Z historie 4: Co jest zemětřesení?

Zemětřesení jest přirozený otřes půdy zemské, jehož příčina vězí buď uvnitř země nebo při jejím povrchu. Silnější nárazy vnímáme svými smysly, kdežto slabá chvění jsou zaznamenávána toliko zvláštními stroji, seismografy. Při zemětřesení jde v podstatě o dvojí pohyb.

1. Vyskakující – zdola nahoru a zpět – při němž se předměty zvedají a klesají; 2. vlnivý, při němž se předměty klátí se strany na stranu.

Místo, kde zemětřesení vzniká, sluje ohnisko zemětřesné – hypocentrum. Je buď blízko povrchu nebo dosahuje hloubky 30 km pod povrchem. Svisle nad ohniskem na povrchu země jest střed zemětřesení – epicentrum. V jeho okolí se projevují nejokázalejší účinky zemětřesné; půda tu vykonává pohyb vyskakující. To je tak řeč. zemětřesení místní. Ve vzdálenosti 100-500 km pozorujeme otřesy ještě svými smysly; tam se děje pohyb vlnivý. To je zemětřesení blízké. Ve větší dálce nežli 500 km se projevuje zemětřesení již tak slabě, že je lze pozorovati toliko seismografy; takové nazýváme vzdálené zemětřesení.

Na podobě zemětřesného ohniska závisí tvar otřesového území. Je-li ohnisko omezeno na malý prostor, takřka bod, má otřesové území tvar kruhový.

Tento případ je velmi řídký a sluje zemětřesení ústřední (centrální). Obyčejně vzniká podnět zemětřesný podle dlouhé čáry. Tak mívá otřesová oblast podobu elipsy – zemětřesení jednoosé. Někdy vzniká rozruch zemětřesný podél čar křížem krážem se protínajících; pak má otřesová oblast tvar laločnatý – zemětřesení křížové. Podobný tvar má otřesové území, jestliže ohnisko má podobu nepravidelné plochy – zemětřesení plošné.

Je-li hypocentrum pod dnem mořským, vzniká mořetřesení. Cestující na lodích je pociťují jako nárazy zespodu a mají dojem, jakoby loď narazila na mělčinu. Při tom zůstává někdy mořská hladina zcela klidná.

Jindy se vzedmou mohutné vlny, které zvláště při pobřežích působí ničivě. Takové vlny mají jméno tsunamis.

Síla zemětřesení

S rostoucí vzdáleností od epicentra ubývá zemětřesení na síle. Aby se jednotlivá zemětřesení mohla srovnávati, jsou pro ně stanoveny zvláštní stupnice. Podle účinků, k nimž se hlavně přihlíží, rozeznáváme několik druhů zemětřesných stupnic.

Doporučuje se užívati této mezinárodní stupnice zemětřesné:

I. stupeň: Chvění zaznamenávaná jenom velmi citlivými seismografy.

II. stupeň: Záchvěvy, jež zapisují seismografy a vnímají jen někteří lidé.

III. stupeň. Slabé nárazy, jež pozoruje více lidí v klidu a které dopouštějí, aby se odhadovalo jejich trvání a směr.

IV. stupeň: Otřesy, které pozorují i lidé zaměstnání v práci – slaběji venku, lépe v místnostech; otřásání pohyblivých předmětů, dveří, oken, praskání v podlaze.

V. stupeň: Otřesy, které pozorují již všichni obyvatelé, otřásání těžkých předmětů, nábytku, zvonění menších zvonů.

VI. stupeň: Nárazy, jimiž se probouzejí lidé ze spánku; všeobecné zvonění zvonů, kývání závěsných lamp, zastavení hodin, zjevné kymácení stromů. Zděšení obyvatelé opouštějí příbytky.

VII. stupeň: Překocení pohyblivých předmětů, opadávání omítky se stropů a se zdí, údery kostelních zvonů, všeobecné zděšení, aniž nastanou škody na budovách dobře stavěných.

VIII. stupeň: Sesouvání komínů, trhliny ve zdech.

IX. stupeň: Částečné nebo úplné zřícení některých budov.

X. stupeň: Velmi pevné budovy jsou pobořeny, vznikají poruchy zemské kůry. Vylévání vody z řek a jezer.

XI. stupeň: Zkáza, zničení budov, mostů, jízdní dráhy, zkroucení kolejí, vystoupení vody.

XII. stupeň: Veliká zhouba, žádná stavba neobstojí, sesuny hor, přirozené vodotrysky.

Původ zemětřesení

Zemětřesení velmi často předchází a doprovází činnost sopečnou. Otřesy tu vznikají nárazem žhavé lávy a plynů v ní obsažených na stěny sopečného kráteru. Ohnisko zemětřesné leží blízko povrchu; proto se jeho účinky projevují jen v nejbližším okolí. Tak při výbuchu sopky Bandajzan v Japonsku r. 1888, kdy třetina hory – asi 1,213 km² horninové hmoty – byla výbuchem vyhozena do povětří, bylo pocítěno jen slabé zemětřesení v blízkém okolí, které nebylo zaznamenáno na žádné z blízkých stanic pozorovacích.

