20भूकंप

26 दिसंबर 2004 की सुबह, इंडोनेशिया में सुमात्रा के उत्तर-पश्चिमी सिरे के पास समुद्र के नीचे, चट्टानें एक भ्रंश के साथ टूट गईं: यह अब तक मापे गए सबसे बड़े भूकंपों में से एक था। सुमात्रा के पास के तट पर समुद्र $51\,\mathrm{m}$ तक ऊँची लहरों में उठा, जो ज़मीन के अंदर $5\,\mathrm{km}$ तक बह गईं। अगले घंटों में लहरों ने हिंद महासागर पार किया और पंद्रह देशों के तटों से टकराईं, अफ़्रीका तक। लगभग 230 000 लोग मारे गए। उस समय हिंद महासागर में कोई चेतावनी प्रणाली नहीं थी।

चट्टानें कैसे टूटती हैं? वैज्ञानिक कुछ ही मिनटों में कैसे पता कर लेते हैं कि भूकंप कहाँ आया और कितना बड़ा था? और घंटों बाद समुद्र उन तटों पर क्यों उठा जहाँ किसी ने कुछ भी महसूस नहीं किया था?

पहले से ज्ञात

भूकंप ज़मीन का अचानक काँपना है, जो ज़मीन के बहुत नीचे चट्टानों के टूटने और फिसलने से होता है (अध्याय 8)। पृथ्वी का बाहरी कवच प्लेटों से बना है, और 92 % बड़े भूकंप किसी प्लेट सीमा से $300\,\mathrm{km}$ से कम दूरी पर आते हैं (अध्याय 18)। जब भूकंप आता है, तो पूरी पृथ्वी की चट्टानों में से तरंगें गुज़रती हैं: एक तेज़ प्रकार की (P तरंगें) और एक धीमे प्रकार की (S तरंगें); उनका समय मापकर वैज्ञानिकों ने क्रोड की खोज की (अध्याय 16)।

20.1 टूटती चट्टानें

प्लेटें साल में कुछ सेंटीमीटर चलती हैं, पर उनके किनारे खुरदुरे होते हैं: वे आपस में चिपके रहते हैं जबकि प्लेटों का बाकी हिस्सा चलता रहता है। किनारे के पास की चट्टानें थोड़ी मुड़ती हैं, उस पटरी की तरह जिसे तुम दोनों सिरों से दबाते हो, और ऊर्जा जमा करती हैं। जब धक्का आख़िरकार घर्षण पर भारी पड़ता है, तो चट्टानें एक साथ छूटकर फिसल जाती हैं: वह अचानक फिसलन ही भूकंप है।

परिभाषा 20.1 (भ्रंश)

भ्रंश चट्टानों में एक दरार है जिसके साथ-साथ दोनों ओर के खंड एक-दूसरे के सापेक्ष खिसके हैं। भूकंप के दौरान खंड भ्रंश के साथ-साथ अचानक फिसलते हैं; भ्रंश और फिसलन जितने बड़े, भूकंप उतना ही बड़ा।

प्लेट सीमा बहुत-से भ्रंशों से बनी होती है, और दुनिया के ज़्यादातर भूकंप उन्हीं पर आते हैं। पर भ्रंश प्लेटों के अंदर भी होते हैं, और उनमें से कुछ भी टूट सकते हैं। जब कोई बड़ा भ्रंश सतह के पास टूटता है, तो फिसलन ज़मीन पर दिख सकती है: किसी खेत में एक सीढ़ी-सा उभार, दो हिस्सों में कटी सड़क, एक तरफ़ खिसकी बाड़ या पेड़ों की कतार।

परिभाषा 20.2 (भूकंप-मूल और अधिकेंद्र)

किसी भूकंप का भूकंप-मूल ज़मीन के नीचे, भ्रंश पर, वह जगह है जहाँ फिसलन शुरू होती है। अधिकेंद्र पृथ्वी की सतह पर भूकंप-मूल के ठीक ऊपर वाला बिंदु है।

