Fotografia care deschide acest capitol arată Primăria din San Francisco în aprilie 1906. Zidăria a căzut de pe cupolă și a rămas doar scheletul de oțel, ca o colivie pe cer. Clădirea fusese ridicată în peste douăzeci de ani. Zguduirea care a dezbrăcat-o a durat mai puțin de un minut. Ce anume poate face ca solul, lucrul pe care ne bizuim cel mai mult, să se poarte un minut ca o apă agitată?

O alunecare bruscă

Ia o riglă de plastic și îndoaie-o încet. Nu se întâmplă nimic: rigla se curbează și strânge în ea efortul tău. Îndoaie-o mai tare și, la un moment dat, pocnește. Bucățile îți zvâcnesc în mâini, iar pocnetul se aude în toată camera. Ai produs, la scară mică, un cutremur.

Scoarța Pământului se poartă la fel, numai că mult mai încet. Blocuri uriașe de rocă sunt împinse unele spre altele sau unele pe lângă altele cu câțiva centimetri pe an, cam cât cresc unghiile. Ele nu alunecă lin, pentru că frecarea le ține lipite. Roca se deformează, ca rigla, și adună energie zeci sau sute de ani. Când efortul întrece frecarea, blocurile alunecă brusc unul față de celălalt, în câteva secunde.

Suprafața de-a lungul căreia se rupe și alunecă roca se numește falie. Un cutremur este tocmai această alunecare bruscă pe o falie, împreună cu vibrațiile pe care le trimite în toate direcțiile. Vibrațiile se numesc unde seismice și pe ele le simțim noi (capitolul 4). Cuvântul „seism” vine din grecescul seismos, „zguduire”.

Aproape toate cutremurele se nasc așa. Există și altele, produse de vulcani, de prăbușirea unor goluri subterane sau chiar de oameni (capitolul 18), dar sunt mici pe lângă cele tectonice, adică făcute de mișcarea scoarței.

Focar și epicentru

Ruperea începe într-un punct din adânc, numit focar sau hipocentru. Punctul de la suprafață aflat chiar deasupra lui este epicentrul. Știrile dau de obicei epicentrul, pentru că se poate pune pe hartă, dar adâncimea focarului contează la fel de mult. Un cutremur la 10 km sub un oraș îl poate lovi mai tare decât unul de zece ori mai puternic la 150 km adâncime.

Numai că un cutremur mare nu este un punct. Din focar, ruperea aleargă de-a lungul faliei cu doi-trei kilometri pe secundă și poate străbate zeci sau sute de kilometri. Focarul este doar locul unde a început. De aceea, pagubele cele mai mari se află uneori departe de epicentru.

O planetă care tremură întruna

Cât ai citit până aici, undeva pe glob s-au produs câteva cutremure. Serviciul Geologic al Statelor Unite (USGS) estimează că în fiecare an au loc aproximativ 500.000 de cutremure care pot fi detectate de aparate. Cam 100.000 dintre ele sunt simțite de oameni și doar în jur de 100 fac pagube. Cele foarte mari sunt rare: în medie, un singur cutremur de magnitudine 8 sau mai mult pe an.

Cutremurele vin adesea în familii. Cel mai mare din serie este șocul principal. Cele mai mici care îl urmează, uneori cu miile, timp de luni sau ani, sunt replici: scoarța din jurul faliei se așază în noua ei poziție. Dacă înaintea șocului principal au existat cutremure mai mici în aceeași zonă, ele se numesc preșocuri. Necazul este că un preșoc nu poartă nicio etichetă. Abia după ce vine cutremurul mare aflăm că cel dinainte îl anunța (capitolul 17).

De ce ne-am temut dintotdeauna

De furtună te poți adăposti, de inundație poți fugi la deal. Cutremurul vine fără semn și clatină tocmai lucrul pe care stăm. De aceea, oamenii i-au căutat explicații dintotdeauna. Grecii puneau zguduirile pe seama lui Poseidon, „cel ce clatină pământul”. În Japonia, vinovatul era un somn uriaș care se zbate sub insule. Aristotel a încercat o explicație naturală: vânturi prinse în peșteri adânci, care se luptă să iasă. Era greșită, dar căuta cauza în natură, nu în mânia cuiva (capitolul 20).

Răspunsul adevărat a venit târziu și pe bucăți. În secolul al XVIII-lea, după Lisabona, învățații au început să vorbească despre unde care străbat scoarța. În 1910, după San Francisco, a fost înțeleasă ruperea faliilor (capitolul 3). Abia prin anii 1960 am aflat de ce se mișcă blocurile scoarței (capitolul 2).

Nouăsprezece secole pe o singură linie

Linia timpului de mai jos pornește de la primul aparat care a simțit un cutremur și ajunge până în zilele noastre. Apasă pe categorii ca să vezi pe rând marile cutremure, descoperirile științei, pașii făcuți în protecție și evenimentele din România.

Ai observat un tipar? După aproape fiecare mare cutremur vine, la câțiva ani, o descoperire sau o lege nouă. Seismologia este o știință care a învățat din dezastre. Restul cărții urmează aceeași ordine: întâi cum funcționează, apoi ce s-a întâmplat, apoi ce putem face.

Imaginea de la începutul capitolului nu este o fotografie, ci un relief calculat din măsurători radar făcute de pe naveta spațială, în anul 2000. Linia dreaptă care taie peisajul prin mijloc, lângă orașul Palmdale din California, este falia San Andreas. Natura nu prea desenează linii drepte. Când vezi una lungă de sute de kilometri, ai în față marginea a două lumi care se mișcă în direcții diferite.

O coajă crăpată

Lovește ușor de masă un ou fiert și privește-i coaja: s-a spart în câteva bucăți mari, care au rămas lipite de ou și se pot mișca puțin una față de alta. Învelișul tare al Pământului arată la fel. Este gros de aproximativ 100 km, cuprinde scoarța și partea de sus a mantalei și este rupt în șapte bucăți mari și vreo douăsprezece mai mici. Bucățile se numesc plăci tectonice.

Plăcile plutesc pe un strat mai cald și mai moale al mantalei și se mișcă cu 1–10 cm pe an. Le pune în mișcare căldura din adâncul planetei. Roca fierbinte urcă încet, iar marginile reci și grele ale plăcilor se scufundă înapoi în manta și trag restul plăcii după ele. Continentele sunt doar pasageri pe spinarea plăcilor.

Ideea că uscatul se mișcă a fost propusă în 1912 de meteorologul german Alfred Wegener, care observase că țărmurile Africii și Americii de Sud se potrivesc ca piesele unui puzzle. Nu a putut spune însă ce le împinge, iar geologii l-au respins. Dovezile au venit abia în anii 1950 și 1960, de pe fundul oceanelor, și așa s-a născut tectonica plăcilor. Una dintre dovezile cele mai limpezi a fost chiar harta cutremurelor: epicentrele desenează, punct cu punct, marginile plăcilor.

Trei feluri de margini

Două plăci vecine pot face doar trei lucruri: să se îndepărteze, să se apropie sau să alunece una pe lângă alta. Fiecare mișcare are peisajul și cutremurele ei.

Se îndepărtează. Scoarța se întinde, se subțiază și se rupe, iar în gol urcă rocă topită, care devine scoarță nouă. Cele mai multe margini de acest fel sunt pe fundul oceanelor, de-a lungul dorsalelor. Pe uscat, locul cel mai bun de privit este Africa de Est. Cutremurele sunt aici dese, dar rareori foarte mari.

Se apropie. Când o placă oceanică, grea, întâlnește o altă placă, se strecoară sub ea și coboară în manta. Fenomenul se numește subducție și dă cele mai mari cutremure de pe planetă (capitolul 12). Când se întâlnesc două continente, niciunul nu se scufundă: scoarța se încrețește și se înalță.

Alunecă una pe lângă alta. Aici nu se face și nu se pierde scoarță. Plăcile se freacă, se blochează și scapă din când în când. San Andreas este exemplul cel mai cunoscut. Un altul trece prin locuri pomenite în cele mai vechi scrieri ale lumii.

Trei feluri de falii

La scara unui munte sau a unei văi, aceleași trei mișcări dau trei tipuri de falii. Geologii le deosebesc după cum se mișcă blocul de deasupra planului înclinat al faliei.

