Hiện tượng động đất là kết quả của sự đối lực giữa các tấm đá trên mặt đất. Khi một tấm đá bị chèn ép hoặc kéo dài quá mức, nó sẽ bị phá vỡ và cả hai bề mặt của nó sẽ đột nhiên di chuyển. Việc di chuyển này có thể gây ra một lượng lớn năng lượng và tạo ra sóng đất. Những sóng đất này có thể làm rung chuyển mặt đất, gây ra chấn thương, tàn phá đất đai, nhà cửa, cơ sở hạ tầng, v.v…
Tạo ra bên dưới bề mặt Trái đất và mang theo năng lượng khổng lồ, động đất có thể tấn công mà không cần báo trước. Do đó, không có gì ngạc nhiên khi chúng là một trong những thảm họa thiên nhiên chết chóc nhất hành tinh của chúng ta.
Động đất xảy ra khi một lượng lớn năng lượng được giải phóng từ vỏ Trái đất dưới dạng sóng địa chấn. Các sóng bức xạ ra bên ngoài từ nguồn gây ra căng thẳng, được gọi là sóng giả trung tâm, và có thể gây ra thiệt hại không thể lường trước cho cơ sở hạ tầng khi chúng chạm đến bề mặt.
Có bao nhiêu trận động đất trên trái đất trong 1 năm
Khoảng 20.000 trận động đất xảy ra hàng năm, tương đương với khoảng 55 trận mỗi ngày theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (mở trong tab mới) (USGS). May mắn thay cho chúng tôi, phần lớn trong số này hoàn toàn không được chú ý và quá yếu để có thể gây ra bất kỳ thiệt hại nào.
Các nhà khoa học dự đoán khoảng 16 trận động đất lớn (được phân loại từ 7 độ Richter trở lên) mỗi năm, sau khi nghiên cứu các ghi chép dài hạn từ khoảng năm 1900. Theo USGS, trong 40 đến 50 năm qua, chúng ta đã vượt quá con số này khoảng 12 lần, và vào năm 2010 chỉ riêng chúng tôi đã trải qua 23 trận động đất lớn.
Nhưng đó là chừng mực mà khả năng dự đoán động đất của chúng ta còn tồn tại, vì những con thú địa chấn này hầu như không thể dự đoán được và hoàn toàn không thể phòng tránh được. Thay vì đầu tư thời gian và sức lực vào các biện pháp phòng ngừa vô ích. Con người đã học được rằng sự chuẩn bị và cơ sở hạ tầng thích hợp là chìa khóa. Như câu nói nổi tiếng đã nói “động đất không giết người, các tòa nhà thì có.”

Nhiều khu vực dễ xảy ra động đất đã áp dụng các quy tắc xây dựng nghiêm ngặt để giúp đảm bảo rằng các tòa nhà mới hoặc điều chỉnh các tòa nhà cũ được thực hiện có lưu ý đến khả năng chống động đất. Có vô số ví dụ về việc cải tiến tòa nhà, từ bộ giảm xóc cao su trong nền móng để giúp hấp thụ chấn động đến khung thép đặc biệt được thiết kế để lắc lư mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn cấu trúc của tòa nhà.
Đáng chú ý, các tòa nhà chọc trời lớn cũng có thể được xây dựng để chịu được sự rung chuyển đáng kể của mặt đất. Một số được xây dựng có chứa các quả cầu ổn định lớn được gọi là “bộ giảm chấn” về cơ bản hoạt động như những con lắc khổng lồ, di chuyển qua lại để chống lại bất kỳ chuyển động nào của chính tòa nhà. Những bộ giảm chấn này giúp ổn định tòa nhà khi có gió lớn, hoặc hoạt động địa chấn. Bạn có thể tự mình nhìn thấy một trong những bộ giảm chấn này từ đài quan sát trong tòa nhà Đài Bắc 101 nổi tiếng ở Đài Loan.

Nguyên nhân gây ra động đất?
Động đất được kích hoạt bởi nhiều quá trình khác nhau bao gồm phun trào núi lửa, lở đất và thậm chí là các cuộc tấn công của thiên thạch, hoạt động địa chất do con người như đào hầm, tạo ra các đập, xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp, và các hoạt động khai thác tài nguyên tự nhiên. Nhưng nguyên nhân phổ biến nhất của động đất nằm sâu dưới chân chúng ta dưới dạng kiến tạo mảng. Động đất cũng có thể xảy ra trên bề mặt biển, gây ra sóng thần và gây tổn thất lớn cho các đô thị ven biển.
Kẹp giữa bầu khí quyển bên trên và khí quyển bên dưới (lớp trên của lớp phủ của trái đất) là lớp ngoài cùng của Trái đất – thạch quyển. Lớp này bao gồm nhiều mảnh hoặc đĩa, chen lấn xung quanh trên đỉnh của khí quyển giống như một trò chơi ghép hình tràn đầy năng lượng. Nhiệt độ trong khí quyển nằm trong khoảng từ 2.370 độ F đến 3.090 độ F (1.300 độ C đến 1.700 độ C) và độ sâu dao động từ 62 dặm đến 155 dặm (100 km đến 250 km) dưới bề mặt Trái đất. Nhiệt độ cao dẫn đến việc lớp thiên thể có đủ độ đàn hồi để “chảy” – mặc dù ở trạng thái rắn – theo trang web giáo dục Study.com (mở trong tab mới). Lớp mềm dẻo này có thể chảy chậm (mở ra trong tab mới) dưới sự đối lưu nhiệt và giúp di chuyển magma và đá qua Trái đất, góp phần vào sự chuyển động của các mảng kiến tạo.
Khi hai tấm cố gắng di chuyển qua nhau, ma sát ngăn chúng trượt tương đối dễ dàng, gây ra ứng suất tích tụ tại điểm tiếp xúc. Mặc dù chuyển động của chúng bị cản trở, các tấm không bao giờ ngừng chuyển động, vì vậy cuối cùng thì cũng phải có thứ gì đó.

