Népszabadság, 1987. július (45. évfolyam, 153-179. szám)
1987-07-21 / 170. szám
TUDOMÁNY ILL'L L'ITWZl A KUTATÓKON NEM MÚLIK, MÁR BIZTONSÁGGAL ELLENŐRIZHETŐ Földrengés vagy nukleáris robbantás? Közel másfél évig reménykedett a világ, hogy az Egyesült Államok csatlakozik a Szovjetunió által bejelentett, a föld alatti atomrobbantások egyoldalú beszüntetéséről szóló moratóriumhoz. Nem így történt: az atomcsendre még várni kell. (Mellesleg: a légköri atomrobbantások teljes tilalmáról szóló 1963. évi úgynevezett atomcsendegyezményhez sem csatlakozott két atomhatalom: Franciaország és Kína.) Ennek azonban nem műszaki akadályai vannak, ugyanis ma már minden eszköz megvan a föld alatti nukleáris robbantások pontos ellenőrzésére, a természetes földmozgásoktól való megkülönböztetésükre. William Colby, a CIA volt igazgatója például ez év januárjában jelentette ki az amerikai szenátus külügyi bizottsága előtt: az Egyesült Államoknak már jelenleg is rendelkezésre állnak az eszközök ahhoz, hogy ellenőrizni tudja az atomrobbantási kísérletek esetleges tilalmát. Ennek lehetőségeiről tartott előadást a közelmúltban Föld alatti atomrobbantások és földrengések címmel Meskó Attila tanszékvezető egyetemi tanár (ELTE Geofizikai Tanszék), aki e cikk megírásához is segítséget nyújtott. Már az elsőt jelezték a szeizmográfok a földrengések, ennél sokkal több is lehet. Hazánk földrengései például a legsekélyebbek közé tartoznak a maguk öt-tíz kilométer mélységű fészkeivel, de vannak olyan területek, ahol ez több száz kilométer. Az eddig mért legnagyobb mélységek hétszáz kilométer körüliek voltak. De a fészeknek nemcsak a mélysége, hanem földrajzi elhelyezkedése is áruló jel. A földrengések ugyanis általában meghatározott zónákban lépnek fel, a robbantásokat viszont lakott területektől távoli, többnyire kísérleti területeken végzik. Lényeges eltérés van a robbantások és földrengések hullámképei között. Ennek oka az, hogy más a különböző típusú hullámokra jutó energia is; a robbantás azonos térhullámok esetén kisebb felületi hullámokat kelt, ezért azok magnitúdóinak (a felszabaduló energia logaritmusa, ez olvasható le a szesz-fajta hullám magnitúdói alapján lehet megkülönböztetni a mográfok regisztrátumából) ará- földrengést a robbantástól, hanga emiatt eltérő, így épp a két- Ugyanis a két folyamat térhulláA földrengések évezredek óta foglalkoztatják az emberiséget. A legősibb kínai feljegyzések mintegy háromezer évesek: i. e. 780-tól napjainkig szinte minden nagyobb földrengést tartalmaznak. Európában 17 évszázad rezgései vannak nyilvántartva. A földmozgások tudományos igényű leírását, nagyságuk, erősségük jellemzését segítik a mérésükre szolgálóműszerek, a szeizmográfok. Velük határozható meg a többi között a földrengések kipattanásának helye és energiája. Mivel a földfelszín alatti atom- és hidrogénbombarobbantáskor a földrengésekhez hasonló rugalmas hullámok (felületi és az annál mindig nagyobb térhullámok) keletkeznek, kézenfekvő, hogy a szeizmográfok a föld alatti atomrobbantásokat is érzékelik. Már az első kísérleti nukleáris szerkezet — igaz, nem föld alatti — felrobbanátását (1943. július 16. Alamogordo) is jelezték a földrengéseket mérő műszerek; a robbantás időpontja épp a rezgéshullámok beérkezési ideje alapján ismert. Ugyancsak szeizmográfok észlelték az első hidrogénbomba robbantását (1952. október 31. Eniwetok-sziget). És ha már a történelemnél tartunk, még néhány adat: az 1958. július elsejétől Genfben ülésező első szakértői konferencián a megvalósítható detektálási (érzékelési) küszöböt húsz kilotonnában (ennyi hagyományos robbanóanyag — trinitrotoluol, TNT — hatásával egyenértékű nukleáris