• Falie normală. Scoarța este întinsă, iar blocul de deasupra alunecă în jos. Așa se formează rifturile.
• Falie inversă. Scoarța este strânsă, iar blocul de deasupra este împins în sus, peste celălalt. Când planul faliei este puțin înclinat, vorbim de o falie de încălecare. Așa cresc munții.
• Falie de decroșare. Planul este aproape vertical, iar blocurile alunecă pe orizontală, unul pe lângă altul. Un drum sau un gard care o traversează rămâne rupt în două și decalat.

În simulatorul de mai jos, alege pe rând fiecare tip și mișcă încet cursorul de alunecare. Urmărește ce se întâmplă cu straturile de rocă și cu suprafața.

Ai văzut că doar primele două tipuri fac trepte în relief? Falia de decroșare lasă terenul la aceeași înălțime, dar mută tot ce o traversează. De aceea se vede atât de bine din spațiu, ca o linie dreaptă.

Unde se produc cutremurele

Aproximativ nouă cutremure din zece au loc de-a lungul marginilor de plăci. Cele mai multe se înșiră în jurul Pacificului, în „Cercul de Foc”. O a doua centură merge din Mediterana, prin Turcia și Iran, până în Himalaya și Indonezia (capitolul 13). România stă pe o ramură a ei, la curbura Carpaților (capitolul 16).

Restul se produc în interiorul plăcilor, pe falii vechi pe care eforturile venite de la margini le trezesc din când în când. Sunt rare, dar pot surprinde tocmai pentru că nimeni nu le așteaptă.

Cât de adânc

Cele mai multe cutremure sunt de suprafață sau crustale: pornesc din primii 70 km. Mai jos, roca este atât de caldă încât curge încet în loc să se rupă. Există o singură excepție: plăcile care coboară în manta. Ele rămân multă vreme reci și casante, așa că se pot rupe la adâncimi mari. Seismologii vorbesc de cutremure intermediare, între 70 și 300 km, și adânci, de la 300 până pe la 700 km. Mai jos de atât nu s-a înregistrat aproape nimic.

Japonezul Kiyoo Wadati a dovedit în 1928 că aceste cutremure adânci există. Tot el a arătat mai târziu că focarele lor se înșiră pe un plan înclinat, care coboară de sub groapa oceanică spre continent. Abia tectonica plăcilor a spus ce este acel plan: placa aflată în scufundare.

Adâncimea schimbă felul în care se simte un cutremur. Unul de suprafață lovește tare o zonă mică. Unul adânc pierde din putere pe drum, dar se simte pe o arie uriașă. Cutremurele din Vrancea sunt intermediare: se produc între 60 și 180 km adâncime și de aceea zguduie deodată București, Chișinău și nordul Bulgariei.

Curcubeul de la începutul capitolului este o hartă a pământului mișcat. Un satelit european a măsurat cu radarul regiunea İzmit, din Turcia, la 13 august și apoi la 17 septembrie 1999. Între cele două treceri, la 17 august, falia Nord-Anatoliană s-a rupt într-un cutremur de magnitudine 7,6. Fiecare trecere printr-un ciclu de culori înseamnă 28 de milimetri de mișcare a solului spre satelit. Unde benzile se înghesuie, pământul s-a mutat cel mai mult: de-a lungul faliei, cu peste 2,5 metri.

Revenirea elastică

După cutremurul din 1906, geologii au mers pe jos de-a lungul faliei San Andreas și au găsit garduri, drumuri și șiruri de copaci rupte în două, cu capetele decalate cu până la aproximativ șase metri. Geofizicianul Harry Fielding Reid a comparat apoi măsurătorile topografice făcute în California în ultimii cincizeci de ani. A descoperit ceva ciudat: punctele aflate departe de falie se mișcaseră încet, an de an, cu mult înainte de cutremur. Cele de lângă falie stătuseră pe loc.

Reid a înțeles ce se întâmplase. Plăcile se mișcă tot timpul, dar falia dintre ele este blocată de frecare. Roca de o parte și de alta se îndoaie ca o lamelă elastică și adună energie. Când falia cedează, cele două părți sar înainte și își recapătă forma, numai că decalate. Reid a publicat ideea în 1910 și a numit-o revenire elastică. Ea explică și azi aproape toate cutremurele.

În simulatorul de mai jos, ține apăsat butonul ca să miști plăcile și privește liniile care traversează falia. Urmărește numărul de ani de încărcare și alunecarea adunată.

Schimbă acum rezistența faliei. O falie slabă cedează des și dă cutremure mici. Una rezistentă așteaptă mult și scapă dintr-odată mai mulți metri. Ai observat și că, lăsate singure, cutremurele vin la intervale aproape egale? În natură nu este așa, iar motivele le afli în rândurile următoare.

Lipit și scăpat

Fizicienii numesc acest mers în smucituri stick-slip, „lipit și scăpat”. Îl cunoști deja: așa scârțâie o ușă, așa cântă o vioară sub arcuș, așa tresare un sertar înțepenit. O falie adevărată nu este însă netedă. Are porțiuni care alunecă ușor și porțiuni aspre, bine încleștate, numite asperități. Ele țin falia pe loc și, când cedează, eliberează cea mai mare parte din energie.

Ruperea pornește dintr-un punct și se întinde de-a lungul faliei ca un fermoar care se deschide, cu 2–3 km pe secundă, adică în jur de 10.000 km/h. Pare enorm, dar o falie lungă are nevoie de timp: o rupere de 300 km durează aproximativ două minute. De aceea cutremurele mari țin mult. Cât de departe ajunge ruperea hotărăște mărimea cutremurului, iar la pornire nimic nu arată unde se va opri. Uneori sare de pe o falie pe alta.

Falii care nu se blochează

Nu toate faliile adună energie în tăcere. Unele alunecă încet și continuu, fără cutremure. Fenomenul se numește alunecare asismică sau, cu termenul englezesc, creep. La est de golful San Francisco, falia Hayward se mișcă la suprafață cu aproximativ 5 mm pe an. Bordurile trotuarelor se strâmbă, zidurile crapă, iar stadionul Universității din Berkeley, construit chiar peste falie, este tras încet în două direcții. În orășelul Hollister, pe falia vecină Calaveras, casele și gardurile s-au deformat vizibil în câteva zeci de ani.

Alunecarea aceasta nu este o garanție. La Hayward mișcă doar partea de sus a faliei. În adânc, ea rămâne blocată și a dat în 1868 un cutremur cu magnitudinea estimată la aproape 7.

Replicile

O rupere mare nu se termină curat. Ea descarcă falia principală, dar strânge și întinde roca din jur, iar mii de falii mici din vecinătate cedează pe rând. Acestea sunt replicile (capitolul 1). Seismologul japonez Fusakichi Omori a arătat în 1894 că numărul lor scade după o regulă simplă: după zece zile sunt cam de zece ori mai rare decât în prima zi, după o sută de zile, de o sută de ori. Nu se opresc însă la o dată anume, iar după cutremurele foarte mari continuă ani de zile.

O a doua regulă, numită după suedezul Markus Båth, spune că replica cea mai mare este, în medie, cu aproximativ 1,2 trepte de magnitudine sub șocul principal. „În medie” este cuvântul important. Uneori urmează un cutremur și mai mare, iar cel dintâi devine, după fapt, preșoc.

Domino pe falia Nord-Anatoliană

Un cutremur nu face efortul să dispară, ci îl mută. Porțiunea ruptă se liniștește, dar capetele ei încarcă suplimentar porțiunile vecine. Dacă acestea erau deja aproape de limită, pot ceda mai devreme. Nicăieri nu s-a văzut asta mai limpede decât în nordul Turciei.

Falia Nord-Anatoliană, lungă de peste 1.200 km, seamănă mult cu San Andreas. În decembrie 1939 s-a rupt capătul ei estic, lângă Erzincan, într-un cutremur de magnitudine 7,8, în care au murit aproximativ 33.000 de oameni. Au urmat rupturi în 1942, 1943, 1944, 1957 și 1967, fiecare la vest de cea dinainte, ca niște piese de domino. În 1997, trei cercetători au calculat cum mutase fiecare cutremur efortul și au arătat că următoarea porțiune încărcată se afla lângă İzmit. Doi ani mai târziu, acolo s-a rupt falia. Peste 17.000 de oameni au murit.

Calculul din 1997 nu a fost o prezicere. Nimeni nu a putut spune anul, cu atât mai puțin ziua. A fost o prognoză: locul acesta este mai amenințat decât altele. Diferența dintre cele două este subiectul capitolului 17. Astăzi, aceeași judecată arată spre Marea Marmara, iar Istanbulul o folosește ca să-și consolideze școlile, spitalele și podurile cât mai este timp.

