Текст книги "Сигнал и шум. Почему одни прогнозы сбываются, а другие – нет"

Глава 5
В отчаянных поисках сигнала

Прохладным апрельским воскресным вечером 2009 г. жители итальянского города Л’Акуила, уже собиравшиеся отправиться ко сну, вдруг почувствовали пару толчков, каждый из которых ощущался немного сильнее, чем те, что вызывает проходящий где-то вдалеке грузовой поезд. Первый из них, который зарегистрировали около 11 часов вечера по местному времени, имел силу 3,9 балла по шкале магнитуд[72]72
  В выпусках новостей обычно ссылаются на шкалу Рихтера, названную так в честь сейсмолога из Калифорнийского технологического института Чарльза Рихтера. В наши дни сейсмологи чаще пользуются другим более точным показателем – шкалой магнитуды (moment magnitude scale), разработанной в Калифорнийском технологическом институте в конце 1970‑х гг. Обе шкалы сопоставимы: они выстроены на логарифмической основе, а землетрясение магнитудой 8 баллов считается очень серьезным по каждой из них. Величины магнитуды, приведенные в этой главе, рассчитаны по второму показателю. – Прим. авт.


[Закрыть] – этого было достаточно, чтобы пощекотать жителям нервы и сдвинуть с места кое-какую мебель, но не более. Второй оказался еще более слабым, магнитудой 3,5 балла, а его силы не хватило бы даже для того, чтобы разбудить крепко спящего человека.

Однако жители Л’Акуилы, расположенной у подножия Апеннинских гор и известной своими лыжными курортами и средневековыми стенами, находились в нервном напряжении: в тот период они ощущали подобные землетрясения чуть ли не постоянно. Воскресные толчки были седьмым и восьмым из них с магнитудой не менее 3 баллов за последнюю неделю. Небольшие землетрясения вполне естественны для этой местности, однако обычно они наблюдаются намного реже – примерно одно в два-три месяца. В этот раз землетрясения происходили чуть ли не в 100 раз чаще.

Жители города Сульмоны, расположенного у подножия одной из соседних гор, совсем незадолго до этого пережили аналогичные страхи, связанные с землетрясениями. Инженер по имени Джанпаоло Джулиани, работавший в итальянском национальном Институте ядерной физики, заявил о том, что ему удалось выявить необычно высокую концентрацию радона в этом регионе. Он предположил, что подобный факт может являться предвестником землетрясения, поэтому Джулиани не поленился сообщить мэру Сульмоны о том, что землетрясение затронет их город в полдень 29 марта. Мэр, впечатленный этим предсказанием, приказал направить в город грузовики с громкоговорителями, чтобы предупредить жителей о надвигающейся угрозе{298}298
  John Dollar, «The Man Who Predicted the Earthquake», Guardian, April 5, 2010. http://www.guardian.co.uk/world/2010/apr/05/laquila-earthquake-prediction-giampaolo-giuliani.


[Закрыть].

Однако в назначенный день землетрясения в Сульмоне так и не было. И так как предсказание не сбылось, местные власти обвинили Джулиани в procurato allarme (паникерстве), по сути, напоминавшем крики о пожаре в переполненном театре. Он был вынужден убрать свои предсказания из интернета, чтобы не раздувать панику в будущем.

Власти Л’Акуилы сообщили жителям, что им не стоит беспокоиться из-за «роя мелких землетрясений»[73]73
  «Рой землетрясений» – термин, который сейсмологи обычно используют для обозначения серии небольших землетрясений. – Прим. авт.


[Закрыть]. По словам заместителя руководителя Департамента гражданской обороны Италии Бернардо де Бернардиниса{299}299
  «Scientists in the Dock», Economist, September 17, 2011. http://www.economist.com/node/21529006.


[Закрыть], «рой землетрясений» позволил «сбросить энергию» и уменьшил шансы на крупное землетрясение. Он согласился с репортером, бравшим у него интервью, в том, что им стоит расслабиться и насладиться бокалом вина{300}300
  Roger A. Pielke Jr., «Lessons of the L’Aquila Lawsuit», Bridges 31 (October 2011). http://sciencepolicy.colorado.edu/admin/publication_files/2011.36.pdf.