robbanóerőben) határozták meg, azaz ezt az energiaértéket tartották még egyértelműen szétválaszthatónak az akkori szeizmográfokkal. Ma már ennél jóval kisebb energiájú robbantások is észlelhetők a korszerű földrengésjelző műszerekkel. Erre azért is szükség van, mert az újfajta fegyverek kipróbálásakor, azok beindításához csupán néhány kilotonnás robbanásra van szükség. A világméretű standard szeizmológiai hálózat telepítése (jelenleg az állomások száma száz felett van) 1961-ben kezdődött meg, az Egyesült Államok kezdeményezésére. A Szovjetunió szintén nagy érzékenységű műszerekkel építette ki hálózatát. Az analóg szeizmográfokkal készített hullámképeket az egyes állomások megküldik egymásnak. A földrengések és a föld alatti nukleáris robbantások elkülönítését jelenleg a több állomáson felvett rajzok, adatok többnyire manuális összehasonlításával oldják meg. Az atomrobbantások felső energiahatárát korlátozó megállapodást 1974 nyarán Moszkvában írták alá: ez a 150 kilotonnánál nagyobb föld alatti atomrobbantások beszüntetésére vonatkozik, amit mindkét nagyhatalom azóta be is tart, jóllehet az egyezményt a mai napig sem ratifikálták. 1985 augusztusában a Szovjetunió egyoldalúan beszüntette föld alatti atomrobbantásait. Ez így a többszöri meghosszabbítással 1986. december 31-ig volt érvényben. Az azutáni első egyesült államokbeli robbantást követően a Szovjetunió is folytatni kényszerült kísérleteit, de bármikor kész azok beszüntetésére a kétoldalú moratórium elfogadása esetén. Különbségek a két folyamatban A földrengés és a robbantás folyamatait összehasonlítva, azt tapasztaljuk, hogy több eltérés isvan köztük. (1. ábra). A földrengés nagyobb területre kiterjedő, viszonylag lassan (néhány kilométer/másodperc sebességgel) terjedő felszakadás. A robbantás ezzel szemben kis térfogatban rendkívül gyors roncsolást okoz, a rugalmas hullámokat pedig megközelítőleg gömbfelület sugározza. Más a kétféle folyamat hipocentrumának, fészkének mélysége is. A nukleáris robbantásoké néhány száz méter csupán, míg mainak magnitúdói azonosak, akkor a földrengés felületihullám-magnitúdója nagyobb. (2. ábra). Kis energiáknál azonban már bizonytalanná válik a magnitúdó meghatározása, ezért a diagram két tengelyének metszéspontja sem nullával kezdődik. A robbantások és földrengések elkülönítésének jelenleg legbiztosabb kritériuma a magnitúdók aránya. Mivel a fészekmélység, illetve annak a mérőhelytől való távolsága és így földrajzi helyzete viszonylag pontosan meghatározható, a regisztrátumoknak ezek az adatai a megkülönböztetést is segítik. Új lehetőségek Bár az analóg műszerekkel is megkülönböztethető már a földrengés a mesterséges robbantástól, problematikus azonban a több állomáson készített hullámképek összehasonlítása és kiértékelése. Más tudományterületekhez hasonlóan itt is új lehetőséget nyújt a digitális regisztrálás és az így kapott adatok számítógépes feldolgozásának megjelenése. Ily módon ugyanis a teljes hullámforma figyelembe vehető és nemcsak egy-egy jellegzetes rész, a tér- és felülethullám amplitúdója. Ugyancsak a korábbiaknál pontosabb és egyértelműbb a szétválasztás az ezekkel a korszerű berendezésekből felépített hálózatokkal. A 3. ábrán látható (Norvégiában levő) NORSAR hálózat például összesen 22 hosszú periódusú (120 hertzes) és 110 rövid periódusú (körülbelül egy hertzes) szeizmográfból áll. Az előbbiekben a tér, az utóbbiakon a felületi hullámok láthatók jól. A sok műszer pedig azért szükséges, hogy a beérkezés ideje és a távolság jól meghatározható legyen. Ilyen rendszerekre annál is inkább szükség van, mert egyre több kisebb energiájú atomrobbantásra kerül sor, és ebben a tartományban már jóval