Harta din deschidere arată ce a rămas după cutremurul din Nepal din 25 aprilie 2015, de magnitudine 7,8. Un satelit japonez a măsurat regiunea cu radarul la 21 februarie și apoi la 2 mai. Fiecare ciclu de culori înseamnă 11,9 centimetri de mișcare, iar pământul din jurul orașului Kathmandu s-a apropiat de satelit cu până la 1,4 metri. Aceasta este urma permanentă. Zidurile nu le-a dărâmat însă ea, ci ceva care a trecut pe acolo în mai puțin de un minut și n-a lăsat nimic în urmă: undele.

Ce călătorește, de fapt

Aruncă o piatră într-un lac și privește o frunză care plutește mai încolo. Când ajung cercurile la ea, frunza urcă, coboară și rămâne unde era. Apa nu a plecat nicăieri. A călătorit doar mișcarea. La fel se întâmplă într-un cutremur. Roca de lângă falie nu ajunge sub casa ta. Fiecare bucată de pământ o împinge pe următoarea, se clatină puțin și revine la loc, iar energia ruperii (capitolul 3) trece astfel din aproape în aproape, cu câțiva kilometri pe secundă.

Seismologii împart aceste unde în două familii. Undele de adâncime pornesc din focar în toate direcțiile și străbat interiorul planetei. Undele de suprafață se nasc atunci când cele dintâi ajung sus și rămân apoi prinse lângă suprafață, ca valurile pe mare. Fiecare familie are câte două feluri de unde. În total sunt patru moduri în care se poate mișca pământul.

P și S, undele de adâncime

Unda P, „primară”, sosește prima. Ea strânge și destinde roca pe direcția în care merge, ca burduful unui acordeon. Este, de fapt, un sunet care trece prin piatră. Prin scoarță aleargă cu aproximativ 6 km pe secundă, adică peste 20.000 km/h, și trece prin orice: rocă, apă, aer.

Unda S, „secundară”, vine a doua. Ea scutură roca de-a curmezișul direcției de mers, ca o frânghie fluturată de un capăt. Este mai lentă, cu aproximativ 3,5 km pe secundă, dar de obicei mai puternică. Are și o slăbiciune importantă: nu poate trece prin lichide, pentru că un lichid nu se opune când îl forfeci. Această slăbiciune ne-a arătat ce se află în centrul Pământului (capitolul 6).

În animația de mai jos, alege pe rând fiecare undă și urmărește punctul roșu. Unda merge spre dreapta, dar punctul rămâne în jurul locului său.

Compară mai ales undele P și S: prima mișcă punctul pe direcția de mers, a doua, de-a curmezișul ei. Apoi treci la ultimele două butoane și observă că mișcarea se stinge cu adâncimea. Sunt undele de suprafață.

Undele de suprafață

Unda Love mișcă solul pe orizontală, stânga-dreapta, ca un șarpe care se târăște. Poartă numele matematicianului englez A. E. H. Love, care a descris-o în 1911. Unda Rayleigh rostogolește solul în elipse: pământul urcă, coboară și se leagănă înainte și înapoi, ca o barcă pe valuri. Lordul Rayleigh a prezis-o prin calcul în 1885, înainte ca cineva să o fi recunoscut pe o înregistrare.

Undele de suprafață sunt puțin mai lente decât unda S, deci ajung ultimele. Sunt însă ample și lungi, iar energia lor nu se împrăștie în tot volumul planetei, ci rămâne într-un strat subțire. De aceea slăbesc mai greu cu distanța și, la cutremurele mari și puțin adânci, fac cea mai mare parte a pagubelor departe de falie.

Ce simți și ce auzi

Dacă ești la o oarecare distanță de epicentru, cutremurul sosește în rate. Întâi vine o zvâcnitură scurtă, de multe ori pe verticală: unda P. Ferestrele zăngănesc, iar paharele clinchetesc. Urmează câteva secunde de liniște relativă. Apoi lovește unda S, care clatină totul pe orizontală, iar după ea vin undele de suprafață, cu legănarea lor lungă.

Pauza dintre P și S crește cu distanța: aproximativ o secundă la fiecare 8 km. La Vrancea, focarul se află la peste 100 km sub pământ și la peste 130 km de București, așa că în capitală cele două unde ajung la 15–20 de secunde una de alta. Pe această pauză se sprijină sistemele de avertizare (capitolul 17).

Mulți martori povestesc despre un vuiet surd, ca un camion greu sau un tren care se apropie, chiar înainte de zguduitură. Nu este o închipuire. Când unda P ajunge la suprafață, solul împinge aerul ca membrana unui difuzor. Cea mai mare parte a acestui sunet este prea joasă pentru urechea omului. Auzim doar marginea lui de sus.

Cât ține un cutremur

Undele sunt emise cât timp falia se rupe, iar ruperea înaintează cu 2–3 km pe secundă. Un cutremur de magnitudine 6 rupe vreo 10 km de falie și se termină în câteva secunde. Unul de 7 are nevoie de vreo douăzeci de secunde, iar unul de 8, de un minut sau două. La magnitudinea 9, ruperea durează minute întregi. Cea din Sumatra, din 2004, a ținut între opt și zece minute. Durata contează la fel de mult ca tăria. O clădire care rezistă zece secunde poate ceda după o sută.

Acolo unde stai tu, zguduitura ține și mai mult decât ruperea. Undele sosesc pe drumuri diferite, se reflectă între straturi și, mai ales, rămân prinse în terenurile moi. Un bazin plin cu sedimente se poartă ca un castron cu jeleu pus pe o masă lovită: masa s-a oprit, iar jeleul încă tremură.

Cel mai cunoscut exemplu este Ciudad de México. La 19 septembrie 1985, un cutremur de magnitudine 8,0 s-a produs pe coasta Pacificului, la aproximativ 350 km de capitală. Pe roca tare din jurul orașului, mișcarea a fost slabă. Argila fostului lac a amplificat-o însă de mai multe ori, într-un ritm lent, de aproximativ două secunde, care s-a potrivit cu legănarea proprie a clădirilor de 6–15 etaje. Au murit în jur de 10.000 de oameni. Despre sol și despre intensitate vorbim în capitolul 8, iar despre rezonanță, în capitolul 15.

Unde care urcă până la cer

Undele seismice nu se opresc la suprafață. Solul care se ridică și coboară împinge aerul de deasupra, iar unda de presiune urcă și se amplifică pe măsură ce aerul se rărește. Ajunsă la câteva sute de kilometri înălțime, ea tulbură stratul de particule încărcate electric prin care trec semnalele sateliților GPS.

Doi bărbați se apleacă peste o fâșie de hârtie în Centrul de Control al misiunilor Apollo, la 4 februarie 1971. Cel din stânga este Maurice Ewing, directorul observatorului geologic Lamont-Doherty, iar cel din dreapta, doctorandul David Lammlein. Linia tremurată pe care o citesc vine de pe Lună. Treapta goală a rachetei Apollo 14 tocmai a lovit solul lunar, cu energia a 11 tone de explozibil, la aproximativ 170 km de un seismometru lăsat acolo de astronauți. Pe Lună sau sub un oraș, întrebarea este aceeași: cum înregistrezi mișcarea pământului, când și aparatul se mișcă odată cu el?

Balaurii lui Zhang Heng

Primul răspuns cunoscut a fost dat în China, în anul 132. Zhang Heng, astronom și matematician la curtea imperială din Luoyang, a construit un vas de bronz cu diametrul de aproape doi metri. Pe marginea lui stăteau opt capete de balaur, îndreptate spre cele opt direcții, fiecare cu o bilă în gură. Dedesubt așteptau opt broaște cu gura deschisă. Când pământul se cutremura, un mecanism din interior făcea un singur balaur să scape bila, cu zgomot, în broasca de sub el. Curtea afla astfel că undeva a fost un cutremur și, cu aproximație, în ce direcție.

Cronica dinastiei povestește că, într-o zi, o bilă a căzut fără ca cineva din capitală să fi simțit ceva. După câteva zile, un curier a adus vestea unui cutremur în Longxi, la câteva sute de kilometri spre vest. Aparatul s-a pierdut, iar mecanismul lui nu este cunoscut. Toate reconstituirile din muzee sunt presupuneri. Vasul lui Zhang Heng era un seismoscop: arăta că s-a produs o mișcare. Un seismograf face mai mult: o desenează, clipă de clipă.