भूकंप-मूल अक्सर कुछ किलोमीटर से लेकर कुछ दसियों किलोमीटर तक गहरा होता है। 1976 और 2025 के बीच दर्ज परिमाण 6 या उससे ज़्यादा के 7 031 भूकंपों में से 5 561 — 79 % — का भूकंप-मूल $70\,\mathrm{km}$ से कम गहराई पर था। पर 483 भूकंप $300\,\mathrm{km}$ से ज़्यादा गहराई पर शुरू हुए, और सबसे गहरा $688\,\mathrm{km}$ नीचे: ये गहरे भूकंप वहाँ आते हैं जहाँ एक प्लेट दूसरी के नीचे धँसती है, धँसती प्लेट के अंदर।

बड़ा भूकंप शायद ही कभी अकेला आता है। अक्सर उसके बाद उसी जगह पर छोटे भूकंप आते हैं, पश्च-आघात, हफ़्तों, महीनों और यहाँ तक कि वर्षों तक। कभी-कभी उससे पहले छोटे भूकंप आते हैं, पर बड़ा भूकंप आ जाने तक कोई नहीं बता सकता कि वे चेतावनियाँ थीं: वैज्ञानिक भूकंपों की भविष्यवाणी नहीं कर सकते। वे केवल यह बता सकते हैं कि कौन-से भ्रंश किसी दिन फिर टूटेंगे, और लोगों को तैयार होने में मदद कर सकते हैं।

20.2 भूकंप को दर्ज करना

परिभाषा 20.3 (भूकंपमापी और भूकंपलेख)

भूकंपमापी एक उपकरण है जो ज़मीन के काँपने को दर्ज करता है। उसका रिकॉर्ड, समय के सापेक्ष बनी एक लहरदार रेखा, भूकंपलेख है।

भूकंपमापी का विचार सरल है। एक ढाँचा ज़मीन से मज़बूती से जुड़ा है; उससे एक स्प्रिंग पर एक भारी वज़न लटका है। जब ज़मीन काँपती है, तो ढाँचा उसके साथ काँपता है, पर भारी वज़न, जिसे केवल उसकी स्प्रिंग थामे है, लगभग स्थिर रहता है। उपकरण स्थिर वज़न के सापेक्ष ढाँचे की गति दर्ज करता है: यही ज़मीन की गति है। नीचे के चित्र में द्रव्यमान से जुड़ी एक क़लम उसे घूमते ड्रम पर लिपटे काग़ज़ पर बनाती है।

भूकंप कितनी दूर था?

भूकंपलेख “ज़मीन काँपी” से ज़्यादा बताता है। तेज़ तरंगें हमेशा पहले पहुँचती हैं और धीमी बाद में। भूकंप-मूल के पास वे लगभग साथ-साथ पहुँचती हैं; दूर, धीमी तरंगें और ज़्यादा पीछे छूटती जाती हैं, ठीक वैसे ही जैसे तूफ़ान के दौरान, तूफ़ान दूर हो तो गरज बिजली की चमक से ज़्यादा पीछे रह जाती है। इसलिए दोनों के पहुँचने के बीच की देरी भूकंप की दूरी बताती है।

देरी के हर सेकंड के लिए कितने किलोमीटर? यह इस पर निर्भर करता है कि दोनों तरंगें जिन चट्टानों को पार करती हैं, उनमें उनकी चाल कितनी है। पृथ्वी के संदर्भ मॉडल की चालों से (अध्याय 16), देरी का हर सेकंड ऊपरी भूपर्पटी में लगभग $7\,\mathrm{km}$ और निचली भूपर्पटी में $9\,\mathrm{km}$ दर्शाता है। इस अध्याय के अभ्यासों में हम हर सेकंड के लिए $8\,\mathrm{km}$ का गोल मान लेते हैं।

विधि 20.4 (तीन स्टेशनों से अधिकेंद्र ढूँढना)

1. हर स्टेशन के भूकंपलेख पर तेज़ तरंगों के पहुँचने और धीमी तरंगों के पहुँचने के बीच की देरी पढ़ो।
2. हर देरी को दूरी में बदलो (यहाँ: सेकंड में देरी का $8 \times$, किलोमीटर में)।
3. मानचित्र पर हर स्टेशन के चारों ओर एक वृत्त बनाओ जिसकी त्रिज्या उसकी दूरी हो। अधिकेंद्र हर वृत्त पर कहीं न कहीं है।
4. दो वृत्तों से आमतौर पर दो संभावित बिंदु मिलते हैं; तीसरा वृत्त उनमें से केवल एक से गुज़रता है: वही अधिकेंद्र है।

उदाहरण 20.5 (तीन वृत्त)