nagyobb számú földrengés hátteréből kell kiválasztani azokat. A 4. ábra táblázatából láthatóa különböző energiájú földrengések átlagos évi előfordulása. A nagy energiájú föld alatti atomrobbantások a harmadik és a negyedik sor közötti tartományba esnek, míg a kicsik a hetedik sortól lefelé, azaz akár több tíz- vagy százezer földrengés közül kell kiválasztani a robbantást. Ez a hagyományos összehasonlításokkal lehetetlen, a digitális műszerekkel és számítógépekkel felszerelt állomáshálózatokkal azonban ez sem okoz gondot: még az „elrejtett” robbantások is kiszűrhetők, szétválaszthatók a természetes mozgásoktól. Ugyancsak nehezíti az ellenőrzők munkáját, hogy a hely és a térfelületi hullám-magnitúdó aránymeghatározásához ismerni kell a forrás és állomás közötti térrész pontos felépítését is, ugyanis, mint azt az 5. ábra is mutatja, a Föld szerkezete erősen befolyásolja a hullám útját. A fentiekből egyértelműen megállapítható, hogy az atomcsend ma már nem az ellenőrzés műszaki hiányosságán múlik, hiszen a sűrűn telepített számítógépes állomáshálózatokkal és a földkéreg ismeretében minden kétséget kizáróan szétválasztható a természetes rengéstől akár az egy kilotonnás energiájú föld alatti nukleáris robbantás. Igaz, hogy az ilyen, ám a földrengés előrejelzését is segítő állomások körülbelül egymillió dollárba kerülnek, de már bár csak e pénzen múlna az atomrobbantások beszüntetése. Magos Katalin Robbantási zóna Földrengés és robbantás folyamatainak összehasonlítása. A földrengés: nagyobb területre kiterjedő, viszonylag lassan (néhány km) terjedő felszakadás. Robbantás: kis térfogatban rendkívül gyors roncsolás, a rugalmas hullámokat közelítőleg gömbfelület sugározza. 7 0 --------1-------1---------------1--- A FÖLDRENGÉSEK MAGNITÚDÓJA, ENERGIÁJA, HATÁSA Magnitúdó Száma (év átlag) Energia (Joule) Hatás (sekélyrengés, lakott terület) ‡8 0,1—0,210'* katasztrofális károk ‡7,44 0,4 1017 nagy károk 7,0—7,3 15 0,04—0,2 1017 jelentős károk 6,2—6,9 100 0,5—23 10 '■ jelentős épületkárok 5,5—6,1 500 1—27 101 kisebb épületkárok 4,9—5,4 1 400 3,6—57 10'» mindenki érzi 4,3—4,8 4 800 1,3—27 101’ sokan érzik 3,5—4,2 30 000 1,6—76 10* néhányan érzik 2,0—3,4 800 000 —107 csak műszerrel érzékelhető A különböző energiájú földrengések átlagos évi előfordulása. három vagy teleszeizmikus zóna magárnyék A Föld szerkezete és a longitudinális hullámok útja. Két árnyékzóna is van, az egyik a köpeny kis sebességű rétege, a másik a földmag árnyéka. •* • 6,0 - • • • 4 . • * 2 . C * O Oi • • 1 •• • o ° ° í 5,0 ‘ ' •: o o „ „ o I • I . • * •Ol • ' - ** tPo o° °o o ° o • robbantás ° ° földrengés - Felületihullám-magnitúdó -------------L--------------1-----------------------------—i____________ 3.0 4,0 5io 6Q ■ LP hosszú periódus • SP rövid periódus Elkülönítés a térhullámok és felületi hullámok magnitúdói alapján. A jelkiemelés új eszköze: hálózatok (array) alkalmazása és az adatok roppantas és egy földrengés térhullám magnitúdói azonosak, számítógépes feldolgozása. (A NORSAR-hálózat összesen 22 hosszú a földrengés felületi hullám magnitúdója nagyobb periódusú és 110 rövid periódusú szeizmográfból áll.) * A 3*20******** belépő a szerencséhez is! A világ egyik legnagyobb autóversenye a Hungaroringen, augusztus 7-8-9-én. Jegyek kaphatók: az Ibusz, a Cooptourist, a Magyar Autóklub, a Volánteru, az Állami Biztosító és a Hungarocamion irodáiban, valamint a Tourinformnál. Őrizze meg a jegyét, mert az azon szereplő sorszám alapján, az augusztus 9-i verseny után, elektronikus számítógép több százezer forint értékben nyereményeket sorsol ki a belépőjegyek tulajdonosai között. Nyereményjegyzék: szeptember 16-án a napilapokban._______