Yokohama, 1880

Seismologia modernă a început în Japonia, cu trei tineri profesori britanici angajați la Tokyo: John Milne, James Alfred Ewing și Thomas Gray. La 22 februarie 1880, un cutremur a zguduit Yokohama. Nu a fost mare, dar i-a speriat pe străinii din oraș. În aceeași primăvară a luat naștere Societatea Seismologică a Japoniei, prima din lume. Cei trei au construit, în câțiva ani, primele seismografe cu adevărat folositoare. Cel mai cunoscut este pendulul orizontal al lui Milne, care se leagănă ca o poartă pe balamale ușor înclinate.

Întors în Anglia în 1895, Milne și-a instalat observatorul pe insula Wight și a convins zeci de stații din toată lumea să folosească aparatul lui și să-i trimită înregistrările. A fost prima rețea seismică globală.

În jurul anului 1900, Emil Wiechert a construit la Göttingen un pendul răsturnat, cu o greutate de aproximativ o tonă și cu amortizare, care zgâria seismograma pe hârtie afumată. În anii 1920, în California, Harry Wood și John Anderson au făcut contrariul: un aparat mic, cu o greutate minusculă de cupru prinsă de un fir răsucit, care scria cu o rază de lumină pe hârtie fotografică. Fiind ușor de copiat identic, a devenit etalon. Pe înregistrările lui și-a definit Charles Richter scara (capitolul 7).

Acum este rândul tău. În simulatorul de mai jos, bate o dată cu piciorul în pământ, apoi ține apăsat butonul de cutremur și privește cum greutatea rămâne în urma cadrului.

Apasă la sfârșit pe cutremurul îndepărtat și caută pe seismogramă cele trei sosiri din capitolul 4: unda P, mică, unda S, mai mare, și undele de suprafață, lungi și legănate. Timpul dintre primele două spune cât de departe a fost cutremurul (capitolul 6).

Seismografe pe Lună

Pe Pământ, o asemenea lovitură s-ar fi stins în câteva minute. Luna a continuat să vibreze pentru că roca ei este uscată și fisurată: undele se împrăștie și nu se sting. Seismologii au spus că Luna „a sunat ca un clopot”. Povestea întreagă este în capitolul 19.

De la tambur la calculator

Seismografele de azi nu mai au ace și tambure. Într-un senzor de bandă largă, greutatea nu mai este lăsată să se miște deloc. Un circuit electronic o ține pe loc cu un mic electromagnet, iar semnalul înregistrat este tocmai forța de care a fost nevoie. Un asemenea aparat simte deplasări de câteva miliardimi de metru. Prinde la fel de bine tremurul rapid al unui cutremur apropiat și legănarea lentă, de minute întregi, a unuia de la antipozi.

Stațiile sunt legate în rețele. Rețeaua Seismografică Globală are aproximativ 150 de stații pe toate continentele și pe insule izolate, iar datele ei sunt publice. Rețelele naționale, cum este cea a INFP în România, adaugă mii de alte stații. Prima rețea mondială cu aparate identice a fost construită în anii 1960 din alt motiv: pentru a deosebi exploziile nucleare subterane de cutremure (capitolul 18). Calculatoarele compară înregistrările clipă de clipă și, în câteva minute de la un cutremur, îi anunță locul, adâncimea și magnitudinea.

Telefonul tău și tu

Telefonul din buzunarul tău are un accelerometru, senzorul care întoarce imaginea când rotești ecranul. Este mult mai slab decât un seismograf, dar telefoanele sunt miliarde. Aplicația MyShake, a Universității din Berkeley, a arătat în 2016 că un telefon așezat pe masă poate recunoaște un cutremur. Din 2021, telefoanele Android fac asta singure. Când multe aparate nemișcate din aceeași zonă simt unda P în același timp, un server deduce că a început un cutremur și trimite alerte mai departe. La sfârșitul anului 2023, sistemul funcționa în 98 de țări. Cum câștigă el câteva secunde afli în capitolul 17.

Cel mai vechi instrument rămâi însă tu. Din 1999, USGS întreabă pe internet „Did You Feel It?”, adică „L-ai simțit?”. Oricine poate povesti în două minute ce a simțit și ce a văzut. Din mii de răspunsuri iese o hartă a intensității (capitolul 8), chiar și acolo unde nu există niciun aparat. EMSC face același lucru pentru Europa.

Benzile colorate din deschidere acoperă nordul Japoniei. Ele arată, măsurat cu radarul unui satelit european, cât s-a mutat uscatul la cutremurul din Tōhoku, din 11 martie 2011, iar punctele sunt replici. Benzile se strâng spre coasta de est, unde pământul s-a deplasat cu câțiva metri, și se opresc la țărm. Ruperea a început mai departe, sub ocean, unde nu era niciun om și niciun satelit nu vede fundul mării. Cu toate acestea, în câteva minute, seismologi din toată lumea știau unde pornise și la ce adâncime. Le-au spus undele.

Cronometrul din seismogramă

Într-o furtună, vezi fulgerul și apoi numeri secundele până la tunet. Lumina și sunetul pleacă în aceeași clipă, dar sunetul este mai lent, iar întârzierea lui îți spune cât de departe a căzut trăsnetul. Un cutremur trimite și el doi mesageri cu viteze diferite: unda P, cu aproximativ 6 km pe secundă, și unda S, cu aproximativ 3,5 (capitolul 4). Pleacă împreună, iar S rămâne tot mai mult în urmă.

Pe seismogramă, cele două sosiri se văd limpede. Seismologul măsoară timpul dintre ele, numit intervalul S−P, și îl transformă în distanță. Prin scoarță, regula simplă este aceasta: fiecare secundă înseamnă aproximativ 8 km. Zece secunde înseamnă 80 km, iar un minut, aproape 500. Nu trebuie să știi când a început cutremurul. Diferența îți ajunge.

Trei cercuri, un punct

O singură stație îți dă distanța, dar nu și direcția. Cutremurul se poate afla oriunde pe un cerc trasat în jurul ei. A doua stație dă al doilea cerc, care îl taie pe primul în două puncte. A treia alege între ele. Metoda se numește triangulație. Telefonul tău își află poziția la fel, numai că pe dos: măsoară distanțele până la mai mulți sateliți GPS.

În jocul de mai jos, apasă pe rând pe stațiile A, B și C ca să le citești seismogramele. Apoi apasă pe hartă, acolo unde crezi că a fost cutremurul.

Dacă ai nimerit la mai puțin de 25 km, ai lucrat ca un seismolog. Încearcă și cu un cutremur nou, dar fără să aștepți al treilea cerc: vei vedea de ce două stații nu ajung.

În realitate, cercurile nu se întâlnesc niciodată perfect, pentru că undele nu merg cu aceeași viteză prin toate rocile și pentru că focarul are și adâncime. De aceea, calculatoarele folosesc zeci sau sute de stații deodată și caută punctul și ora care se potrivesc cel mai bine cu toate sosirile. Pentru un cutremur mare, răspunsul vine în câteva minute. Pentru sistemele de avertizare, în câteva secunde (capitolul 17).

O radiografie fără raze X

Cel mai adânc foraj făcut vreodată, cel din peninsula Kola, din Rusia, s-a oprit la puțin peste 12 km. Până în centrul Pământului sunt 6.371 km. Aproape tot ce știm despre restul drumului vine de la cutremure. Undele seismice își schimbă viteza când trec dintr-o rocă în alta. Atunci se curbează și se reflectă, la fel ca lumina care intră în apă. Citind unde și când ajung ele la suprafață, seismologii pot deduce prin ce au trecut. Un medic face la fel cu ultrasunetele.

Prima descoperire a venit de aproape de noi. La 8 octombrie 1909, un cutremur a zguduit valea râului Kupa, la sud de Zagreb. Meteorologul croat Andrija Mohorovičić a adunat seismogramele stațiilor din Europa și a observat ceva ciudat: la stațiile depărtate, undele sosiseră prea devreme. A înțeles că ele coborâseră într-un strat mai adânc, prin care se merge mai repede, cam cum ocolești orașul pe autostradă. Granița unde viteza undelor P sare de la 6–7 la aproximativ 8 km pe secundă desparte scoarța de manta. Îi spunem discontinuitatea Mohorovičić sau, pe scurt, Moho. Se află la 5–10 km sub oceane, la 30–50 km sub continente și la până la 70 km sub marile lanțuri de munți.