[Закрыть]; де Бернардинис порекомендовал отличный сорт местного вина монтепульчиано.

Однако сильное землетрясение магнитудой 6,3 балла в Л’Акуилe все же произошло. Оно началось в 3:32 утра по местному времени в понедельник. Дома сотрясались до основания, крыши сносило, мебель разбивалась в щепки. Во время землетрясения погибло более 300 жителей, без крыши над головой осталось 65 тыс. человек, а общая величина связанных с ним убытков составила свыше 16 млрд долл.{301}301
  «Eyewitnesses: Italy Earthquake», BBC News, April 6, 2009. http://news.bbc.co.uk/2/hi/europe/7985248.stm.


[Закрыть].

Что мы делаем, если наши устои пошатнулись

Л’Акуиле следовало бы лучше подготовиться к землетрясению. Этот город находится неподалеку от особенно опасного типа разлома земной коры, известного как зона субдукции[74]74
  Зона субдукции – линейно протяженная зона, вдоль которой происходит погружение одних блоков земной коры под другие.


[Закрыть], где Африканская плита, одна из восьми основных тектонических плит, покрывающих поверхность Земли, немного проскальзывает вниз, медленно и неминуемо оказываясь под Евразийской. Первое значительное землетрясение в этом районе было зафиксировано в 1315 г., а затем землетрясения вновь происходили в 1349, 1452, 1461, 1501, 1646, 1703 и 1706 гг.{302}302
  Michael Taylor, «L’Aquila, Guiliani, and the Price of Earthquake Prediction», The Pattern Connection, July 7, 2010. http://patternizer.wordpress.com/2010/07/07/laquila-guiliani-and-the-price-of-earthquake-prediction/.


[Закрыть]; во время самого серьезного из них, в 1786 г., погибло свыше 5000 человек. Каждый раз город восстанавливался и вновь заселялся (часто по прямому указанию папы){303}303
  John Bingham, «L’Aquila Dogged by Earthquakes Through 800 Year History», Telegraph, April 6, 2009. http://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/europe/italy/5113215/LAquila-dogged-by-earthquakes-through-800-year-history.html.


[Закрыть].

С тех пор Л’Акуила испытывала судьбу на протяжении более чем двух столетий. Землетрясение 1958 г. было довольно слабым, магнитудой 5 баллов{304}304
  M. Stucchi, C. Meletti, A. Ravida, V. D’Amio, and A. Capera, «Historical Earthquakes and Seismic Hazard of the L’Aquila Area», Progettazione Sismica 1, no. 3 (2010): pp. 23–24.


[Закрыть], и о нем вспоминали лишь самые старые жители города. Землетрясение 2009 г. оказалось значительно более мощным. Магнитуда оценивается по логарифмической шкале; ее возрастание по шкале на 1 балл соответствует увеличению выброса энергии в 32 раза. Таким образом, землетрясение 2009 г. магнитудой 6,3 балла было в 75 раз более мощным, чем землетрясение 1958 г. И оно было примерно в 3000 раз сильнее колебаний-предвестников, которые Л’Акуила испытала чуть раньше тем же вечером.

При этом, хотя землетрясение 2009 г. и было серьезным, по итальянским стандартам, его вряд ли можно было считать чем-то значительным в глобальном масштабе. Землетрясение, разрушившее Японию в 2011 г., имело магнитуду 9,0 или 9,1 балла, то есть почти в 11 тыс. раз более мощным. А крупнейшее землетрясение, зафиксированное со времен начала надежных расчетов и обрушившееся на Чили в 1960 г., имело магнитуду 9,5 балла, то есть было почти в 60 тыс. раз сильнее, чем землетрясение в Л’Акуиле.

Почему же тогда Л’Акуила – довольно зажиточный город в богатой, промышленно развитой стране – подверглась столь значительным разрушениям? Одна из причин – геологическое строение местности: Л’Акуила располагается на древнем озерном пласте, усиливающем любые колебания Земли. На таком же пласте построен Мехико-Сити{305}305
  Elisabeth Malkin, «Once Built on a Lake, Mexico City Now Runs Dry», New York Times, March 16, 2006. http://www.nytimes.com/2006/03/16/world/americas/16iht-mexico.html.


