Подземный огонь

Используя математические модели распространения лесных пожаров, ученые научились предсказывать распределение и силу не только землетрясений, но и афтершоков ? повторных толчков, «завершающих» главные сейсмические удары.

В самом деле, с точки зрения статистики, землетрясения демонстрируют завидное постоянство и регулярность. Мощные случаются реже слабых: толчки магнитудой 1 происходят примерно в 10 раз чаще, чем толчки магнитудой 2; магнитудой 2 ? вдесятеро чаще, чем магнитудой 3, и так далее. В сейсмологии эта зависимость известна как закон Гутенберга – Рихтера.

Однако какой механизм лежит за этими красивыми цифрами? Традиционные статистические модели землетрясений объяснить их неспособны ? они просто «подогнаны» под известные из наблюдений цифры. А кроме того, они не учитывают афтершоков, которые нередко имеют огромные последствия для пострадавших от землетрясения регионов. Но вот аргентинский сейсмолог Эдуардо Джагла (Eduardo Jagla) подошел к проблеме с неожиданной стороны: для моделирования статистики землетрясений он применил подход, который используется для моделирования лесных пожаров.

Этот метод немецкие теоретики Дрёссель и Швабль сформулировали еще в 1992 году. Пространство разбивается на множество плоских ячеек, в которых случайным образом «прорастают» деревья. Как только «лес» достигает критической плотности, одно из деревьев загорается от случайной «молнии». Этот «огонь» моментально перекидывается на деревья в соседних ячейках ? его распространение останавливается только там и тогда, где и когда соседних деревьев больше нет. Процесс начинается снова: в ячейках «прорастают» деревья и так далее.

^{Последствия землетрясения в  Новой Зеландии}

^{©Flickr/ Martin Luff}

Аналогичным образом Эдуардо Джагла решил рассмотреть и землетрясения. Только вместо горизонтального «леса» здесь ? вертикальный срез земной коры, вместо «деревьев» ? стрессы и напряжения в ней, а вместо «пожара» ? смещение участков коры. Впрочем, чтобы не усложнять, мы продолжим пользоваться аналогией с лесным пожаром.

Итак, чтобы сделать модель более реалистичной, ему пришлось ввести два вида «деревьев»: сгорающие быстро ? таких большинство ? и редкие медленно горящие. В результате сильный пожар крайне редко охватывает весь «лес», а чаще разбивается на кластеры, полыхающие с небольшой разницей во времени. Такая модель, по словам ученого, позволила ему получить весьма реалистичные цифры частоты и распространения землетрясений и афтершоков.