Jinde vzniká zemětřesení propadáním stropů podzemních dutin. Někdy se sesouvají stropy důlních chodeb a proto jsou takováto zemětřesení propadlinová obyčejným zjevem v krajích hornických. 11. dubna r. 1881 byl pozorován na četnické stanici v Hutní ulici na Kladně pohyb nábytku s místa, kdežto v blízkém okolí žádných změn pozorovati nebylo. Na mnohých místech vyhlodává tekoucí voda v podzemní rozsáhlé jeskyně. Časem se v některých jeskyních propadají stropy, čímž vznikají propasti. To bývá provázeno zemětřesením. Tak vznikly i jeskyně v moravském Krasu a propast Macocha. Rovněž účinky propadlinových zemětřesení se projevují jenom v nejbližším okolí.

Na některých místech povrchu zemského vznikají v horninách pukliny, jež jsou provázeny slabými otřesy země. Tento úkaz je pravidlem při každém dolování a jest obdobný pukání ledu na řekách. Při tom účinky zvukové převyšují jevy pohybové.

Četná zemětřesení, a to zejména taková, jejichž síla dosahuje vyššího stupně a která se šíří do velikých vzdáleností, bývají vyvolána většími poruchami ve vrstvách zemských. Na mnohých místech, zvláště ve vysokých pohořích a v jejich sousedství, jsou mezi jednotlivými vrstvami horninovými a mezi jednotlivými částmi povrchu zemského značná napětí. Ta se za různých okolností vyrovnávají. Namnoze k tomu stačí značnější snížení vzdušného tlaku. Tu pak nastávají pohyby horninových vrstev, které na povrchu země vyvolávají různé úkazy, zejména též vznik puklin. Podle nich se dějí někdy buď svislé poklesy, nebo vodorovné posuny aneb pohyby složené z obou druhů předešlých.

Měřením bylo zjištěno, že ohnisko některých zemětřesení leží hlouběji uvnitř země nežli je část povrchová, kterou jsme zvyklí označovati jako kůru zemskou (až ve hloubce 60 km). Účinky a oblast takových zemětřesení jsou podobné jako v předešlém případě. Nazýváme je skrytě vulkanickými.

Jak se šíří zemětřesení?

Po podélných a příčných kmitech povrchových částic zemských dostávají se tyto částice do nového kmitání. Při něm kmitají povrchové částice podobným způsobem, jakým se děje pohyb částic vodní hladiny, když se tato rozvlní, hodí-li se do vody kámen.

Obr. podává seismogram určitého zemětřesení v Praze. Písmeno P značí na něm příchod podélné vlány do stanice seismické, písmeno S příchod příčné vlny a písmeno L příchod povrchové vlny zemětřesné. Čím jsou vzájemné vzdálenosti bodů P, S, L větší, tím vzdálenější jest ohnisko zemětřesné od stanice seismické. S rostoucí vzdáleností stanice seismické od zemětřesného ohniska vzrůstá totiž opožďování příčné vlny a tím i povrchové vlny za příchodem vlny podélné. Z tohoto důvodu také zapisuje seismograf při místních zemětřeseních hned vlny povrchové anebo při blízkých zemětřeseních nedovoluje rozeznati příchod vlny příčné od příchodu vlny podélné.

Podrobným výzkumem seismogramů jednotlivých zemětřesení, jak byly zaznamenány různými stanicemi pro táž zemětřesení, byly odvozeny vztahy, které jsou zapsány v následující tabulce. Při tom D značí vzdálenost pozorovací stanice od epicentra v 1000 km (megametrech), T₁ čas v sekundách, kdy počíná záznam vln podélných P, T₂ počátek vln příčných S, T₃ počátek vln hlavních L; S – P dobu, po kterou jsou zapisovány jenom vlny podélné.

Na základě těchto údajů lze obráceně ze seismogramu, totiž z časové vzdálenosti P a S, stanoviti vzdálenost neznámého epicentra od zemětřesné stanice. Na diagramu 1. jsou vyjádřeny tyto vztahy graficky. Na ose úseček jest vzdálenost D od epicentra v megametrech, na ose pořadnic čas T v sekundách. Čára P se vztahuje na vlny podélné, čára S na vlny příčné a přímka L na vlny povrchové. Z tabulky i z diagramu vidíme, že povrchové vlny se šíří stejnou rychlostí asi 4 km za sekundu. Oproti tomu podélné a příčné vlny se nešíří stejnoměrně rychle. Jejich rychlosti přibývá se vzdáleností od povrchu země. Tj. možno vysvětliti jenom tak, že s přibývající hloubkou pod povrchem země zvětšuje se hustota země.

Podrobným studiem seismogramů bylo stanoveno, že rychlost podélných vln při povrchu zemském činí 5,6 km sek (to znamená 5,6 km za sekundu). Pak roste poměrně rychle až do hloubky 1200 km/sek. Nato přibývá rychlosti jen pozvolna až do hloubky 2900 km, kde nabývá hodnoty 13 km/sek. Polohu epicentra možno určiti podle záznamů několika stanic, z nichž se určí jeho vzdálenosti od těchto míst. Hloubka hypocentra se určuje z diagramu, vyjadřujícího vztah mezi vzdálenostmi D a časy T.

Dr. O. Pacák

Zdroj: Encyklopedie československé mládeže pro školu a dům, Díl druhý, Praha 1930