[Закрыть], и во время землетрясения 1985 г., эпицентр которого находился на удалении 200 миль, в городе погибло 10 тыс. жителей.

Однако основная причина проста и заключается в том, что жители города были благодушны и слишком спокойно относились к сейсмической угрозе, находившейся всего в 15 км ниже уровня земли. В городе не было ничего, что хоть как-то демонстрировало бы надлежащий уровень готовности к землетрясениям{306}306
  Nicola Nosengo, «Italian Earthquake Toll Highlights Poor Preparedness», Nature news blog, May 22, 2012. http://blogs.nature.com/news/2012/05/italian-earthquake-toll-highlights-poor-preparedness.html.


[Закрыть]: ни норм на строительство, ни запасов предметов первой необходимости, ни тренировок населения. В результате землетрясения разрушились не только столетние здания, но и множество новых, в том числе крыло госпиталя, выстроенного не далее как в 2000 г. Даже небольшое заблаговременное предостережение могло бы спасти огромное количество жизней.

Но можно ли считать предостережением заявление Джанпаоло Джулиани? В итальянских таблоидах его изображали как настоящего подвижника и мученика. Этот человек с мягким голосом и растрепанными волосами, часто одевавшийся в форму местной футбольной команды, играл роль скромного государственного служащего или рассеянного профессора, открытия которого были проигнорированы научным истеблишментом. Он заявил, что предупредил о землетрясении в Л’Акуиле всех своих друзей и членов семьи и что полиция не дозволила ему рассказать об этом остальным. Также он потребовал, чтобы власти принесли извинения – не ему лично, а жителям Л’Акуилы.

Стоит помнить, что на самом деле Джулиани не предсказывал землетрясения. Его прогноз был вполне конкретным – риску подвергалась Сульмона, а не Л’Акуила, а само землетрясение должно было произойти в марте, а не в апреле. По сути, он даже сообщил местной газете о том, что опасность миновала. «Если говорить просто, – заявил он, прежде чем пуститься в бессвязные рассуждения о лунных циклах, – система Земля – Луна оказалась на уровне перигелия… минимального расстояния от Земли и на одной линии с планетой Венера… думаю, что могу успокоить моих соотечественников, поскольку «рой землетрясений» будет уменьшаться с конца марта»{307}307
  «Così Posso Prevedere I Terremoti In Abruzzo Ci Sono 5 Apparecchi», La Repubblica, April 6, 2009. Translated into English using Google Translate. http://www.repubblica.it/2009/04/sezioni/cronaca/terremoto-nord-roma/giulianigiampaolo/giulianigiampaolo.html.


[Закрыть].

Перигелий с планетой Венера? Газ радон? Что общего у всего этого с землетрясением? А что можно сказать о неудачном предсказании Джулиани относительно Сульмоны? Казалось, что все это не имеет никакого значения. Когда случается катастрофа, мы принимаемся искать сигнал в шуме – мы ищем хоть какое-то объяснение окружающего нас хаоса и пытаемся вновь навести порядок в мире. И лучшим, что было в нашем распоряжении в тот момент, оказались путаные объяснения Джулиани.

Никакой другой тип катастрофы не разрушает наше ощущение порядка так, как землетрясения. Они буквально потрясают нас до самого основания. Если ураганы спускаются на нас с небес и иногда даже ассоциируются с Божьей волей[75]75
  Японское слово «камикадзе» изначально означало «божественный ветер» и описывало тайфуны, которые в 1274 и 1281 гг. помогли уничтожить монгольскую эскадру, собиравшуюся напасть на Японию. – Прим. авт.


[Закрыть], то землетрясения возникают глубоко под землей и порой воспринимаются как знаки гнева Бога{308}308
  Symon Hill, «Earthquakes and Bad Theology», Symon Hill’s Blog, Ekklesia, January 17, 2010. http://www.ekklesia.co.uk/node/11032.


[Закрыть], его безразличия{309}309
  William Pike, «The Haiti and Lisbon Earthquakes: ‘Why, God?» Encyclopedia Britannica blog, January 19, 2010. http://www.britannica.com/blogs/2010/01/the-haiti-and-lisbon-earthquakes-why-god/.