Umbra nucleului

În 1906, geologul britanic Richard Oldham a studiat undele ajunse în partea opusă a globului față de cutremur. A văzut că sosesc cu întârziere, ca și cum ar fi trecut printr-un miez în care se merge mai încet. Pământul are, așadar, un nucleu. În 1913, Beno Gutenberg i-a calculat adâncimea: aproximativ 2.900 km, valoare aproape neschimbată până azi.

În simulatorul de mai jos, pornește cu undele P și urmărește cum se curbează razele în manta și cum se frâng la nucleu.

Treci acum la undele S. Jumătate din planetă rămâne fără ele. Undele S nu trec prin lichide, deci nucleul extern este topit. Harold Jeffreys a demonstrat-o în 1926. Inelul în care lipsesc undele P directe, între aproximativ 104° și 140° de la cutremur, se numește zonă de umbră.

Inge Lehmann și miezul din miez

Zona de umbră nu era însă complet goală. Unele seismograme arătau acolo unde P slabe, pe care nimeni nu le putea explica. Seismologa daneză Inge Lehmann, care conducea secția de seismologie a Institutului Geodezic din Copenhaga, a studiat înregistrările unui cutremur mare din Noua Zeelandă, din 1929. În 1936 a publicat un articol cu unul dintre cele mai scurte titluri din istoria științei: „P′”. În el arăta că undele rătăcite se explică dacă în centrul nucleului lichid se află un al doilea miez, de care ele sunt deviate. Acest nucleu intern s-a dovedit mai târziu a fi solid: o bilă de fier și nichel cu raza de aproximativ 1.220 km, mai mică decât Luna.

Tomografie, de la Vrancea la Marte

Astăzi, seismologii nu mai caută doar straturi. Cu milioane de trasee de unde, de la mii de cutremure la mii de stații, calculatoarele construiesc imagini tridimensionale ale mantalei, la fel cum un tomograf de spital construiește imaginea unui corp din multe radiografii. Metoda se numește tomografie seismică. Prin roca rece și rigidă, undele trec mai repede, iar prin cea caldă, mai încet. Așa au fost văzute plăci vechi care se scufundă până aproape de nucleu. Tot așa a fost văzut, sub curbura Carpaților, un corp rece și aproape vertical: bucata de placă în care se produc cutremurele din Vrancea (capitolul 16).

Metoda merge pe orice lume pe care poți așeza un seismometru. Între 2018 și 2022, InSight a înregistrat peste 1.300 de cutremure marțiene cu un singur aparat. Din ele a reieșit că Marte are un nucleu lichid care ocupă aproximativ jumătate din raza planetei. Povestea este în capitolul 19.

La 6 februarie 2023, la ora 4:17 dimineața, sud-estul Turciei și nordul Siriei au fost zguduite de un cutremur cu magnitudinea 7,8. După nouă ore a urmat un al doilea, de 7,5. Imaginea care deschide capitolul este o hartă făcută din satelit deasupra orașului Kahramanmaraş: radarul a comparat orașul dinainte cu cel de după și a marcat cu pete colorate cartierele în care clădirile s-au schimbat cel mai mult. Dar ce înseamnă, de fapt, „7,8”? De ce diferența dintre 7 și 8 este uriașă, iar un „10” nu apare niciodată la știri?

Ideea lui Richter

La începutul anilor 1930, tânărul fizician Charles Richter lucra la Institutul de Tehnologie din California și alcătuia un catalog al cutremurelor din sudul statului. Avea sute de înregistrări și o problemă simplă: cum le pui în ordine? Ziarele întrebau mereu „cât de mare a fost?”, iar răspunsul depindea de cât de aproape se nimerise cineva. Richter voia un număr care să descrie cutremurul însuși, nu ce a simțit un om sau altul.

Soluția, publicată în 1935, era de o simplitate elegantă. Iei cea mai mare zvâcnire a acului de pe seismogramă (amplitudinea), ții seama de distanța până la cutremur și citești un număr. Ca etalon, Richter a ales un anumit tip de aparat, seismograful Wood–Anderson, așezat la 100 km de epicentru. Dacă acul lui se abate cu un milimetru, cutremurul are magnitudinea 3. Colegul său Beno Gutenberg l-a ajutat să extindă metoda la cutremure îndepărtate, din toată lumea.

Cutremurele mari mișcă acul de milioane de ori mai mult decât cele mici, așa că Richter a împrumutat un truc de la astronomi, care măsoară strălucirea stelelor tot în „magnitudini”: a folosit o scară logaritmică. Pe o astfel de scară, o treaptă în plus nu înseamnă „încă puțin”, ci „de zece ori mai mult”. Un cutremur de 5 mișcă acul de zece ori mai tare decât unul de 4 și de o sută de ori mai tare decât unul de 3.

O scară care păcălește intuiția

Suntem obișnuiți cu scări în care 8 este de două ori 4. Aici, un cutremur de magnitudine 8 eliberează de un milion de ori mai multă energie decât unul de 4. Un cutremur de 6 eliberează, sub formă de unde, cam cât energia bombei de la Hiroshima. Unul de 9 este de peste 30.000 de ori mai puternic.

Două cutremure din același an arată cât de mult și, totodată, cât de puțin spune acest număr. La 12 ianuarie 2010, un cutremur de 7,0 a lovit Haiti. La 27 februarie, unul de 8,8 a lovit Chile: de aproximativ 500 de ori mai multă energie. Cu toate acestea, în Haiti au murit de sute de ori mai mulți oameni.

Explicația nu ține de magnitudine, ci de adâncime, de distanță și mai ales de clădiri: Chile construiește de zeci de ani după norme antiseismice stricte, iar Haiti nu avea cum. Magnitudinea spune câtă energie a pornit de la falie. Ce ajunge la tine și ce face acolo se numește intensitate, iar despre ea vorbim în capitolul 8 și în capitolul 15.

În simulatorul de mai jos, mută cursorul de la magnitudinea 2 la 9. Urmărește cum crește bila care reprezintă energia, cu cât TNT ar fi egală și câte astfel de cutremure se produc pe an.

Ai observat că, de la o treaptă la alta, bila nu se dublează, ci crește de 32 de ori? Și că, pe măsură ce urci, numărul de cutremure pe an scade la fel de repede? Ajungem imediat și la această regulă.

Magnitudinea-moment: măsori falia, nu acul

Scara lui Richter avea o slăbiciune. Era gândită pentru California, pentru un anumit aparat și pentru cutremure aflate la câteva sute de kilometri. Mai rău, la cutremurele foarte mari se „satura”: aparatul prinde doar undele scurte și rapide, iar o falie care se rupe pe sute de kilometri emite mai ales unde lungi și lente. Peste 7, scările vechi arătau aproape același număr pentru cutremure foarte diferite, așa cum un cântar de bucătărie arată „maximum” și pentru un sac de ciment, și pentru un camion.

Soluția a venit în anii 1970, de la seismologii Hiroo Kanamori și Thomas Hanks, care au publicat în 1979 scara magnitudinii-moment, notată M_w. Ea pornește de la ce s-a întâmplat pe falie. Înmulțești trei lucruri: suprafața care s-a rupt, alunecarea (cu câți metri s-au deplasat cele două părți) și rigiditatea rocii. Rezultatul, momentul seismic, este transformat într-un număr potrivit astfel încât să coincidă cu scara lui Richter acolo unde aceasta funcționa bine.

Astăzi, pentru orice cutremur important, cifra pe care o auzi este magnitudinea-moment. De aceea seismologii spun simplu „magnitudine”, nu „grade pe scara Richter”. Scara locală a lui Richter (M_L) se folosește încă pentru cutremurele mici și apropiate. Așa se explică de ce două instituții pot anunța cifre ușor diferite pentru același cutremur și de ce prima valoare este adesea corectată după câteva ore, când sosesc date de la mai multe stații.

De ce nu există magnitudinea 10

Dacă magnitudinea depinde de suprafața ruptă, un cutremur nu poate fi mai mare decât falia pe care se produce. Cel mai mare cutremur măsurat vreodată, cel din Chile, din 22 mai 1960, a avut M_w 9,5 și a rupt aproximativ 1.000 km din zona în care placa oceanică Nazca alunecă sub America de Sud (capitolul 12).

Pentru un „10” ar trebui să se rupă dintr-odată o falie de câteva ori mai lungă, cu o alunecare și mai mare. Nu se cunoaște pe Pământ o falie continuă de asemenea dimensiuni. Un „12” ar cere o falie mai lungă decât ocolul planetei. De aceea seismologii spun că magnitudinea 10 nu este interzisă de matematică, ci de geologie.