तीन स्टेशन एक ही भूकंप दर्ज करते हैं। देरियाँ स्टेशन M1 पर $10\,\mathrm{s}$, M2 पर $11.25\,\mathrm{s}$ और M3 पर $9.75\,\mathrm{s}$ हैं। दूरियाँ $8 \times 10 = 80\,\mathrm{km}$, $8 \times 11.25 = 90\,\mathrm{km}$ और $8 \times 9.75 = 78\,\mathrm{km}$ हैं। नीचे बने तीनों वृत्त एक ही बिंदु पर मिलते हैं: अधिकेंद्र।

20.3 कितना बड़ा? परिमाण और तीव्रता

दो अलग-अलग संख्याएँ भूकंप का वर्णन करती हैं, और उन्हें अक्सर आपस में मिला दिया जाता है।

परिभाषा 20.6 (परिमाण)

किसी भूकंप का परिमाण उसका आकार मापता है: स्रोत पर निकली ऊर्जा। इसे भूकंपलेखों से निकाला जाता है। हर भूकंप का एक ही परिमाण होता है, जिसे एक दशमलव स्थान के साथ लिखा जाता है, जैसे 6.3 या 9.1।

परिभाषा 20.7 (तीव्रता)

किसी जगह पर भूकंप की तीव्रता बताती है कि वहाँ ज़मीन कितनी ज़ोर से काँपी, लोगों ने जो महसूस किया और जो नुकसान देखा, उसके आधार पर। इसे रोमन अंकों में लिखा जाता है, I (महसूस नहीं हुआ) से XII (पूरा विनाश) तक। एक भूकंप की बहुत-सी तीव्रताएँ होती हैं: हर जगह एक अलग तीव्रता।

परिमाण का पैमाना तेज़ी से चढ़ता है। परिमाण में 1 का हर क़दम भूकंपलेख पर लगभग 10 गुना बड़ी तरंगें और लगभग 32 गुना ज़्यादा निकली ऊर्जा दर्शाता है। परिमाण 8 का भूकंप परिमाण 6 वाले से लगभग $32 \times 32 \approx 1000$ गुना ज़्यादा ऊर्जा छोड़ता है।

विधि 20.8 (दो परिमाणों की तुलना)

दो भूकंपों की ऊर्जा की तुलना करने के लिए, उनके परिमाणों के बीच पूरे क़दम गिनो, और हर क़दम के लिए एक बार 32 से गुणा करो: 1 क़दम, 32 गुना; 2 क़दम, लगभग 1000 गुना; 3 क़दम, लगभग 32 000 गुना।

उदाहरण 20.9 (परिमाण 9 और परिमाण 7)

2004 के सुमात्रा के पास वाले भूकंप का परिमाण 9.1 था। परिमाण 7.1 का भूकंप दो क़दम छोटा है: उसने लगभग $32 \times 32 = 1024$, यानी लगभग 1000 गुना, कम ऊर्जा छोड़ी।

अब तक मापे गए सबसे बड़े भूकंप सभी वहाँ आए जहाँ एक प्लेट दूसरी के नीचे धँसती है: 22 मई 1960 को चिली में परिमाण 9.5, 1964 में अलास्का में 9.2, 2004 में सुमात्रा के पास 9.1 और 11 मार्च 2011 को जापान के तट के पास 9.1। बड़े भूकंप दुर्लभ हैं, और जितने बड़े, उतने दुर्लभ, जैसा आलेख दिखाता है: परिमाण में हर क़दम ऊपर, लगभग दस गुना कम।

तीव्रता के पैमाने का कोई सूत्र नहीं है: यह इस बात की सूची है कि क्या होता है। तालिका इसे संक्षेप में देती है।

तीव्रता आमतौर पर अधिकेंद्र के पास सबसे ज़्यादा होती है, और दूरी के साथ घटती है। पर यह ज़मीन पर भी निर्भर करती है: ठोस चट्टान सबसे कम काँपती है, नरम कीचड़ सबसे ज़्यादा। नरम ज़मीन पर बसा कोई शहर उस दूसरे शहर से ज़्यादा ज़ोर से हिल सकता है जो अधिकेंद्र के ज़्यादा पास है पर चट्टान पर बसा है।

20.4 सुनामी

परिभाषा 20.10 (सुनामी)

