u kojoj je potres iniciran. Potres predstavlja pomicanje cijele rasjedne plohe ili jednog njezinog dijela, i što je površina koja je zahvaćena veća, veći je i potres. Da bi dobili ideju o tome kolika je ta površina, mogu reći da kod potresa magnitude 4.0 ona iznosi oko 1 kvadratni kilometar, kod potresa magnitude 5.0 oko 10 kvadratnih kilometara, a kod potresa magnitude 6.0 oko 100 kvadratnih kilometara. Prema prvim procjenama površina rasjeda kod glavnog potresa sjeverno od Zagreba, bila je oko dvadesetak (možda i dvadeset i pet kvadratnih kilometara). Tu površinu, odnosno dimenziju rasjeda koji se naglo pomaknuo, možemo dobiti tako da pomnožimo, primjerice, 10 sa 2 ili pak 5 sa 4 kilometara. Ili, ako je nekome lakše predočiti ovako: to je oko 2,800 površina nogometnih igrališta! Dakle, toliko je velika bila površina rasjeda izmedju dva bloka stijena koja se lateralno pomakla kod glavnog potresa.

Naknadni potresi su potresi koji se dogode ili na samoj rasjednoj plohi ili unutar dimenzija rasjedne plohe koja se pomakla. No, glavni potresi mogu ponekad izazvati i potrese u svojoj neposrednoj blizini, recimo na drugom rasjedu, udaljenom maksimalno do 3-4 daljine karakteristične dimenzije rasjeda. Recimo da je u nešem slučaju ta karakteristična duljina ili dimenzija rasjeda bila oko 5 km – to znači da bi naknadni potresi koji bi mogli imati stvarne veze s glavnim potresom mogli biti najdalje 15-20 km daleko od žarišta glavnog potresa, ne i dalje od toga. Ovo nije mit, nego istina utemeljena na opažanju i znanstvenim rezultatima. Nadam se da je ovo jasan odgovor na prvo pitanje.

Što se tiče šire regije, slijedi da potres sjeverno od Zagreba nema baš nikakvog utjecaja na potrese u Dalmaciji, ili, primjerice, Albaniji, ili pak bilo gdje u svijetu gdje se potresi događaju. Doduše, kod tektonike ploča na površini Zemlje, gibanje jedne ploče ima utjecaja na drugu, ali na vremenskoj skali od desetaka i stotina milijuna godina, koje nama ipak nisu intuitivne kao što je to skala vremena na kojoj se potres dogodio. Dakle, odgovor na treće pitanje je da potres sjeverno od Zagreba ne ćini potres na nekom udaljenom mjestu manje ili više vjerojatnim.

Autor: Marija Mustać Brčić
Popis obavijesti