[Закрыть] или даже отсутствия (Лиссабонское землетрясение 1755 г. стало одной из искр, из которых разгорелось пламя светской философии{310}310
  Rick Brainard, «The 1755 Lisbon Earthquake», 18th Century History, 2005. http://www.history1700s.com/articles/article1072.shtml.


[Закрыть]). И если ураганы – равно как и наводнения, торнадо и извержения вулканов – часто можно предсказывать заранее, усилия множества ученых на протяжении столетий так и не дали нам надежного инструмента для предсказания землетрясений.

Волшебные жабы и поиск Святого Грааля

Город Пасадена, штат Калифорния, уже давно считается мировым эпицентром исследований в области землетрясений. Именно там находится Калифорнийский технологический институт, в котором Чарльз Рихтер разработал в 1935 г. свою знаменитую логарифмическую шкалу. Также там располагается один из офисов Службы геологии, геодезии и картографии США (USGS), в котором работает большое количество специалистов по исследованию землетрясений. Я поехал туда в сентябре 2009 г., чтобы встретиться с доктором Сьюзен Хоф, одной из ведущих сейсмологов USGS и автором ряда книг по вопросу предсказания землетрясений. Она с немалым подозрением изучила телевизионные интервью Джулиани, а затем написала яркую редакторскую статью в газете New York Times{311}311
  Susan Hough, «Confusing Patterns with Coincidences», New York Times, April 11, 2009. http://www.nytimes.com/2009/04/12/opinion/12hough.html.


[Закрыть], где раскритиковала как самого Джулиани, так и внимание, которое ему уделялось.

По мнению, высказанному Хоф, успех Джулиани был результатом совпадения. «Все услышали о предсказаниях Джулиани только потому, что оно смогло выплыть на поверхность, – писала она. – Но я знаю массу других [неверных] предсказаний, о которых широкая публика никогда не слышала». Если в мире есть сотни людей, пытающихся обратить внимание на свои прогнозы, и при этом ежегодно происходят сотни землетрясений, то кому-то неминуемо удастся попасть со своим прогнозом в цель.

Теории Джулиани о радоне и лунных циклах неоднократно изучались{312}312
  John Roach, «Can the Moon Cause Earthquakes?» National Geographic News, May 23, 2005. http://news.nationalgeographic.com/news/2005/05/0523_050523_moonquake.html.


[Закрыть], однако, по мнению признанных сейсмологов, данные теории не могут использоваться для достоверного предсказывания землетрясений. Джулиани просто повезло, как везет обезьянке, которой удается напечатать на машинке текст пьесы Шекспира, или осьминогу, успешно предсказавшему результаты Кубка мира по футболу.

Офис Хоф в USGS располагается в тихом уголке университетского кампуса, где количество эвкалиптовых деревьев намного превышает количество находящихся в этом районе студентов. Во время нашей встречи Хоф выглядела немного уставшей от странствий – она только что вернулась из Турции, где изучала систему разломов коры при землетрясениях. Эта женщина с мягкими манерами, темными глазами и вьющимися волосами общается в устало-скептическом тоне. «А какова ваша основная работа?» – озадачила она меня вопросом уже через несколько минут после знакомства.

В какой-то момент во время разговора она взяла со стола небольшой глобус, наподобие тех, что продаются в сувенирных лавках аэропортов, и провела указательным пальцем линию в направлении востока и юго-востока, начав с Японского моря.

«Самые разрушительные землетрясения концентрируются в этом поясе – от южного Китая до Греции, – объяснила Хоф. – Это довольно сложная зона – в ней располагается множество зданий с довольно уязвимой конструкцией. Крупное землетрясение где-нибудь под Тегераном может убить миллион человек».