Legea Gutenberg–Richter

Tabelul de mai sus ascunde o regulă descoperită de Gutenberg și Richter în anii 1940: de fiecare dată când cobori o treaptă de magnitudine, cutremurele devin de aproximativ zece ori mai numeroase. Unul de 8, vreo cincisprezece de 7, peste o sută de 6, peste o mie de 5, în jur de 13.000 de 4. Regula se păstrează, cu mici variații, pe tot globul și în aproape orice regiune seismică.

De aici decurg două lucruri folositoare. Primul: numărând cutremurele mici dintr-o zonă, seismologii pot estima cât de des vin cele mari, chiar dacă nu pot spune când (capitolul 17). Al doilea: cutremurele mici nu „descarcă” falia. Ar fi nevoie de vreo 32 de cutremure de 6 ca să egaleze energia unuia de 7 și de o mie ca să egaleze unul de 8. Natura nu produce atâtea.

Imaginea care deschide capitolul este o foaie volantă tipărită în Mexic după cutremurul din 2 noiembrie 1894. Pe atunci, puțini oameni văzuseră un seismograf. Un cutremur era ceea ce povesteau martorii: clopote care au bătut singure, ziduri crăpate, lume ieșită în stradă. Din asemenea povești s-a născut a doua măsură a cutremurelor, cea care nu întreabă câtă energie a pornit de la falie, ci ce s-a întâmplat exact aici, în locul în care stai tu.

O scară făcută din povești

Magnitudinea, despre care am vorbit în capitolul 7, este una singură pentru un cutremur. Intensitatea este alta în fiecare loc. Ea descrie cât de tare s-a simțit mișcarea și ce urmări a avut asupra oamenilor, obiectelor și clădirilor. Seamănă cu un bec: puterea lui în wați este mereu aceeași, dar lumina care ajunge la tine depinde de cât de departe stai și de ce se află între voi.

Primele scări de intensitate au apărut în secolul al XIX-lea; cea a italianului Michele de Rossi și a elvețianului François-Alphonse Forel datează din 1883. Cea mai cunoscută poartă numele lui Giuseppe Mercalli, preot și vulcanolog italian, care și-a publicat varianta în 1902. Scara a fost apoi lărgită la douăsprezece trepte și refăcută în 1931 în Statele Unite, sub numele de Mercalli modificată. Treptele se scriu cu cifre romane, de la I la XII, tocmai ca să nu fie confundate cu magnitudinea.

În Europa se folosește astăzi scara EMS-98 (Scara Macroseismică Europeană), tot cu douăsprezece trepte, dar mai atentă la felul clădirii: o casă de chirpici și un bloc de beton armat nu pățesc același lucru la aceeași zguduire. Japonia are propria scară, shindo, de la 0 la 7.

Marele avantaj al intensității este că nu are nevoie de aparate. Ajung o scrisoare, o cronică sau un desen. Așa pot fi studiate și cutremurele dinaintea seismografelor.

Hărți desenate din mărturii

Dacă aduni sute de mărturii și treci pe hartă intensitatea din fiecare localitate, poți uni cu o linie locurile cu aceeași valoare. Liniile se numesc izoseiste și seamănă cu curbele de nivel: în mijloc, zona cea mai lovită, apoi inele tot mai slabe. Forma lor spune multe. Inelele alungite arată direcția faliei, iar o „insulă” de pagube aflată departe de centru trădează un teren slab.

Astăzi, harta se face singură în câteva minute. Serviciul geologic american (USGS) publică după fiecare cutremur important un ShakeMap, o hartă colorată a zguduirii, calculată din înregistrările stațiilor și din ce se știe despre sol. Salvatorii află astfel unde să meargă mai întâi, înainte să primească vreun telefon. Mărturiile au rămas la fel de prețioase: prin chestionarul „Did You Feel It?” al USGS sau prin aplicația LastQuake a centrului european EMSC, oricine poate spune în două minute ce a simțit.

Distanța și adâncimea

Undele seismice slăbesc pe măsură ce se îndepărtează de sursă: se împrăștie pe o suprafață tot mai mare, iar roca le absoarbe treptat. De aceea contează enorm cât de aproape de tine se rupe falia, atât pe orizontală, cât și pe verticală.

Orașul Christchurch, din Noua Zeelandă, a trăit această lecție de două ori. La 4 septembrie 2010, un cutremur cu magnitudinea 7,1 s-a produs la vreo 40 km de oraș. Au fost pagube mari, dar niciun mort. La 22 februarie 2011 a urmat unul de 6,2, cu energie de vreo douăzeci de ori mai mică. Numai că s-a produs la câțiva kilometri de centru și la doar 5 km adâncime, în miezul zilei. Au murit 185 de oameni.

Adâncimea lucrează în ambele sensuri. Un cutremur de suprafață lovește tare o zonă restrânsă. Unul adânc se simte mai blând deasupra focarului, dar pe o întindere uriașă. Cutremurele din Vrancea pornesc de la 60–180 km adâncime și de aceea se simt din Bulgaria până în Ucraina. La 4 martie 1977, Bucureștiul, aflat la peste 100 km de epicentru, a ajuns la intensitatea VIII (capitolul 16).

În simulatorul de mai jos, alege magnitudinea, distanța, adâncimea și felul solului. Începe cu un cutremur de 6 chiar sub tine, apoi îndepărtează-l și urmărește camera.

Încearcă acum să obții aceeași treaptă Mercalli în două feluri: cu un cutremur mic și apropiat, apoi cu unul mare și îndepărtat. La final schimbă doar solul, din rocă în teren moale, și vezi cu câte trepte urcă intensitatea.

Pământul de sub tălpi

Al treilea factor este cel mai puțin bănuit: terenul pe care stai. Când undele trec din rocă tare în sedimente moi, încetinesc. Energia lor nu dispare, așa că unda devine mai amplă, la fel cum un val crește când ajunge în apă mică. Pune un castron cu jeleu pe masă și lovește masa: lemnul abia tresare, iar jeleul tremură mult și îndelung.

După cutremurul din 1906, geologii au cartat San Francisco stradă cu stradă și au văzut că harta pagubelor copia harta geologică: stânca, puține pagube; umplutura, dezastru (capitolul 9). Tot solul moale și ud este vinovat de lichefiere, despre care povestim în capitolul 14.

Mexico, 1985: orașul de pe lac

La 19 septembrie 1985, la 7:17 dimineața, un cutremur cu magnitudinea 8,0 s-a produs sub coasta Pacificului, în statul Michoacán. Orașele de pe coastă au avut pagube moderate. Dezastrul a fost la aproximativ 350 km distanță, în capitală.

Centrul orașului este construit pe fundul unui lac secat, cel pe care aztecii își ridicaseră cetatea Tenochtitlan. Stratul de argilă s-a comportat ca jeleul din castron: a amplificat de mai multe ori undele sosite de departe și a continuat să se legene mult după ce roca din jur se liniștise. Mai rău, argila oscila cu un ritm de aproximativ două secunde, exact ritmul propriu al clădirilor de 6–15 etaje. Acestea au intrat în rezonanță (capitolul 15), ca un leagăn împins mereu la momentul potrivit. S-au prăbușit în jur de 400 de clădiri. Numărul morților nu se cunoaște exact: cel puțin 5.000, cel mai probabil în jur de 10.000.

Mai există un efect, numit directivitate. Ruptura nu se produce peste tot deodată, ci aleargă de-a lungul faliei ca un fermoar care se deschide. În direcția în care aleargă, undele se adună unele peste altele și sosesc ca o singură lovitură puternică. În direcția opusă, zguduirea este mai slabă și mai lungă. Două orașe aflate la aceeași distanță de falie pot avea astfel sorți foarte diferite.

Fotografia care deschide capitolul a fost făcută de Arnold Genthe în dimineața de 18 aprilie 1906. Privim în jos pe strada Sacramento. Oamenii stau în mijlocul drumului, unii pe scaune scoase din case, și se uită la fumul care urcă dinspre centru. Fațada unei case din dreapta a căzut. Nimeni nu fuge. Încă nu știu că focul va ajunge până la ei și că orașul pe care îl privesc nu va mai exista peste trei zile.