सुनामी समुद्र की लहरों की एक श्रृंखला है जो समुद्र की तली की अचानक गति से पैदा होती है — आमतौर पर समुद्र के नीचे के भूकंप से, कभी-कभी किसी उद्गार से — और जो पूरे महासागर पार करके तटों को डुबो सकती है।

जब समुद्र के नीचे कोई भ्रंश टूटता है, तो समुद्र की तली अचानक ऊपर या नीचे खिसकती है, और अपने ऊपर के पानी के पूरे स्तंभ को उठा देती है या नीचे कर देती है। पानी लहरों में फैल जाता है। खुले गहरे महासागर में सुनामी हैरान करती है: वह शायद ही कभी एक मीटर से ज़्यादा ऊँची होती है, और जहाज़ों को पता भी नहीं चलता कि वह उनके नीचे से गुज़री। पर वह तेज़ होती है: $800\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ से ज़्यादा, जेट विमान जितनी तेज़। तट के पास उथले पानी में पहुँचने पर वह धीमी होकर 30 या $50\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ पर आ जाती है — अब भी किसी के दौड़ने से तेज़ — और ऊँची होती जाती है। ज़्यादातर सुनामी तट पर $3\,\mathrm{m}$ से कम ऊँची होती हैं; सबसे बड़ी $30\,\mathrm{m}$ पार कर जाती हैं। पहली लहर हमेशा सबसे बड़ी नहीं होती, और लहरें घंटों तक आती रह सकती हैं।

उदाहरण 20.11 (सुमात्रा से श्रीलंका तक)

श्रीलंका का सबसे बड़ा शहर कोलंबो 2004 के भूकंप के अधिकेंद्र से लगभग $1830\,\mathrm{km}$ दूर है। $800\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ पर सुनामी यह दूरी $1830 \div 800 \approx 2.3$ घंटे में तय करती है, यानी लगभग 2 घंटे 17 मिनट में। श्रीलंका में किसी ने भूकंप महसूस नहीं किया: लहर बिना किसी चेतावनी के आई, सिवाय ख़ुद समुद्र के।

टिप्पणी 20.12 (समुद्र की दी हुई चेतावनी)

तट पर तीन संकेत सुनामी की सूचना दे सकते हैं: एक तेज़ या लंबा भूकंप; समुद्र का अजीब बर्ताव — अचानक बाढ़, या पानी का तट से बहुत दूर तक पीछे हट जाना, जिससे बहुत नीचे भाटे की तरह समुद्र की तली दिखने लगे; या महासागर से आती तेज़ गर्जना। काँपने के दौरान, जैसा तुमने सीखा है वैसे अपना बचाव करो (झुको, ढको, पकड़े रहो)। फिर किसी आधिकारिक चेतावनी का इंतज़ार मत करो: तुरंत जितना ऊँचा, या ज़मीन के अंदर जितना दूर, जा सको, जाओ। पास के भूकंप से उठी सुनामी कुछ ही मिनटों में पहुँच सकती है।

20.5 अभ्यास

अभ्यास 20.1 ★

हर शब्द को उसके अर्थ से मिलाओ: भ्रंश; भूकंप-मूल; अधिकेंद्र; भूकंपमापी; परिमाण; तीव्रता। (क) ज़मीन के नीचे वह जगह जहाँ फिसलन शुरू होती है। (ख) किसी एक जगह पर ज़मीन कितनी ज़ोर से काँपी। (ग) चट्टानों में एक दरार जिसके साथ-साथ दोनों ओर के हिस्से खिसके हैं। (घ) भूकंप-मूल के ऊपर सतह पर का बिंदु। (ङ) भूकंप का आकार, हर भूकंप के लिए एक संख्या। (च) एक उपकरण जो ज़मीन के काँपने को दर्ज करता है।

हल

हल — अभ्यास 20.1.

(क) भूकंप-मूल; (ख) तीव्रता; (ग) भ्रंश; (घ) अधिकेंद्र; (ङ) परिमाण; (च) भूकंपमापी।

अभ्यास 20.2 ★

किसी भूकंप का भूकंप-मूल एक गाँव के ठीक $30\,\mathrm{km}$ नीचे है। (क) अधिकेंद्र कहाँ है? (ख) गाँव भूकंप-मूल से कितनी दूर है? (ग) एक दूसरा गाँव अधिकेंद्र से $40\,\mathrm{km}$ दूर है। क्या वहाँ तीव्रता आमतौर पर पहले गाँव से ज़्यादा होगी या कम? क्यों?