Фактически почти все самые ужасные землетрясения в современной истории (рис. 5.1) произошли на отмеченном Хоф пути, проходящем через колыбель цивилизации на Ближнем Востоке и некоторые самые густонаселенные регионы на планете, включая Китай и Индию. Эти регионы, часто бедные и перенаселенные, порой просто не имеют возможности подготовиться даже к одной катастрофе в 300 лет. Однако, если землетрясения в них все же происходят, последствия бывают катастрофическими, а количество жертв измеряется сотнями тысяч[76]76
  Землетрясение на Гаити 2010 г. было исключением из этой закономерности с географической точки зрения, но не с тем, какой вклад внесли в огромное количество жертв и серьезные разрушения бедность и нечеткие стандарты и правила строительства. – Прим. авт.


[Закрыть].

Рис. 5.1. Расположение мест, где произошли землетрясения с наибольшим количеством жертв, начиная с 1900 г. Размер кругов соответствует количеству жертв. Источник: USGS

Во время землетрясений погибает больше людей, чем при ураганах{313}313
  Начиная с 1900 г., десять самых смертоносных землетрясений по всему миру погубило примерно 1,6 млн человек, а ураганы – 1,2 млн человек. Matt Rosenberg, «Top 10 Deadliest World Hurricanes Since 1900», About.com. http://geography.about.com/od/physicalgeography/a/deadlyhurricane.htm; «Earthquakes with 1,000 or More Deaths Since 1900», United States Geological Service. ссылка).


[Закрыть], несмотря на то что происходят они значительно реже{314}314
  В данном случае я говорю о восприятии, а не о реальности. В буквальном смысле слова землетрясения происходят значительно чаще, чем ураганы. Каждый год на планете возникает лишь несколько десятков ураганов, а землетрясений – несколько миллионов. Однако в основной массе они достаточно незначительны и не всегда улавливаются без сейсмометра, а ураганы всегда получают свою долю внимания в выпусках новостей.


[Закрыть]. Возможно, это связано с тем, что обычно не удается сделать достаточно точные предсказания их времени и места. Если в наши дни точность предсказания места зарождения урагана в три и более раз выше, чем 25 лет назад, то наука прогнозирования землетрясений почти не развилась с IX в. н. э., когда японцы впервые заявили о возможности предсказывать землетрясения, основываясь на изучении поведения сомов{315}315
  «Legends of Unusual Phenomena Before Earthquakes – Wisdom or Superstition?» in Earthquakes and Animals – From Folk Legends to Science (Hackensack, NJ: World Scientific Publishing, 2005). http://www.worldscibooks.com/etextbook/5382/5382_chap01.pdf.


[Закрыть] (в различные периоды времени сообщалось также о необычном поведении коров, свиней, угрей, крыс, попугаев, чаек, черепах, золотых рыбок и змей в преддверии землетрясений).

Чудаков типа Джулиани до сих пор принимают всерьез, причем не только в итальянских таблоидах{316}316
  Например, работа Джулиани получила довольно положительную рецензию в крупной британской газете Guardian. Dollar, «The Man Who Predicted the Earthquake».


[Закрыть]. Калифорнийский Центр по предсказаниям землетрясений ежегодно получает сотни неожиданных прогнозов землетрясений, большинство из которых, по словам представителя агентства, «описывает странное поведение домашних питомцев, интуицию, ноющие кости тети Агаты или другие таинственные знаки и предзнаменования, которые ученые просто не понимают»{317}317
  Ed Wilson, Don Drysdale, and Carrie Reinsimar, «CEPEC Keeps Eye on Earthquake Predictions», State of California Department of Conservation, October 23, 2009. http://www.consrv.ca.gov/index/news/Pages/CEPECKeepsEyeOnEarthquakePredictions.aspx.


[Закрыть]. При этом некоторые публикации в научной прессе сложно отличить от средневекового японского фольклора. В одной из работ 2010 г.{318}318
  R. A. Grant and T. Halliday, «Predicting the Unpredictable: Evidence of Pre-Seismic Anticipatory Behaviour in the Common Toad», Journal of Zoology 700 (January 25, 2010). http://image.guardian.co.uk/sys-files/Environment/documents/2010/03/30/toads.pdf.