Un oraș sigur pe el

În primăvara lui 1906, San Francisco era cel mai mare oraș de pe coasta de vest a Statelor Unite: în jur de 400.000 de locuitori, bănci, teatre, un port plin și tramvaie trase de cablu pe dealuri abrupte. Crescuse în numai o jumătate de secol, de la goana după aur încoace, în mare parte din lemn și cărămidă. Cartiere întregi stăteau pe „pământ făcut”: golfuri și mlaștini astupate cu nisip și moloz.

Avem o imagine neobișnuit de vie a acelui oraș. Cu doar câteva zile înainte de cutremur, frații Miles, cineaști locali, au fixat o cameră de filmat în fața unui tramvai și au mers pe strada Market până la clădirea feribotului.

5:12 dimineața

Miercuri, 18 aprilie, la 5:12, orașul dormea. A venit întâi o zguduire scurtă, apoi, după vreo douăzeci de secunde, cea mare, care a durat mai puțin de un minut. Falia San Andreas, care trece la câțiva kilometri de oraș, s-a rupt pe aproximativ 477 km, din sud, de la San Juan Bautista, până în zona Capului Mendocino, în nord. Cele două părți au alunecat una pe lângă alta, pe orizontală, cu până la 6 metri. Garduri și drumuri care traversau falia au rămas tăiate și decalate.

Cutremurul s-a simțit din Oregon până la Los Angeles și, spre interior, până în Nevada. În oraș au căzut coșuri de fum, fațade de cărămidă și hoteluri ieftine de lemn din zonele cu teren umplut. Clădirea cea mai mândră, primăria, s-a dovedit și cea mai șubredă.

În simulatorul de mai jos vezi, la aceeași scară, cât de lungi au fost rupturile unor cutremure celebre. Caută San Francisco 1906 și compară-l cu lățimea României.

Ruptura din 1906 ar acoperi aproape două treimi din lățimea țării. Compar-o apoi cu cele din Chile 1960 și Sumatra 2004 (capitolul 12): cu cât falia ruptă este mai lungă, cu atât magnitudinea este mai mare (capitolul 7).

Trei zile de foc

Cutremurul a rupt conductele de gaz și a răsturnat sobe și lămpi. În prima oră ardeau deja zeci de focuri. Pompierii au cuplat furtunurile la hidranți și nu a curs nimic: se rupseseră și conductele mari de apă. Șeful pompierilor, Dennis Sullivan, fusese rănit de moarte în primele clipe. Unul dintre incendii a pornit, se spune, de la o femeie care și-a pregătit micul dejun la o sobă cu coșul crăpat.

Armata a încercat să oprească focul dărâmând clădiri cu explozibil, ca să facă goluri pe care flăcările să nu le poată sări. De multe ori exploziile au aprins focuri noi. Abia sâmbătă, 21 aprilie, incendiul a fost oprit, în mare parte de-a lungul bulevardului larg Van Ness. Arseseră în jur de 500 de cvartale și aproximativ 28.000 de clădiri.

Corturi și căsuțe verzi

În primele ore, generalul Frederick Funston a adus în oraș trupele de la baza Presidio, fără să mai aștepte ordine. Soldații au păzit străzile, au ajutat pompierii și au împărțit hrană. Primarul a anunțat că jefuitorii vor fi împușcați, iar în zilele de haos au fost uciși astfel și oameni nevinovați.

Mai mult de jumătate dintre locuitori, peste 200.000 de oameni, au rămas fără casă. Mulți au plecat cu feribotul peste golf. Ceilalți s-au așezat în parcuri și pe terenuri virane.

Înainte de iarnă, orașul și armata au construit peste 5.600 de căsuțe de lemn cu una până la trei încăperi, vopsite în verde. Chiria era de câțiva dolari pe lună și se scădea din preț, astfel încât familiile ajungeau proprietare. Când taberele s-au închis, mulți și-au urcat căsuța pe o platformă și au mutat-o pe un teren al lor. Câteva există și astăzi.

Raportul Lawson și ideea lui Reid

La trei zile după cutremur, guvernatorul Californiei a numit o comisie de oameni de știință condusă de geologul Andrew Lawson. Timp de doi ani, membrii ei au străbătut falia pe jos și călare, au fotografiat fiecare gard rupt și au notat pagubele din fiecare localitate. Raportul din 1908 este primul studiu complet al unui mare cutremur. A arătat că San Andreas este o singură falie, lungă de sute de kilometri, și că pagubele depind mai mult de teren decât de distanță (capitolul 8).

Un membru al comisiei, Harry Fielding Reid, a observat ceva în măsurătorile topografilor. Cu zeci de ani înainte de 1906, punctele de reper de o parte și de alta a faliei se deplasaseră lent în direcții opuse. Scoarța se îndoise ca o riglă de plastic, până când a cedat. În 1910, Reid a numit ideea revenire elastică. Este și azi explicația de bază a cutremurelor, pe care o poți încerca singur în capitolul 3.

Reconstrucție și uitare

San Francisco s-a refăcut uimitor de repede. În 1915 își sărbătorea deja renașterea cu o expoziție mondială. Graba a avut un preț. Oamenii de afaceri se temeau că investitorii vor ocoli un „oraș al cutremurelor”, așa că dezastrul a fost numit oficial „Marele Incendiu”: focul poate lovi orice oraș și, în plus, era acoperit de asigurări. Cifra oficială a morților a rămas la câteva sute. Abia cercetările începute în anii 1960 de arhivista orașului, Gladys Hansen, au arătat că numărul real a fost în jur de 3.000; mulți dintre cei necontați locuiau în Chinatown și în cartierele sărace.

Molozul a fost împins în golf, iar pe el s-au construit cartiere noi. Tocmai acolo au fost cele mai mari stricăciuni la cutremurul din 1989 (capitolul 14). Lecția cea bună a venit mai încet: rezervoare de apă pentru incendii îngropate sub intersecții, o rețea separată de hidranți și, cu timpul, norme de construcție (capitolul 15).

Imaginea care deschide capitolul este o gravură colorată din 1812, cu ruine lăsate de cutremur la Messina, în Sicilia. Oameni mărunți se plimbă printre ziduri sparte, ca printre vestigii antice. Europa secolului al XVIII-lea privea asemenea imagini cu teamă, dar și cu o curiozitate nouă. Până atunci, un cutremur era un semn sau o pedeapsă. După Lisabona, a început să fie o întrebare: ce s-a întâmplat, de fapt, sub pământ?

Lisabona, 1 noiembrie 1755

Era Ziua Tuturor Sfinților, iar bisericile Lisabonei erau pline și luminate de mii de lumânări. Pe la 9:40 dimineața, pământul a început să se zguduie și nu s-a oprit timp de câteva minute nesfârșite. Bolți și clopotnițe s-au prăbușit peste credincioși. Supraviețuitorii au fugit spre singurul loc deschis, cheiul de pe malul fluviului Tejo. Acolo au văzut apa retrăgându-se și dezgolind fundul portului. După aproximativ patruzeci de minute, marea s-a întors în valuri înalte de câțiva metri. În urma lor, lumânările și vetrele răsturnate au aprins un incendiu care a ars aproape o săptămână.

Lisabona era una dintre cele mai bogate capitale ale Europei. A pierdut palatul regal cu biblioteca lui, opera abia inaugurată, zeci de biserici și cea mai mare parte a caselor. Vestea a făcut înconjurul continentului în câteva săptămâni și a zguduit cu totul altceva decât ziduri.

Întrebările lui Pombal

Reconstrucția a fost condusă de ministrul regelui, Sebastião José de Carvalho e Melo, cunoscut mai târziu ca marchiz de Pombal. A îngropat repede morții, ca să prevină epidemiile, a adus hrană, a oprit jafurile și specula. Apoi a făcut ceva nemaivăzut: a trimis tuturor parohiilor din țară un chestionar. Cât a durat cutremurul? Din ce direcție părea să vină? Marea s-a retras mai întâi sau a crescut? Câte case au căzut, câți oameni au murit, ce s-a întâmplat cu fântânile? Răspunsurile se păstrează și astăzi în arhivele portugheze. Este prima anchetă seismologică din istorie și strămoșul chestionarelor de intensitate din capitolul 8.

Filosofii au reacționat la fel de puternic. Voltaire a scris un poem amar despre dezastru, apoi romanul „Candide”, în care ia în râs ideea că trăim în „cea mai bună dintre lumile posibile” (capitolul 20). Tânărul Immanuel Kant a adunat toate relatările găsite și a publicat în 1756 trei studii în care căuta cauze naturale. Explicația lui, cu peșteri pline de gaze fierbinți, era greșită. Întrebarea era cea bună.

