5.3. Вплив вібрацій на живі організми. Землетруси

Вібрацією називається знакозмінні переміщення системи при якому відбувається почергове зростання й зменшення в часі значень хоча б однієї координати. Викликані вібрацією напруження сприяють накопиченню пошкоджень в матеріалах, появі тріщин та руйнуванню. Досить швидко руйнування об'єкта настає при вібраційних впливах за умов резонансу. Вібрація викликає порушення фізіологічного та функціонального станів людини. Стійкі шкідливі фізіологічні зміни називають вібраційною хворобою. Симптоми вібраційної хвороби проявляються у вигляді головного болю, погіршення зору, заніміння пальців рук, болю в кистях та передпліччі, виникнення галюцинацій, швидка втомлюваність, підвищення чутливості до охолодження, безсоння. При вібраційній хворобі виникають патологічні зміни спинного мозку, серцево-судинної системи, кісткових тканин та суглобів змінюється капілярний кровообіг. Негативні відчуття від вібрації зникають при прискореннях, що складають 5% прискорення вілного падіння, тобто при 0,5 м/с². Особливо шкідливі вібрації з частотами, близькими до частот власних коливань тіла людини, більшість котрих знаходиться в межах 6 – 30 Гц.

Землетруси – це короткотривалі, раптові підземні поштовхи, що супроводжуються коливаннями земної поверхні. Їх викликають внутрішні сили Землі, що спричиняють глибинні розриви земної кори. Упродовж кількох секунд товщі гірських порід зміщуються на кілька сантиметрів або навіть метрів у горизонтальному або вертикальному напрямках.

Осередком землетрусу називається місце в надрах, де виникає розрив і зміщення земної кори. Він розташовувається на глибинах – від кількох десятків до 700 км. Від осередку в усі боки поширюється потужна сейсмічна хвиля. Сейсмічна хвиля передає коливання земної тверді на великі відстані. Поширюється коливання дуже швидко – до 7 км/с.

Епіцентр землетрусу знаходиться над осередком на поверхні Землі. В епіцентрі сила поштовхів найсильніша. Якщо епіцентр землетрусу розташовується на дні моря, то виникають моретруси. Тоді великі ділянки дна можуть швидко опуститися. Це в свою чергу спричиняє потужні велетенські хвилі – цунамі. Ознаки близького землетрусу: запах газу, де раніше цього не відзначалось; тривога птахів та домашніх тварин; іскри між близько розташованими електричними дротами; голубе освітлення внутрішньої поверхні будинків.До 30-х років XX ст. сила землетрусу вимірювалась спричиненими збитками – за так званою шкалою Меркаллі. Зараз для визначення магнітуди землетрусу користуються 9-бальною шкалою Ч. Ріхтера.

Магнітуда характеризує загальну енергію землетрусу і є логарифмом максимальної амплітуди зміщення ґрунту в мікронах, яка вимірюється за сейсмограмою на відстані 100 км від епіцентру. Нульова позначка на сейсмографі означає абсолютний спокій ґрунту, один бал вказує на слабкий підземний поштовх, кожний наступний бал позначає поштовх в 10 разів сильніший за попередній. Так, 9-бальний землетрус в 10 разів сильніший за 8-бальний. В європейських країнах для визначення інтенсивності землетрусів використовується 12-бальна шкала MSK-64. За цією шкалою поділяються на: слабкі (1 – 3 бали); помірні (4 бали); достатньо сильні (5 балів); дуже сильні (7 балів); руйнуючі (8 балів); спустошуючі (9 балів); знищуючі (10 балів); катастрофічні (11 балів); дуже катастрофічні (12 балів).

Для реєстрації землетрусів використовують сейсмографи. Робота сейсмографа базується на принципу маятника. На рамі, що закріплена на грунті, на пружині вільно підвішене масивне тіло. Положення тіла практично не залежить від коливань рами. При струси рами інерція маси змушує її відставати від коливань рами, і це відносне зміщення реєструються фотографіч-ним шляхом або на магнітній стрічці. Отримана запис називається сейсмограмою. Для запису вертикальних рухів маса прикріплюється до пружини, на якій вона гойдається вгору-вниз. Ці хитання і записуються на сейсмограмі. Для вимірювання бічних коливань грунту маса прикріплюється до горизонтального маятника, який розгойдується на своїх петлях. Коливання маятника демпфірують, за допомогою механічного або електричного пристосування. У сучасних сейсмографах при коливаннях маятника щодо корпуса приладу створюється електричний сигнал, який посилюється електронним шляхом у тисячі і навіть сотні тисяч разів; цей посилений сигнал приводить в дію перо самописця, в результаті чого і виходить сейсмограму. Електричні сигнали з маятника сейсмографа можуть також записуватися на магнітну стрічку. Для отримання запису сильних коливань грунту, з якою можна було б безпосередньо зчитувати прискорення, швидкість і амплітуду зміщення, розроблені спеціальні сейсмографии. На сьогодні відсутні надійні методи прогнозування землетрусів та їх наслідків. Однак за зміною характерних властивостей ґрунту, незвичайною поведінкою живих організмів перед землетрусом ученим досить часто вдається складати прогнози.