[Закрыть], опубликованной в сравнительно престижном журнале Journal of Zoology, сообщалось о том, что жабы в пруду, расположенном в 80 км от Л’Акуилы, перестали квакать за пять дней до крупного землетрясения{319}319
  Одна очевидная проблема этой работы состоит в том, что поведение жаб куда лучше соотносилось по времени с незначительными толчками в Л’Акуиле, а не с основным землетрясением. Иными словами, если жабы были действительно настолько чувствительны к землетрясениям, то можно предположить, что они скорее реагировали на уже происходившие небольшие толчки, а не «предсказывали» основное землетрясение. Разумеется, улавливать и предварительные толчки, и основное землетрясение вполне под силу и обычным сейсмометрам.


[Закрыть]. Примечательно, что, по мнению авторов, это было достаточным свидетельством того, что жабы способны предсказывать землетрясения.

Именно такие исследования больше всего и огорчают Хоф. «Если оглянуться назад, скажем, в 1970‑е, то можно увидеть, как у людей появлялась какая-то идея, которая вселяла в них оптимизм, но потом, когда проходило лет десять, и этот метод отвергался, – рассказывала она мне. – Через десять лет у вас появлялся очередной новый метод, а еще через десять лет отказывались и от него. Большинство ведущих ученых занимаются поисками Святого Грааля, который, возможно, вообще не существует».

Опровергнуть версии Джулиани, связанные с влиянием Венеры или со способностями жаб, очень легко, но есть ли у нас хоть какой-то другой способ предсказать землетрясение? Что можно сказать о «рое мелких землетрясений» в окрестностях Л’Акуилы перед Большим Ударом? Было ли это простым совпадением? Сейсмологическое сообщество известно своим консерватизмом. Например, оно довольно медленно принимало теорию тектоники плит{320}320
  Per Bak, How Nature Works: The Science of Self-Organized Criticality (New York: Springer, 1999). Kindle edition, location 1357.


[Закрыть] – широко распространенного в настоящее время мнения о том, что основной причиной землетрясений служит смещение континентальных плит Земли. Идея была предложена еще в 1912 г., однако ученые согласились с ней лишь в 1960‑е. Может быть, скепсис Хоф уже превратился в цинизм?

Официальная позиция USGS еще более эмпатична – согласно ей, землетрясения невозможно предсказать. «Ни USGS, ни представителям Калифорнийского института, а также никаким другим ученым никогда не удавалось предсказать значительное землетрясение, – утверждается на сайте организации{321}321
  «FAQs – Earthquake Myths», United States Geological Survey. http://earthquake.usgs.gov/learn/faq/?categoryID=6&faqID=13.


[Закрыть]. – Неизвестно, как это делать, и мы не ожидаем, что будем знать, как это делать, в обозримом будущем».

Действительно ли предсказывать землетрясения невозможно? Эта книга рассказывает о предсказаниях, а не занимается предсказаниями, однако сейчас я хочу выступить с заявлением – я прогнозирую, что в следующем году в Японии будет больше землетрясений, чем в Нью-Джерси. Я также предсказываю, что в какой-то момент в течение следующей сотни лет серьезное землетрясение произойдет где-то в Калифорнии{322}322
  Согласно данным USGS, имеется 95,4 %-ная вероятность землетрясения магнитудой не менее 6,75 балла в 100-километровом радиусе вокруг Сан-Франциско в течение следующих 100 лет и 97,6 %-ная вероятность аналогичного события для Лос-Анджелеса. Вероятность того, что хотя бы один из этих городов столкнется со значительным землетрясением, составляет 99,9 %.


[Закрыть].

Мы вместе с USGS играем в семантические игры. Понятия «предсказание» и «прогноз» по-разному используются в различных областях человеческой деятельности; в некоторых случаях они могут считаться синонимами, а в других между ними проводится четкое различие. Вряд ли найдется отрасль науки, более чувствительная к этому различию, чем сейсмология.

1. Предсказание – это конкретное и детальное заявление о том, когда и где ударит землетрясение: 28 июня в Киото, Япония, произойдет сильное землетрясение.

2. Прогноз же представляет собой вероятностное заявление, обычно рассматривающие возможность события в течение более длительного периода: вероятность землетрясения в Южной Калифорнии в ближайшие 30 лет составляет 60 %.

Официальная позиция USGS состоит в том, что землетрясения невозможно предсказать. Однако их можно спрогнозировать.