हल

हल — अभ्यास 20.2.

(क) गाँव पर ही: अधिकेंद्र सतह का वह बिंदु है जो भूकंप-मूल के ठीक ऊपर है। (ख) $30\,\mathrm{km}$, सीधे नीचे। (ग) आमतौर पर कम: दूरी के साथ काँपना कमज़ोर पड़ता है। (यह ज़मीन पर भी निर्भर करता है: नरम कीचड़ पर दूसरा गाँव फिर भी ज़ोर से काँप सकता है।)

अभ्यास 20.3 ★

परिमाण या तीव्रता? (क) “भूकंप 6.8 मापा गया।” (ख) “हमारी गली में सारे बर्तन गिर गए और एक चिमनी टूट गई।” (ग) “शहर में यह VI था और पहाड़ियों के गाँवों में IV।” (घ) “इसने पिछले साल वाले से 32 गुना ज़्यादा ऊर्जा छोड़ी।”

हल

हल — अभ्यास 20.3.

(क) परिमाण (एक दशमलव स्थान वाली संख्या)। (ख) तीव्रता (एक जगह पर जो दिखा)। (ग) तीव्रता (रोमन अंक, दो जगहों पर अलग)। (घ) परिमाण: छोड़ी गई ऊर्जा, परिमाण का एक क़दम ज़्यादा।

अभ्यास 20.4 ★

सही या ग़लत? ग़लत वाक्यों को सुधारो। (क) वैज्ञानिक एक हफ़्ता पहले बता सकते हैं कि भूकंप कब आएगा। (ख) खुले महासागर में सुनामी पानी की एक विशाल दीवार होती है। (ग) एक भूकंप का एक ही परिमाण पर बहुत-सी तीव्रताएँ होती हैं। (घ) ज़्यादातर बड़े भूकंप प्लेट सीमाओं के पास आते हैं।

हल

हल — अभ्यास 20.4.

(क) ग़लत: वैज्ञानिक भूकंपों की भविष्यवाणी नहीं कर सकते; वे केवल यह जानते हैं कि कौन-से भ्रंश किसी दिन फिर टूटेंगे। (ख) ग़लत: खुले महासागर में सुनामी शायद ही कभी एक मीटर से ज़्यादा ऊँची होती है; वह तट के पास ऊँची होती है। (ग) सही। (घ) सही: परिमाण 6 या उससे ज़्यादा के 92 % भूकंप किसी प्लेट सीमा से $300\,\mathrm{km}$ से कम दूरी पर आते हैं।

अभ्यास 20.5 ★★

प्रति वर्ष भूकंपों वाले आलेख का उपयोग करो। (क) एक वर्ष में परिमाण 6 से 6.9 के लगभग कितने भूकंप आते हैं? और परिमाण 7 से 7.9 के? (ख) दूसरे वाले पहले वालों से कितने गुना कम हैं? (ग) 7 और उससे ऊपर के तीनों दंडों को जोड़ो: एक वर्ष में परिमाण 7 या उससे ज़्यादा के लगभग कितने भूकंप आते हैं? (घ) आलेख परिमाण 9 या उससे ज़्यादा के लिए प्रति वर्ष 0.04 बताता है। 50 वर्षों में यह कितने हुए?

हल

हल — अभ्यास 20.5.

(क) परिमाण 6 से 6.9 के लगभग 127 प्रति वर्ष; परिमाण 7 से 7.9 के लगभग 13। (ख) $126.7 \div 13.12 \approx 9.7$: लगभग 10 गुना कम। (ग) $13.12 + 0.76 + 0.04 = 13.92$: लगभग 14 प्रति वर्ष। (घ) $0.04 \times 50 = 2$: 50 वर्षों में दो (सुमात्रा 2004 और जापान 2011)।

अभ्यास 20.6 ★★

परिमाणों की तुलना वाली विधि का उपयोग करो। (क) परिमाण 7 का भूकंप परिमाण 6 वाले से कितने गुना ज़्यादा ऊर्जा छोड़ता है? (ख) और परिमाण 8 वाला परिमाण 6 वाले से? (ग) उसी दूरी पर, परिमाण 6 और 8 के बीच, भूकंपलेख पर तरंगें कितने गुना बड़ी होती हैं?

हल

हल — अभ्यास 20.6.

