Động đất là một trong những hiện tượng tự nhiên đáng sợ nhất, có thể gây ra những hậu quả tàn khốc cho con người và môi trường. Vậy động đất là gì, nguyên nhân từ đâu và tại sao nó lại nguy hiểm đến vậy?
Về cơ bản, động đất xảy ra khi hai mảng kiến tạo của Trái Đất trượt qua nhau một cách đột ngột. Bề mặt nơi chúng trượt được gọi là đứt gãy hay mặt phẳng đứt gãy. Vị trí bên dưới bề mặt Trái Đất nơi động đất bắt đầu được gọi là tâm chấn, và vị trí trực tiếp phía trên nó trên bề mặt Trái Đất được gọi là chấn tâm.
Đôi khi, một trận động đất có động đất báo trước. Đây là những trận động đất nhỏ hơn xảy ra ở cùng một vị trí với trận động đất lớn hơn sẽ xảy ra sau đó. Các nhà khoa học không thể biết rằng một trận động đất là động đất báo trước cho đến khi trận động đất lớn hơn xảy ra. Trận động đất chính, lớn nhất được gọi là động đất chính. Động đất chính luôn có dư chấn xảy ra sau đó. Đây là những trận động đất nhỏ hơn xảy ra sau đó ở cùng một vị trí với động đất chính. Tùy thuộc vào kích thước của động đất chính, dư chấn có thể tiếp tục trong nhiều tuần, nhiều tháng và thậm chí nhiều năm sau động đất chính!
Nguyên nhân gây ra động đất và nơi chúng xảy ra?
Trái Đất có bốn lớp chính: lõi trong, lõi ngoài, lớp phủ và lớp vỏ. Lớp vỏ và đỉnh của lớp phủ tạo thành một lớp da mỏng trên bề mặt hành tinh của chúng ta. Tuy nhiên, lớp da này không phải là một mảnh duy nhất – nó được tạo thành từ nhiều mảnh như một trò chơi ghép hình bao phủ bề mặt Trái Đất. Không chỉ vậy, những mảnh ghép hình này còn tiếp tục di chuyển chậm chạp, trượt qua nhau và va vào nhau. Chúng ta gọi những mảnh ghép hình này là mảng kiến tạo, và các cạnh của các mảng được gọi là ranh giới mảng. Ranh giới mảng được tạo thành từ nhiều đứt gãy, và hầu hết các trận động đất trên thế giới xảy ra trên các đứt gãy này. Vì các cạnh của các mảng gồ ghề, chúng bị kẹt lại trong khi phần còn lại của mảng tiếp tục di chuyển. Cuối cùng, khi mảng đã di chuyển đủ xa, các cạnh sẽ bung ra trên một trong các đứt gãy và sẽ xảy ra động đất.
Tại sao Trái Đất rung chuyển khi có động đất?
Khi các cạnh của đứt gãy bị kẹt lại với nhau và phần còn lại của khối đang di chuyển, năng lượng mà bình thường sẽ khiến các khối trượt qua nhau đang được tích trữ. Khi lực của các khối đang di chuyển cuối cùng vượt qua ma sát của các cạnh lởm chởm của đứt gãy và nó bung ra, tất cả năng lượng được tích trữ đó sẽ được giải phóng. Năng lượng tỏa ra từ đứt gãy theo mọi hướng dưới dạng sóng địa chấn giống như những gợn sóng trên ao. Sóng địa chấn làm rung chuyển Trái Đất khi chúng di chuyển qua nó, và khi sóng đến bề mặt Trái Đất, chúng làm rung chuyển mặt đất và mọi thứ trên đó, như nhà cửa và chúng ta!
Động đất được ghi lại như thế nào?
Động đất được ghi lại bằng các dụng cụ gọi là máy đo địa chấn. Bản ghi mà chúng tạo ra được gọi là biểu đồ địa chấn. Máy đo địa chấn có một đế đặt chắc chắn trên mặt đất và một quả nặng treo tự do. Khi một trận động đất khiến mặt đất rung chuyển, đế của máy đo địa chấn cũng rung chuyển, nhưng quả nặng treo thì không. Thay vào đó, lò xo hoặc dây mà nó đang treo sẽ hấp thụ tất cả chuyển động. Sự khác biệt về vị trí giữa phần rung của máy đo địa chấn và phần đứng yên là những gì được ghi lại.
Các nhà khoa học đo kích thước của động đất như thế nào?
Kích thước của một trận động đất phụ thuộc vào kích thước của đứt gãy và lượng trượt trên đứt gãy, nhưng đó không phải là điều mà các nhà khoa học có thể đơn giản đo bằng thước dây vì các đứt gãy nằm sâu nhiều km bên dưới bề mặt Trái Đất. Vậy làm thế nào để họ đo một trận động đất? Họ sử dụng các bản ghi biểu đồ địa chấn được thực hiện trên máy đo địa chấn trên bề mặt Trái Đất để xác định trận động đất lớn đến mức nào (hình 5). Một đường ngoằn ngoèo ngắn không ngoằn ngoèo nhiều có nghĩa là một trận động đất nhỏ, và một đường ngoằn ngoèo dài ngoằn ngoèo rất nhiều có nghĩa là một trận động đất lớn. Độ dài của đường ngoằn ngoèo phụ thuộc vào kích thước của đứt gãy và kích thước của đường ngoằn ngoèo phụ thuộc vào lượng trượt.