Что мы знаем о том, как часто и какими бывают землетрясения

При внимательном изучении сайта USGS вы найдете там множество инструментов, помогающих прогнозировать землетрясения. Один из них позволяет вам ввести широту и долготу для любой точки на территории США, после чего он выдаст вам долгосрочную вероятность землетрясения в ней{323}323
  «2009 Earthquake Probability Mapping», United States Geological Survey. http://geohazards.usgs.gov/eqprob/2009/.


[Закрыть].

Из данных, приведенных в табл. 5.1, можно увидеть, какова вероятность землетрясений в нескольких крупных городах США, по данным USGS. Мы знаем, что Калифорния сейсмически активна; по расчетам USGS, землетрясение с магнитудой 6,8 балла или выше будет происходить в районе Сан-Франциско примерно каждые 35 лет. Многие также знают, что множество землетрясений происходило и на Аляске – в 1964 г. в районе Анкориджа произошло второе по величине из известных нам землетрясений с магнитудой 9,4 балла.

Таблица 5.1. Частота сильных (магнитуда ≥ 6,75 балла) землетрясений в пределах 80-километрового радиуса от некоторых городов США

Но доводилось ли вам слышать о Чарльстоне, штат Южная Каролина? Это тоже сейсмически активная зона; в 1886 г. там произошло землетрясение магнитудой 7,3 балла. USGS считает, что в этом районе крупное землетрясение будет происходить примерно 1 раз в 600 лет. Если же вы живете в Сиэтле, то вам стоит подготовить план действий на случай землетрясения; по мнению USGS, опасность землетрясения в нем выше, чем во многих частях Калифорнии. Возможно, такой план не потребуется жителям Денвера, находящегося на безопасном расстоянии от границ континентов.

На сайте USGS можно найти довольно много конкретной и удобной для анализа информации. Это может показаться странным для организации, утверждающей невозможность предсказания землетрясений. Однако прогнозы USGS основаны на широко используемом сейсмологическом инструменте, именуемом законом Гутенберга – Рихтера. Теория, созданная Чарльзом Рихтером и его коллегой из Калифорнийского технологического института Бено Гутенбергом в 1944 г., основана на эмпирической статистике землетрясений. Согласно ей, существует сравнительно простая связь между магнитудой землетрясения и частотой его возникновения.

Сравнив частоту землетрясений с их магнитудами, можно обнаружить, что количество землетрясений снижается по мере роста магнитуды. Если катастрофических землетрясений довольно мало, то незначительных землетрясений – буквально миллионы: ежегодно в мире происходит примерно 1,3 млн землетрясений с магнитудой от 2,0 до 2,9 балла{324}324
  «Earthquake Facts and Statistics», United States Geological Survey. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/year/eqstats.php.


[Закрыть]. Большинство из них остается незамеченными, как людьми, так и сейсмометрами{325}325
  Исключения представляют такие зажиточные регионы с высокой частотой землетрясений, как Калифорния, Япония и Италия, где сейсмометры в наши дни можно увидеть чуть ли не на каждом углу.


[Закрыть]. Однако в наши дни приборы улавливают почти все землетрясения с магнитудой 4,5 балла и выше (хотя не всегда точно оценивают их местоположение). На рис. 5.2а показана экспоненциальная зависимость частоты землетрясений от их магнитуды, основанная на фактической статистике землетрясений с января 1964 г.{326}326
  Отметкой 1964 обозначен период, начиная с которого значительно улучшился процесс фиксации землетрясений среднего масштаба.


[Закрыть] по март 2012 г.{327}327
  «Composite Earthquake Catalog», Advanced National Seismic System, Northern California Earthquake Data Center. http://quake.geo.berkeley.edu/cnss/.


[Закрыть].

Рис. 5.2а. Зависимость частоты землетрясений в год от их магнитуды по всему миру, январь 1964 г. – март 2012 г.

Однако если немного изменить этот график, то можно выявить потрясающую закономерность. На графике, приведенном на рис. 5.2б, по вертикальной оси показана частота землетрясений с различными магнитудами в логарифмическом масштабе[77]77
  Стоит вспомнить, что шкала магнитуды уже является логарифмической, поэтому с технической точки зрения это двойная логарифмическая шкала. – Прим. авт.