Cuối cùng, đá trượt xuống, giải phóng một lượng lớn năng lượng theo các sóng truyền qua bên trong Trái đất lên bề mặt và tạo ra sự rung chuyển mà chúng ta cảm nhận được trong một trận động đất. Điểm trên bề mặt Trái đất nằm ngay trên tiêu điểm – hay tâm điểm – của trận động đất được gọi là tâm chấn.
Động đất có thể phát sinh ở bất kỳ đâu giữa bề mặt Trái đất và sâu khoảng 700 km theo một tuyên bố từ USGS (mở trong tab mới). Chúng phổ biến dọc theo các cạnh của ranh giới mảng và theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Anh (mở trong tab mới), hơn 80% xảy ra xung quanh rìa Thái Bình Dương, trong một khu vực được gọi là “Vành đai lửa”. Tuy nhiên, một số trận động đất có thể xuất hiện ở xa ranh giới, ngay giữa mảng. Chúng được gọi là các trận động đất trong màng (mở trong tab mới) và mặc dù ít thông tin về chúng, một số nhà khoa học tin rằng chúng là kết quả của các đứt gãy đã hình thành từ trước trong vỏ Trái đất từ lâu.
Động đất được phát hiện và đo lường như thế nào?
Ngành khoa học liên quan đến nghiên cứu động đất và các sự kiện liên quan được gọi là địa chấn học.
Máy đo địa chấn hoặc máy đo địa chấn là một công cụ được sử dụng để phát hiện và đo các chuyển động trên mặt đất do hoạt động địa chấn gây ra. Theo Cơ quan Khảo sát Địa chất Anh, đo địa chấn là bản ghi các chuyển động trên mặt đất (mở trong tab mới). Một máy đo địa chấn đơn giản bao gồm một cây bút gắn với một khối lượng lơ lửng – khi mặt đất chuyển động – sẽ chuyển động do quán tính của nó và ghi lại các chuyển động trên một trống giấy đang quay. Các máy đo địa chấn phức tạp hơn ghi lại chuyển động của mặt đất theo ba chiều: lên và xuống, đông sang tây và bắc xuống nam.

