Старая фотография помогла определить силу землетрясения 1906 года в Сан-Франциско

Фотография опрокинутого паровоза позволила определить силу землетрясения 1906 года в Сан-Франциско. Удачный кадр помог не только оценить параметры землетрясения, но и проверить существующие модели.

Можно ли уточнить параметры разрушительного землетрясения, произошедшего более века назад, не имея на руках ничего, кроме сохранившихся фотографий его последствий? Вполне, и сделать это можно с достаточно высокой точностью, правда, если исследователям особенно повезет с такими снимками, установили американские ученые.

Такой метод удалось применить ученым для анализа сильного землетрясения, произошедшего в 1906 году в Сан-Франциско. Оно стало одним из самых разрушительных землетрясений в истории США, жертвами его стали тысячи человек. Однако оно стало толчком к развитию сейсмологии в США. Сегодня американские ученые пытаются исследовать эту природную катастрофу ретроспективно, используя современные методы и опираясь на некоторые исторические документы.

«Важно понять, как происходят столь мощные землетрясения, это позволит нам строить более безопасные здания, — пояснила исследовательница Швета Вирарагаван, специалист по вычислительной математике из Национальной лаборатории Айдахо. — Я думаю, подобного рода свидетельства действительно помогают нам. Вот почему я нахожу решение этой проблемы действительно занятным».

Ранее ученые уже пытались изучать сохранившиеся после землетрясения фотографии разрушений и свидетельства очевидцев. Однако появление новых научных методов заставило их по-новому взглянуть на один из самых известных снимков той катастрофы, дошедшей до наших дней. На ней изображен лежащий на боку паровоз с составом, сфотографированный вскоре после землетрясения на станции Пойнт Рейес.

На помощь пришло сохранившееся письменное объяснение случившегося и обстоятельств, при которых был сделан снимок. Из него следует, что поезд стоял на станции на запасном пути для дозаправки углем и готовился к отправлению в Сан-Франциско в 5.15 утра, когда резко наклонился сначала в сторону востока, а потом последовал резкий крен на запад, опрокинувший весь поезд набок. Ошарашенный машинист выскочил из кабины, и видя, опрокинутую трубу паровоза и разбитые окна станции, понял, что произошло землетрясение.
«Кочегару удалось спрыгнуть с двигателя в сторону запада, когда произошел второй удар. Позднее он взял у кого-то Kodak и сделал представленный снимок», — говорится в описании.

На первый взгляд это довольно скудная информация, недостаточная для описания характера землетрясения. Однако из него становится ясно, что толчки были достаточно мощные, чтобы раскачать состав и опрокинуть его в сторону.

В своих расчетах ученые приняли поезд за длинный параллелепипед высотой 3,76 метра и и шириной 0,91 метра и применили уравнения, позволяющие рассчитать устойчивость параллелепипедов на качающейся поверхности, чтобы оценить параметры землетрясения, которому удалось опрокинуть целый состав.
При этом ученые приняли во внимание размер и вес локомотива и даже тот факт, что поезд, стоя на рельсах, при раскачивании не может скользить в сторону.

Расчеты показали, что минимальное ускорение земли, необходимое для опрокидывания состава, составляло 4 м/с2 (менее половины ускорения свободного падения).

А минимальная скорость смещения грунта составила 0,5 метра в секунду. Однако главным достижением стало определение так называемого гипоцентра землетрясения — центральной точки очага землетрясения, где начинается подвижка пород.

В своих прошлых моделях ученые выдвигали три версии расположения гипоцентра, однако анализ поведения состава позволил исключить две из них. Ученые пришли к выводу, что только нахождение гипоцентра к югу от Пойнт Рейеса могло привести к раскачиванию поезда сначала в восточном, а затем в западном направлении.

Полученные сведения смогли восполнить недостаток имевшихся сведений о том землетрясении, ведь ближайшая станция слежения за движением земной коры в то время располагалась в 35 километрах к югу от разлома Сан-Андреас, который стал источником подземных толчков и угрожает всему региону по сей день.

«При ограниченных данных о движениях земной коры при крупных землетрясениях подобные свидетельства становятся критически важными, позволяя проверять модели таких крупных событий», — пояснила Вирарагаван, автор исследования, опубликованного в журнале Seismological Research Letters
В результате землетрясения 18 апреля 1906 года было уничтожено около 500 городских кварталов и более чем 25 тыс. зданий. Точное число погибших на данный момент не определено, по большинству оценок число смертей вызванных землетрясением и пожаром превышало 3000 человек.

Всего в городе одновременно произошло 52 крупных пожара. Катастрофа в Сан-Франциско считается самым большим городским пожаром, произошедшим за всю историю США.