(क) एक क़दम: 32 गुना। (ख) दो क़दम: $32 \times 32 = 1024$, लगभग 1000 गुना। (ग) हर क़दम तरंगों को 10 गुना बड़ा करता है: $10 \times 10 = 100$ गुना बड़ी।

अभ्यास 20.7 ★★

तेज़ और धीमी तरंगों के बीच देरी के हर सेकंड के लिए $8\,\mathrm{km}$ लो। (क) एक स्टेशन $5\,\mathrm{s}$ की देरी दर्ज करता है। भूकंप कितनी दूर था? (ख) दूसरा स्टेशन $25\,\mathrm{s}$ दर्ज करता है। (ग) एक भूकंप किसी स्टेशन से $120\,\mathrm{km}$ दूर आया: वह स्टेशन कितनी देरी पढ़ेगा? (घ) अकेला एक स्टेशन यह क्यों नहीं बता सकता कि अधिकेंद्र कहाँ है?

हल

हल — अभ्यास 20.7.

(क) $8 \times 5 = 40\,\mathrm{km}$। (ख) $8 \times 25 = 200\,\mathrm{km}$। (ग) $120 \div 8 = 15\,\mathrm{s}$। (घ) एक स्टेशन केवल दूरी देता है, दिशा नहीं: उस दूरी वाले सारे बिंदु स्टेशन के चारों ओर एक वृत्त बनाते हैं, और अधिकेंद्र उस पर कहीं भी हो सकता है।

अभ्यास 20.8 ★★

तीव्रता वाली तालिका का उपयोग करो। हर रिपोर्ट के लिए तीव्रता बताओ। (क) “लगभग सबको महसूस हुआ; हम जाग गए और दो गिलास टूट गए।” (ख) “केवल ऊपर की मंज़िल पर आराम कर रही मेरी दादी को महसूस हुआ; लैंप झूल गया।” (ग) “दीवारें और चिमनियाँ गिर गईं; कई घर आंशिक रूप से ढह गए।” (घ) एक ही भूकंप से रिपोर्ट (क) और (ग) मिलीं। समझाओ कि यह कैसे संभव है।

हल

हल — अभ्यास 20.8.

(क) V। (ख) II। (ग) VIII। (घ) तीव्रता जगह-जगह बदलती है: रिपोर्ट (ग) अधिकेंद्र के पास की, या नरम ज़मीन पर बसी किसी जगह से आई है; रिपोर्ट (क) ज़्यादा दूर की, या ठोस चट्टान पर बसी किसी जगह से। भूकंप का फिर भी केवल एक ही परिमाण है।

अभ्यास 20.9 ★★

1976–2025 के परिमाण 6 या उससे ज़्यादा के 7 031 भूकंपों में से 5 561 का भूकंप-मूल $70\,\mathrm{km}$ से कम गहरा था। (क) कितनों का भूकंप-मूल ज़्यादा गहरा था? (ख) यह कितना प्रतिशत है? निकटतम पूर्ण संख्या तक पूर्णांकित करो। (ग) गहरे भूकंप वहाँ आते हैं जहाँ एक प्लेट दूसरी के नीचे धँसती है। समझाओ कि वहाँ वे इतनी गहराई पर क्यों शुरू हो सकते हैं।

हल

हल — अभ्यास 20.9.

(क) $7031 - 5561 = 1470$। (ख) $1470 \div 7031 \approx 0.209$: लगभग 21 %। (ग) धँसती प्लेट प्रावार में गहरे तक नीचे जाती है। वह अब भी इतनी कठोर है कि टूट सके, इसलिए भूकंप उसके अंदर, सैकड़ों किलोमीटर नीचे, शुरू हो सकते हैं।

अभ्यास 20.10 ★★

मालदीव की राजधानी माले 2004 के भूकंप के अधिकेंद्र से लगभग $2500\,\mathrm{km}$ दूर है। (क) $800\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ पर सुनामी को वहाँ पहुँचने में कितना समय लगा? घंटे और मिनट बताओ। (ख) वह कोलंबो (2 घंटे 17 मिनट) से कितनी देर बाद पहुँची? (ग) ऐसी देरियों के साथ, एक चेतावनी प्रणाली बहुत-सी जानें क्यों बचा सकती थी?

हल

हल — अभ्यास 20.10.