Các nhà khoa học sử dụng dữ liệu này để tính toán kích thước của trận động đất, được gọi là cường độ.
Thang độ Richter (mở trong tab mới) có lẽ là cách nổi tiếng nhất để đo cường độ của một trận động đất. Được phát triển vào năm 1935 bởi Charles F. Richter, thang đo logarit này được thiết kế để so sánh quy mô của các trận động đất ở khu vực California.
Thang độ Richter tăng từ 1 đến 10, theo đó một lần tăng độ Richter sẽ khiến độ lớn tăng gấp 10 lần. Cường độ của trận động đất liên quan đến biên độ (khoảng cách từ đường tâm đến đỉnh của đỉnh hoặc đáy của một rãnh sóng) của các sóng được ghi lại bởi địa chấn.
Một vấn đề với kỹ thuật này là biên độ sóng động đất không chỉ bị ảnh hưởng bởi chính trận động đất, mà còn bởi khoảng cách giữa máy đo địa chấn và tâm chấn và thậm chí cả loại đá mà sóng truyền qua. Do đó, cần phải thực hiện nhiều điều chỉnh khác nhau đối với dữ liệu đo địa chấn để tính đến sự thay đổi của các điều kiện, sao cho cường độ tính toán là như nhau bất kể nó được đo ở đâu.
Khi ngày càng có nhiều máy đo địa chấn được lắp đặt trên khắp thế giới, việc điều chỉnh dữ liệu để làm cho nó “phù hợp” với thang đo độ Richter trở nên vô cùng khó khăn vì có thể thấy rằng thang đo chỉ hoạt động với một số phạm vi tần số và khoảng cách nhất định (mở trong tab mới) , theo USGS.
Do đó, các nhà khoa học đã đưa ra một thang đo mới có thể được sử dụng trên toàn thế giới được gọi là độ lớn thời điểm. Moment liên quan đến lượng năng lượng giải phóng tại thời điểm trượt trên đứt gãy nhân với diện tích bề mặt đứt gãy bị ảnh hưởng. Nó có thể được ước tính bằng cách sử dụng máy đo địa chấn và có liên quan đến tổng năng lượng giải phóng trong trận động đất. Moment cường độ là ước tính đáng tin cậy nhất về kích thước trận động đất.
Ảnh hưởng của một trận động đất lên bề mặt Trái đất – cường độ – được đánh giá bằng Thang cường độ Mercalli (MM) đã sửa đổi. Thang đo khá mơ hồ, vì nó không dựa trên các giá trị số mà chỉ định một thứ hạng dựa trên các hiệu ứng có thể quan sát được. Điều này có thể gây hiểu lầm vì hai trận động đất có cùng cường độ tấn công vào hai khu vực có mức độ chuẩn bị động đất khác nhau hoặc có thành phần địa chất khác nhau sẽ dẫn đến việc ấn định các cấp độ cường độ rất khác nhau.
Trận động đất lớn nhất từng được ghi nhận
Trận động đất lớn nhất từng được ghi nhận là vào năm 1960 khi một trận động đất mạnh 9,5 độ Richter xảy ra ở Chile. Được đặt tên là trận động đất Valdivia theo tên thành phố bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi trận động đất, nó khiến 2 triệu người không có nhà ở, ít nhất 3.000 người bị thương và khoảng 1.655 người thiệt mạng theo National Geographic.
Các trận động đất lớn như Nepal (2015), Tứ Xuyên, Trung Quốc (2008), Siêu động đất ở Ấn Độ Dương (2004), động đất ở ven biển Chimbote của Peru (1970), động đất Turkmenistan (1948), động đất Chile (1960), động đất Messina, Italia (1908), động đất Thiểm Tây, Trung Quốc (1556). Ngoài ra còn rất nhiều trận động đất kinh hoàng trong quá khứ lúc con người chưa xuất hiện.
Lợi ích động đất với trái đất
Có thể ngạc nhiên khi nghe nói rằng động đất có thể có lợi, nhưng chúng thực sự có thể cho chúng ta biết rất nhiều điều về bên trong Trái đất, bao gồm cả vị trí của các lớp địa chất khác nhau.
Khi các máy đo địa chấn trên khắp thế giới phát hiện ra sóng địa chấn, chúng sẽ ghi lại vận tốc của chúng, điều này cho các nhà khoa học biết rất nhiều về thành phần, nhiệt độ và áp suất của vật liệu mà sóng truyền qua.
Vị trí và cường độ của một trận động đất cũng có thể cung cấp một cửa sổ cho các quá trình kiến tạo của Trái đất đang hoạt động. Theo Viện Hải dương học Woods Hole.

Động đất có xảy ra trên các hành tinh khác không?
Hiện tại, chúng ta chưa biết có hành tinh nào khác sở hữu thạch quyển được chia thành các mảng thực sự trải qua các quá trình kiến tạo, theo Viện Hành tinh và Mặt trăng (mở trong tab mới). Nói như vậy, không có nghĩa là các trận động đất không tồn tại ở những nơi khác trong hệ mặt trời, vì có nhiều cách để kích hoạt một sự kiện địa chấn.
Moonquakes và marsquakes đều đã được phát hiện, cho phép các nhà nghiên cứu thăm dò sâu hơn vào bên trong của những thế giới xa xôi này.
Máy đo địa chấn đầu tiên trên mặt trăng đã thực sự được đặt ở đó trong Apollo 11 và thậm chí đã được đưa vào thử nghiệm bởi Buzz Aldrin đang giậm chân gần đó (thiết bị đã ghi lại nó), theo Tạp chí Nghiên cứu và Đổi mới của EU, Horizon (mở trong tab mới) . Một số máy đo địa chấn khác đã được triển khai trong các sứ mệnh tiếp theo của Apollo và thu thập dữ liệu địa chấn có giá trị.
Các máy đo địa chấn hoạt động cho đến năm 1977. Dữ liệu thu thập từ các thiết bị vẫn đang được các nhà khoa học phân tích vì hiện tại không có máy đo địa chấn mặt trăng nào đang hoạt động.
Các nhà khoa học hy vọng rằng các sứ mệnh lên mặt trăng trong tương lai theo chương trình Artemis sẽ thấy các máy đo địa chấn tinh vi hơn (mở trong tab mới) được triển khai trên bề mặt Mặt trăng để chúng ta có thể quan sát sâu hơn vào bên trong của nó.
Chuyển sự chú ý sang Hành tinh Đỏ, chúng ta phải đợi thêm một thời gian nữa để chứng kiến hoạt động địa chấn trên Sao Hỏa. Sao hỏa đầu tiên được phát hiện bởi Tàu đổ bộ sao Hỏa InSight của NASA vào ngày 6 tháng 4 năm 2019, bằng thiết bị Thí nghiệm địa chấn cho cấu trúc nội thất (SEIS). Kể từ đó, hơn 1.300 đầm lầy đã được tàu đổ bộ phát hiện, trong đó có cường độ 5 độ richter vào tháng 5. 4, 2022 – chấn động mạnh nhất từng được phát hiện trên một hành tinh ngoài Trái đất.