[Закрыть]. Теперь линия на графике становится почти ровной. Подобный вид графика характерен для так называемого степенного распределения, и именно эту связь удалось установить Рихтеру и Гутенбергу.

Рис. 5.2б. Зависимость частоты землетрясений в год от их магнитуды по всему миру, январь 1964 г. – март 2012 г.; логарифмическая шкала

Данные, соответствующие этому распределению, обладают очень полезным свойством – вы можете спрогнозировать некоторое количество масштабных явлений на основе менее значительных, и наоборот. Что касается землетрясений, то оказалось, что при каждом повышении магнитуды на один пункт частота землетрясений снижается примерно в 10 раз. Например, землетрясения с магнитудой 6 баллов возникают в десять раз чаще, чем с магнитудой 7 баллов, и в 100 раз чаще, чем с магнитудой 8 баллов.

Более того, соответствие закону Гутенберга – Рихтера наблюдается как в отдельных регионах, так и по всей планете. Предположим, к примеру, что мы хотим составить прогноз землетрясений для иранской столицы Тегерана. К счастью, с момента начала сейсмологических замеров в этом регионе не было никаких катастрофических землетрясений. Однако за период между 1960 и 2009 гг. в окрестности города произошло около 15 землетрясений с магнитудой от 5,0 до 5,9 балла{328}328
  В области размером в 3° широты на 3° долготы, в центре которой находится Тегеран.


[Закрыть]. Иными словами, в среднем одно подобное землетрясение происходит раз в три года. Согласно выводам Гутенберга и Рихтера, это значит, что в Тегеране примерно раз в 30 лет может произойти землетрясение с магнитудой, величина которой находится между значениями 6,0 и 6,9 балла.

Также из этого следует, что раз в 300 лет в районе Тегерана может произойти землетрясение с магнитудой от 7 баллов. Именно такого землетрясения боится Сьюзен Хоф. Землетрясение магнитудой 7 баллов на Гаити, случившееся в 2010 г. и погубившее 316 тыс. человек{329}329
  «Largest and Deadliest Earthquakes by Year: 1990–2011», United States Geological Survey. http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/year/byyear.php.


[Закрыть], продемонстрировало апокалиптические последствия подобных событий для развивающегося мира. Многие из проблем Ирана аналогичны проблемам Гаити – бедность, низкий контроль над соблюдением строительных норм, политическая коррупция{330}330
  «Corruption Perceptions Index 2011», Transparency.org. http://cpi.transparency.org/cpi2011/.


[Закрыть], – однако плотность населения в Иране значительно выше. По расчетам USGS, с учетом показателей общей смертности в стране, в случае катастрофического подземного толчка может погибнуть от 15 до 30 % населения Тегерана{331}331
  Kishor Jaiswal and David Wald, «An Empirical Model for Global Earthquake Fatality Estimation», Earthquake Spectra 26, no. 4 (November 2010). http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/pager/prodandref/Jaiswal_&_Wald_(2010)_Empirical_Fatality_Model.pdf.


[Закрыть]. Поскольку в ареале Тегерана живет около 13 млн человек, количество жертв может составить от 2 до 3 млн.

Из того факта, что частота землетрясений и их магнитуда подчиняются закону Гутенберга – Рихтера, вовсе не следует, что мы можем узнать, когда именно произойдет землетрясение (также не следует, что в Тегеране «неминуемо» случится землетрясение, если только другое землетрясение не произошло там совсем недавно). У таких стран, как Иран и Гаити, нет возможности реализовывать планы действий в отношении события, происходящего раз в 300 лет. Прогнозы землетрясений, созданные на основе закона Гутенберга – Рихтера, дают лишь общее руководство по оценке степени угрозы в том или ином регионе. Прогнозы погоды, основанные лишь на исторической статистике (в марте в Лондоне дождь идет 35 % времени), не всегда превращаются в применимые на практике знания (брать ли мне с собой зонт или нет?). В геологии временны́е срезы охватывают века или даже тысячелетия; а срок человеческой жизни измеряется не секундами, а годами.