(क) $2500 \div 800 = 3.125$ घंटे: 3 घंटे और $0.125 \times 60 = 7.5$ मिनट, लगभग 3 घंटे 8 मिनट। (ख) 3 घंटे 8 मिनट $-$ 2 घंटे 17 मिनट $=$ 51 मिनट बाद। (ग) लहर को पहुँचने में घंटों लगे, जबकि समुद्र के नीचे के बड़े भूकंप का पता कुछ ही मिनटों में चल जाता है: चेतावनी लहर आने से बहुत पहले लोगों को ऊँची ज़मीन पर भेज सकती थी।

अभ्यास 20.11 ★★★

एक सुनामी $800\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ पर $400\,\mathrm{km}$ गहरा महासागर पार करती है, फिर $40\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ पर उथले पानी के आख़िरी $20\,\mathrm{km}$। (क) गहरे हिस्से के लिए उसे कितने मिनट लगते हैं? (ख) उथले हिस्से के लिए? (ग) पूरी यात्रा कितनी लंबी है? (घ) तुम्हारे जवाबों में हैरानी की क्या बात है? (ङ) धीमी होने पर लहर ऊँची क्यों होती जाती है?

हल

हल — अभ्यास 20.11.

(क) $400 \div 800 = 0.5$ घंटा: 30 मिनट। (ख) $20 \div 40 = 0.5$ घंटा: 30 मिनट। (ग) 60 मिनट। (घ) आख़िरी $20\,\mathrm{km}$ में उतना ही समय लगता है जितना पहले $400\,\mathrm{km}$ में: उथले पानी में लहर बहुत ज़्यादा धीमी हो जाती है। (ङ) लहर का अगला हिस्सा धीमा हो जाता है जबकि उसके पीछे का पानी अब भी तेज़ी से आता है: पानी जमा होता जाता है, और लहर ऊँची हो जाती है।

अभ्यास 20.12 ★★★

(क) परिमाण 9 का भूकंप परिमाण 6 वाले से कितने गुना ज़्यादा ऊर्जा छोड़ता है? (ख) हर वर्ष परिमाण 6 से 6.9 के लगभग 127 भूकंप आते हैं। मान लो उनमें से हर एक परिमाण 6 जितनी ऊर्जा छोड़ता है। परिमाण 9 के एक भूकंप जितनी ऊर्जा छोड़ने में उनके कितने वर्ष लगते हैं? (ग) इससे सबसे बड़े भूकंपों द्वारा ले जाई गई ऊर्जा के हिस्से के बारे में क्या पता चलता है?

हल

हल — अभ्यास 20.12.

(क) तीन क़दम: $32 \times 32 \times 32 = 32\,768$, लगभग 33 000 गुना। (ख) $32\,768 \div 127 \approx 258$: दुनिया के परिमाण-6 वाले सभी भूकंपों के लगभग 260 वर्ष। (ग) लगभग सारी ऊर्जा गिने-चुने सबसे बड़े भूकंप छोड़ते हैं: परिमाण 9 का एक अकेला भूकंप परिमाण-6 वाले भूकंपों की सदियों पर भारी पड़ता है।

20.6 समस्या: ज़मीन कहाँ काँपी?

समस्या 20.1

सप्ताहांत समस्या — तीन स्टेशन समुद्र के नीचे के एक भूकंप को दर्ज करते हैं, मानचित्र पर अधिकेंद्र ढूँढा जाता है, और सुनामी पहुँचने से पहले पोर्ट हेल शहर को चेतावनी दी जाती है

एक काल्पनिक तट के समुद्र के नीचे एक भूकंप आता है। तीन भूकंपमापी स्टेशन, A, B और C, ज़मीन पर हैं; पोर्ट हेल शहर एक द्वीप पर है (नीचे मानचित्र; एक वर्ग $20\,\mathrm{km}$ है)। इस क्षेत्र में तेज़ और धीमी तरंगों के बीच देरी का हर सेकंड $8\,\mathrm{km}$ दर्शाता है। स्टेशन यह दर्ज करते हैं:

स्टेशन	तेज़ तरंगें पहुँचती हैं	धीमी तरंगें पहुँचती हैं
A	10:15:25	10:15:45
B	10:15:16	10:15:29
C	10:15:19	10:15:34

