為啥會地震,破壞力怎麼形成,住在高層還是底層生存機會更大?

2020-12-19 時空通訊

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有人糾結,地震來臨時,住在高層還是底層生存機會更大?這個話題很有意思,但時空通訊思考良久,似乎是一個隨機選擇題,很難有標準答案。要理解這個問題,我們首先簡單了解一下地震的成因和破壞機制。

為什麼會有地震?

我們知道,地球每時每刻都在不停的自轉,而地球結構由大氣圈、水圈、巖石圈、地幔層、地核組成,由於地球自轉,這些不同結構就會有各自的運動,導致地球板塊發生移動和碰撞,有時板塊還會斷裂,地幔衝破地殼薄弱處發生火山爆發,這些地質事件導致的能量釋放就是地震。

地震傳播方式和破壞力主要是三種波。

地震導致人員傷亡最多的就是房屋倒塌和地裂山崩,這些都是地震能量釋放的結果。地震能量釋放的形式是地震波,而地震波有三種方式,即縱波、橫波和面波。

縱波又稱P波,體現為上下顛簸震動,震波比橫波傳播速度快,每秒為5.5~7km,因此是最早到達地面的地震波;橫波又稱S波,振動方向與波傳播方向垂直,傳播速度稍慢,每秒為3.2~4km,在縱波之後緊隨而來,表現為來回晃動搖擺。

面波又稱L波,是P波與S波在地表相遇後產生的混合波,是滯後於前面兩種波最後來到的,L波波長很長,振幅強,像水波浪一樣沿著地表傳播,是造成建築破壞的主要因素。

雖然三種波有一個時間差,但對於逃生幾乎沒用。

前面說的P波、S波、L波由於傳播速度和生成機制不同,因此到達地表形成破壞力有先有後,但這種先後是非常短暫的,根本無法利用時間差來逃生。

按縱波最高速度每秒7千米、橫波每秒4千米計算,如果震源深度在30km,縱波傳到地面要4.3秒,橫波要7.5秒,看起來似乎有3秒的時間差,但縱波並不是只上下顛簸一次就停住了,而是要顛簸多次,時間從幾秒到十幾秒,這個時候橫波早就接踵而來了,隨之而來的就是面波。如果震源在100km以上深處,這種時間差或許有點作用。

衡量地震破壞力大小有兩個指標是地震震級和地震烈度。

地震的等級:

我們都知道,地震最重要指標是震級,震級最先由美國地震學家裡克特在1935年提出,最早規定是距震中100km處,以「標準地震儀」所記錄測算得出;後來發展到遠方各種監測方法都可以換算得出震級。這種震級被人們稱為「芮氏規模」。

據歷史資料記載,在近2000年時間裡,人類記錄到的最大震級為8.9級,沒有超過這個震級的更大地震。震級是衡量地震釋放能量大小的指標,根據震級不同,人們把地震分為超微震、微震、弱震(或稱小震)、強震(或稱中震)和大地震等5個檔次。

小於3級地震不易被人察覺,現在最小的地震是通過精密儀器監測到的,為-3級;3~4.5級地震能夠察覺,屬於有感地震,但極少造成破壞。前兩個範圍的地震屬於弱震,中強震是指大於4.5級小於6級的地震,大於6級的地震叫強震,8級及其以上地震叫巨大地震。

震級表示的是地震釋放的能量。

地球上每天都要發生上萬次地震,每年發生500多萬次地震,但絕大多數都屬於弱震以下,造成破壞的強震每年只有十幾二十次,造成特大災害的地震一般只有1~2次。

地震造成的破壞,隨著震級提高而增大,但破壞力的大小與震源深淺和震中距離遠近有密切關係。一般來說,震源越淺、距離震中越近破壞程度越大,反之越小。強烈地震釋放的能量巨大,每一等級之間能量是以指數上升的,每增加一級的地震,釋放能量疊加增大約31~32倍(見上表)。

一次芮氏7級地震,相當於48萬噸TNT的威力,也就是約37顆廣島原子彈同時爆炸威力;而到了8級地震,就相當於1100多顆廣島原子彈爆炸威力;到了9級地震,就相當36000多顆廣島原子彈威力。

地震烈度是地震實際破壞力大小的度標。

震源越淺,震中越近,烈度越大,破壞力越大。就像8級地震相當1100多個廣島原子彈爆炸,在爆炸中心一切蕩然無存化為灰燼,附近幾十公裡受到的破壞也會很大,但如果這種爆炸在幾百公裡深處爆發,或者距離很遠,比如廣島原子彈爆炸,中國就幾乎感覺不到破壞力了。

這就是烈度,地震的實際破壞力。一般來說,震源越淺,烈度越大,破壞力也越大,但傳播的距離就相對越近;而震源越深,烈度越小,破壞力也相應減小,但影響波及範圍越寬廣。

烈度分級有兩種,一種是日本分級,分為8級,將無感定為0度,有感分為1~7度;西方基本使用麥加利烈度表,分為12個等級,我國也參照12級劃分烈度。麥加利烈度表表述為:3度以下只有輕微感覺;4~7度有感覺,並隨著烈度增大破壞力顯現;8~11度隨著烈度升級,破壞力越來越大;12級山崩地裂,建築盡毀。

現在來說說地震來了,是住在高層好還是底層好的問題。

大家看了上面關於地震的成因和破壞原理,肯定還是對住高層底層這個問題丈二和尚摸不著頭腦吧?其實我也和各位一樣,對這個問題很難說清楚,也很難把握。

最好的辦法當然是不要發生地震,或者發生一些無感小感地震,這樣,無論住在高層還是底層都無所謂了;其次要住在足夠牢固的抗震房裡,能夠抵禦一定烈度的地震,這也無關乎高層底層問題。

如果住在一個豆腐渣工程房屋裡,沒有地震也會倒塌,住在高層或底層又有什麼區別呢?因此最好是不發生地震,儘量在自古以來沒有地震或者極少地震地區居住,儘量避開可能滑坡的山邊水邊居住,這樣至少能夠保幾代免受地震之苦;還有買房建房儘量要選擇和保證房屋質量和堅固,這樣地震來了才更有安全保障。

因此地震來了,關鍵還是房子能否能夠扛住第一波打擊。

地震來了,人在上下顛簸左右搖晃環境,就像曾坐在一輛高速行駛在曲裡八拐盤山路上的敞篷汽車,人們站在車廂裡,站都站不穩,是很難逃生的。因此只有房子足夠堅固能夠挨過第一波縱波、橫波、面波的打擊後,有一個短暫的停留,這時要立即抓住機會逃生,躲過第二波餘震的打擊來臨。

這個時候住底層就有一定的時間優勢,可以快速逃生。但住高層的優勢是,地震中房子垮塌了,只要還活著,被埋的可能性比底層要小些,更容易被救援。前提還是房子足夠堅固,地震烈度較小。如果房子是豆腐渣,且地震烈度夠大,在地震的第一波打擊中,房子全部被摧毀,縱有天大本事,也難逃厄運。

如果遇到8級以上巨大地震,而又在震中附近,震源又淺,住在哪一層都難逃厄運,但從被搜救的角度來說,住在上層機會會多一些。

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