Kích thước của trận động đất được gọi là độ lớn. Có một độ lớn cho mỗi trận động đất. Các nhà khoa học cũng nói về cường độ rung lắc từ một trận động đất, và điều này khác nhau tùy thuộc vào vị trí của bạn trong trận động đất.
Các nhà khoa học có thể biết nơi xảy ra động đất như thế nào?
Biểu đồ địa chấn rất hữu ích cho việc định vị động đất, và việc có thể nhìn thấy sóng P và sóng S là rất quan trọng. Bạn đã học cách sóng P & S làm rung chuyển mặt đất theo những cách khác nhau khi chúng di chuyển qua nó. Sóng P cũng nhanh hơn sóng S, và thực tế này là những gì cho phép chúng ta biết một trận động đất ở đâu. Để hiểu cách thức hoạt động, hãy so sánh sóng P và S với tia sét và sấm sét. Ánh sáng di chuyển nhanh hơn âm thanh, vì vậy trong một cơn giông bão, bạn sẽ thấy tia sét trước và sau đó bạn sẽ nghe thấy tiếng sấm. Nếu bạn ở gần tia sét, tiếng sấm sẽ nổ ngay sau tia sét, nhưng nếu bạn ở xa tia sét, bạn có thể đếm vài giây trước khi nghe thấy tiếng sấm. Bạn càng ở xa cơn bão, thì sẽ mất nhiều thời gian hơn giữa tia sét và tiếng sấm.
Sóng P giống như tia sét, và sóng S giống như tiếng sấm. Sóng P di chuyển nhanh hơn và làm rung chuyển mặt đất nơi bạn ở trước tiên. Sau đó, sóng S theo sau và cũng làm rung chuyển mặt đất. Nếu bạn ở gần trận động đất, sóng P và S sẽ đến ngay sau nhau, nhưng nếu bạn ở xa, sẽ có nhiều thời gian hơn giữa hai sóng.
Bằng cách xem xét lượng thời gian giữa sóng P và sóng S trên biểu đồ địa chấn được ghi lại trên máy đo địa chấn, các nhà khoa học có thể biết trận động đất cách vị trí đó bao xa. Tuy nhiên, họ không thể biết trận động đất ở hướng nào từ máy đo địa chấn, mà chỉ biết nó ở cách xa bao xa. Nếu họ vẽ một vòng tròn trên bản đồ xung quanh trạm nơi bán kính của vòng tròn là khoảng cách xác định đến trận động đất, họ biết trận động đất nằm ở đâu đó trên vòng tròn. Nhưng ở đâu?
Các nhà khoa học sau đó sử dụng một phương pháp gọi là tam giác đạc để xác định chính xác vị trí của trận động đất (xem hình bên dưới). Nó được gọi là tam giác đạc vì một tam giác có ba cạnh và cần ba máy đo địa chấn để định vị một trận động đất. Nếu bạn vẽ một vòng tròn trên bản đồ xung quanh ba máy đo địa chấn khác nhau, trong đó bán kính của mỗi vòng tròn là khoảng cách từ trạm đó đến trận động đất, thì giao điểm của ba vòng tròn đó là chấn tâm!
Các nhà khoa học có thể dự đoán động đất không?
Không, và có vẻ như họ sẽ không bao giờ có thể dự đoán chúng. Các nhà khoa học đã thử nhiều cách khác nhau để dự đoán động đất, nhưng không có cách nào thành công. Trên bất kỳ đứt gãy cụ thể nào, các nhà khoa học biết rằng sẽ có một trận động đất khác vào một thời điểm nào đó trong tương lai, nhưng họ không có cách nào biết khi nào nó sẽ xảy ra.
Có thứ gọi là thời tiết động đất không? Một số động vật hoặc người có thể biết khi nào một trận động đất sắp xảy ra không?
Đây là hai câu hỏi chưa có câu trả lời chắc chắn. Nếu thời tiết có ảnh hưởng đến sự xuất hiện của động đất, hoặc nếu một số động vật hoặc người có thể biết khi nào một trận động đất sắp xảy ra, chúng ta vẫn chưa hiểu cách thức hoạt động của nó.
Động đất là một trong những thảm họa tồi tệ nhất có thể xảy ra trên Trái Đất. Chúng ta cần hiểu rõ về nguyên nhân, cách thức hoạt động và tác động của chúng để có thể giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ cộng đồng. Mặc dù việc dự đoán động đất vẫn còn là một thách thức lớn, nhưng những tiến bộ trong khoa học và công nghệ đang giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hiện tượng này và chuẩn bị tốt hơn cho những trận động đất trong tương lai.