भाग I — तीन स्टेशन।

1. हर स्टेशन के लिए दोनों के पहुँचने के बीच की देरी सेकंड में निकालो।
2. कौन-सा स्टेशन भूकंप के सबसे पास है? बिना किसी गणना के तुम यह कैसे बता सकते हो?
3. हर स्टेशन से भूकंप की दूरी निकालो।
4. केवल स्टेशन A की दूरी से यह पता नहीं चलता कि भूकंप कहाँ था। उन सभी जगहों का वर्णन करो जो A से इस दूरी पर हैं।

भाग II — अधिकेंद्र ढूँढना।

5. एक वर्ग $20\,\mathrm{km}$ है। हर वृत्त की त्रिज्या कितने वर्ग है?
6. कोना O मानचित्र के नीचे बाईं ओर रखो। स्टेशन C, O से 3 वर्ग पूर्व और 14.5 वर्ग उत्तर में है; C से ठीक पूर्व की ओर 6 वर्ग ($120\,\mathrm{km}$) जाने पर तुम एक बिंदु E पर पहुँचते हो। मानचित्र पर जाँचो कि E, A और B के वृत्तों पर भी है: यही अधिकेंद्र है। यह O से कितने वर्ग पूर्व और उत्तर में है?
7. अधिकेंद्र ज़मीन पर है या समुद्र के नीचे? इससे क्या फ़र्क़ पड़ता है?
8. परिमाण 7.4 था। इसने परिमाण 6.4 के भूकंप से कितने गुना ज़्यादा ऊर्जा छोड़ी?

भाग III — लहर तट तक पहुँचती है।

9. मानचित्र पर पोर्ट हेल अधिकेंद्र से 12 वर्ग दूर है। यह कितने किलोमीटर है?
10. $800\,\mathrm{km}/\mathrm{h}$ पर सुनामी को पोर्ट हेल तक पहुँचने में कितने मिनट लगते हैं?
11. भूकंप का पता लगाने और चेतावनी भेजने में काँपना शुरू होने के बाद 5 मिनट लगते हैं। भूकंप के कितने समय बाद चेतावनी पोर्ट हेल तक पहुँचती है?
12. सुनामी पहुँचने से पहले पोर्ट हेल के लोगों के पास ऊँची ज़मीन तक पहुँचने के लिए कितने मिनट हैं?

हल

हल — समस्या 20.1.

1. A: $45 - 25 = 20$ सेकंड। B: $29 - 16 = 13$ सेकंड। C: $34 - 19 = 15$ सेकंड।

2. स्टेशन B: उसकी देरी सबसे कम है, और देरी जितनी कम, भूकंप उतना पास। (उसकी तेज़ तरंगें भी सबसे पहले पहुँचीं।)

3. A: $8 \times 20 = 160\,\mathrm{km}$। B: $8 \times 13 = 104\,\mathrm{km}$। C: $8 \times 15 = 120\,\mathrm{km}$।

4. A से $160\,\mathrm{km}$ दूर के सभी बिंदु: A पर केंद्रित $160\,\mathrm{km}$ त्रिज्या का एक वृत्त। अधिकेंद्र उस पर कहीं है।

5. A: $160 \div 20 = 8$ वर्ग। B: $104 \div 20 = 5.2$ वर्ग। C: $120 \div 20 = 6$ वर्ग।

6. E, O से $3 + 6 = 9$ वर्ग पूर्व और 14.5 वर्ग उत्तर में है, तीनों स्टेशनों के बीच समुद्र में; A और B के वृत्त उससे गुज़रते हैं।

7. समुद्र के नीचे। समुद्र की तली की अचानक गति सुनामी पैदा कर सकती है: तटों और द्वीप को चेतावनी देनी होगी।

8. परिमाण का एक क़दम: लगभग 32 गुना ज़्यादा ऊर्जा।

9. $12 \times 20 = 240\,\mathrm{km}$।

10. $240 \div 800 = 0.3$ घंटा, और $0.3 \times 60 = 18$ मिनट।

11. भूकंप के 5 मिनट बाद।

12. $18 - 5 = 13$: पोर्ट हेल के लोगों के पास ऊँची ज़मीन तक पहुँचने के लिए लगभग 13 मिनट हैं। (द्वीप के पास के उथले पानी में लहर धीमी हो जाती है, जिससे थोड़ा और समय मिलता है, पर किसी को इस पर भरोसा नहीं करना चाहिए: वे तुरंत निकल जाते हैं।)