土耳其大灾:为什么地震难以被预测?

随着救灾工作的进行,土耳其大地震的伤亡人数在不断攀升。最新报道,土耳其死亡人数至少 3000 人,而叙利亚则至少 1500 人。地震发生的地点在土耳其南部靠近叙利亚北部边界的地方,地震烈度高达里氏 7.8 级。这个地震的烈度,和中国 1976 年的唐山大地震,是一样的。事实上这两次地震虽然相隔 40 多年,但有很多共同点。发生的时间都是凌晨 3-4 点种的时候,都是震源距离地表比较近的浅源地震。唐山地震死亡人数超过 24 万,而世界卫生组织预估这一次土耳其叙利亚大地震的死亡人数可能会超过 2 万人。

地震在地球表面是频繁发生的,但这种级别的地震非常很少见。土耳其位于一个很大的地层断裂带上,比较容易发生高强度地震,但上一次发生这么大规模的地震还是在 1939 年,当时造成了 3 万人的死亡。这次大地震之后,沿着断层带走向,陆陆续续探测到 100 多次 4 级以上的余震。

目前在当地需要人道援助的人数大约在 400 万人左右,来自美国,俄罗斯,印度,伊拉克,伊朗,日本,法国,西班牙,甚至包括巴勒斯坦法塔赫组织,都派遣了救援团队或者物资,现在正不断地进入叙利亚和土耳其。联合国也将行动起来,组成一个紧急响应团队。

土耳其宣布全国哀悼一周。

地震是否可以被预报呢?这可能是大家最关心的一个问题。简单的一个答案是:基于我们人类目前掌握的基础科学原理,我们很难预报地震。请注意,不是技术手段不行,而是基础的科学原理就会阻止我们预报地震。

除了火山爆发类的地震以外,绝大多数地震都是由于地壳板块运动造成的。这种运动会造成相邻的两个板块发生挤压断裂或者摩擦错位。我们目前的技术可以探测到地层板块上所受到的应力的大小,也就是说,我们可以大概探测到某个地方有可能发生这种板块之间的相互移动了。但是,我们不太可能准确预报什么时候这种相互的移动会发生。

为了大家便于理解,我请大家回忆一下中学物理课中学习到的最基础的力学知识。

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我们知道如果在一个桌面上拖动一个木块,当木块还没有运动的时候,木块所受的力量是平衡的,除了纵向的重力和平面的支撑力以外,就是你手的拉力,和木块所受的静态摩擦力,这是两对相互平衡的力量。
而当木块被你拉动了,横向的一对力就变成了你手的拉力和桌面给木块的滑动摩擦力之间的平衡。请注意,这个简单的实验中包含了一个诡异的物理现象:临界状态。你想过没有,一般情况下,滑动摩擦力本身,是小于静态摩擦力的。也就是说,在临界状态下,木块将动未动的时候,这个时候你的拉力,已经超过了木块匀速直线运动的之下的滑动摩擦力了。静态摩擦力是在一种突然崩溃的情况下,几乎瞬间下降到滑动摩擦力的。这种崩溃前的状态,就是临界状态。

地震也是一样的,两个地层板块之间也许充满了张力,就好像你手一直牵来着木块一样。但在木块动之前,你永远不知道什么时候临界状态被突破。因为这里涉及到太多微观层面的力的分布,就目前我们掌握的知识来看,我们不可能从宏观上了解这些微观状态的分布,也就不可能预测得到什么时候临界状态被突破。地震预测的本质,就是预测什么时候木块会动,什么时候临界状态被打破。这在目前来看,基础科学这一块,都有难度。

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