În 1760, englezul John Michell a mers mai departe. A susținut că un cutremur înseamnă unde care se propagă prin scoarță, pornite de la mișcarea unor mase de rocă aflate la kilometri adâncime, și a încercat să afle, din orele de sosire, de unde a plecat cel din 1755. De aceea este numit adesea părintele seismologiei.

Calabria, 1783: savanții pe teren

Între 5 februarie și 28 martie 1783, cinci cutremure puternice au lovit pe rând sudul Italiei. Au murit între 30.000 și 50.000 de oameni. La Scilla, localnicii refugiați pe plajă au fost luați de un val, după ce o bucată de munte s-a prăbușit în mare.

De data aceasta, răspunsul a fost științific de la început. Academia de Științe din Napoli a trimis o expediție condusă de Michele Sarconi, cu medici, naturaliști și desenatori. Raportul lor din 1784, însoțit de un atlas cu planșe, este considerat lucrarea primei comisii științifice dedicate unui cutremur. Autoritățile au impus apoi reguli de reconstrucție, cu case întărite cu un schelet de lemn.

Messina, 28 decembrie 1908

La 5:20 dimineața, un cutremur cu magnitudinea de aproximativ 7,1 s-a produs chiar sub strâmtoarea dintre Sicilia și Calabria. A durat cam o jumătate de minut. În câteva minute au sosit și valuri tsunami, care au ajuns pe alocuri la 12 metri. Messina și Reggio Calabria, de pe malul opus, au fost distruse aproape cu totul. Au murit între 75.000 și peste 82.000 de oameni. Este cel mai ucigător cutremur cunoscut din istoria Europei.

Primii salvatori au fost marinarii unor nave de război rusești și britanice aflate în apropiere, care au scos oameni de sub dărâmături cu mâinile goale. În 1909, Italia a adoptat primele norme naționale de construcție antiseismică și prima hartă a zonelor în care acestea erau obligatorii.

Tokyo, 1 septembrie 1923

Marele cutremur din Kantō, cu magnitudinea de aproximativ 7,9, a lovit cu două minute înainte de prânz, când în sute de mii de case de lemn ardeau vetrele pentru masă. Un taifun aflat în trecere a adus vânt puternic. Focurile s-au unit și au ars două zile în Tokyo și Yokohama. În estul capitalei, zeci de mii de oameni s-au adunat pe un teren viran, cu lucrurile salvate. Un vârtej de foc a trecut peste ei și, în câteva minute, au murit acolo aproximativ 38.000 de oameni. În total au pierit în jur de 105.000.

În haosul acelor zile, zvonuri false au dus la uciderea a mii de coreeni care trăiau în Japonia: o amintire că, după un dezastru, panica poate face la fel de mult rău ca natura. În 1924, Japonia a introdus în lege primul calcul antiseismic obligatoriu pentru clădiri. Ziua de 1 septembrie este de atunci Ziua Prevenirii Dezastrelor, cu exerciții în toată țara.

Shaanxi și Tangshan: două nopți în China

Cel mai ucigător cutremur cunoscut s-a produs la 23 ianuarie 1556, în provincia Shaanxi. Milioane de oameni locuiau acolo în yaodong, locuințe săpate în dealurile de loess, un praf galben, compact, dar fragil. Cutremurul a venit noaptea, iar dealurile s-au surpat. Cronicile dau în jur de 830.000 de morți, cu tot cu foametea și bolile care au urmat. Un învățat care a supraviețuit, Qin Keda, a lăsat un sfat surprinzător de modern: când începe cutremurul, nu te repezi afară; ghemuiește-te și așteaptă (capitolul 21).

La 28 iulie 1976, la 3:42 noaptea, un cutremur de 7,6 s-a produs chiar sub orașul industrial Tangshan, cu un milion de locuitori. Zona era socotită sigură, iar blocurile de cărămidă nu aveau nicio întărire. Cifra oficială este de aproximativ 242.000 de morți. După Tangshan, China și-a rescris normele de construcție și a renunțat la speranța că marile cutremure pot fi anunțate din timp (capitolul 17).

Imaginea care deschide capitolul a fost luată din satelit la 26 decembrie 2004, deasupra coastei de est a Indiei. Dungile albe, paralele cu țărmul, sunt valuri tsunami care se sparg, la două ore după un cutremur produs la peste o mie de kilometri depărtare, lângă Sumatra. Pe plaje, oamenii nu simțiseră nimic și nu primiseră nicio veste. Capitolul acesta este despre felul în care un cutremur pune oceanul în mișcare și despre cum poți recunoaște la timp ce urmează.

Nu este un val obișnuit

Valurile pe care le vezi la mare sunt făcute de vânt. Mișcă doar pătura de sus a apei și vin unul după altul, la câteva secunde. Un tsunami se naște altfel. Când o falie de sub ocean se rupe și fundul mării saltă brusc cu câțiva metri (capitolul 12), toată coloana de apă de deasupra, de la fund până la suprafață, este ridicată odată cu el. Apa caută apoi să revină la nivel și pornește în toate direcțiile, ca atunci când lovești de dedesubt fundul unei tăvi pline.

Cuvântul este japonez și înseamnă „val de port”: pescarii se întorceau din larg, unde nu observaseră nimic, și își găseau portul distrus. Denumirea veche de „val mareic” este greșită, fiindcă mareele nu au nicio legătură. Un tsunami nu este nici un singur val, ci un șir de valuri, despărțite de zeci de minute. Între două creste pot fi sute de kilometri.

Repede în larg, înalt la țărm

Viteza unui tsunami depinde de un singur lucru: adâncimea apei. În oceanul deschis, unde apa are 4.000 de metri, valul aleargă cu aproximativ 700 km/h, cât un avion de pasageri. Acolo însă are mai puțin de un metru înălțime și se întinde pe zeci de kilometri, așa că un vapor este ridicat și coborât atât de lin încât nimeni de la bord nu observă.

Totul se schimbă lângă coastă. Pe măsură ce apa devine mai puțin adâncă, partea din față a valului încetinește, iar cea din spate o ajunge din urmă. Energia se strânge pe o lungime tot mai mică, iar valul crește: de la un metru la cinci, la zece, uneori la treizeci. Chiar și încetinit, la țărm înaintează cu 30–40 km/h, mai repede decât poate alerga un om.

În simulatorul de mai jos, declanșează un tsunami și urmărește-l de la larg la țărm. Privește viteza și înălțimea afișate, apoi mută cursorul de adâncime.

Ai văzut cum, peste apa adâncă, valul este rapid și aproape invizibil, iar în apa mică încetinește și se înalță? Încearcă să găsești adâncimea la care înălțimea se dublează față de larg.

1 aprilie 1946: cum s-a născut alerta

În noaptea de 1 aprilie 1946, un cutremur cu magnitudinea 8,6 s-a produs în Insulele Aleutine, în Alaska. În apropiere, valul a măturat un far aflat sus pe faleză, cu cei cinci oameni dinăuntru. În mai puțin de cinci ore a traversat Pacificul până în Hawaii, unde nimeni nu simțise cutremurul. În orașul Hilo era dimineață, iar copiii mergeau la școală. Au murit 159 de oameni în arhipelag, cei mai mulți la Hilo. Era și ziua păcălelilor: unii nu au crezut strigătele de avertizare.

Lecția a fost limpede: seismografele „aud” cutremurul în câteva minute, iar valul are nevoie de ore ca să traverseze oceanul. Timpul acesta poate fi folosit. În 1949 a început să lucreze, lângă Honolulu, primul centru de avertizare, cel care avea să devină Centrul de Avertizare pentru Tsunami din Pacific.

Sistemul a fost pus la încercare în mai 1960, după cutremurul din Chile, cel mai mare măsurat vreodată. Valul a ajuns la Hilo după vreo cincisprezece ore și în Japonia după aproape o zi. Avertizarea a fost dată la timp, și totuși la Hilo au murit 61 de oameni; unii coborâseră la țărm ca să vadă valul. În Japonia au murit în jur de 140. O alertă ajută doar dacă oamenii știu ce au de făcut cu ea.

26 decembrie 2004

A doua zi de Crăciun, la 7:59 dimineața, ora locală, falia din largul Sumatrei s-a rupt pe aproximativ 1.300 km, într-un cutremur cu magnitudinea 9,1–9,3. Pe coasta provinciei Aceh, valurile au sosit în mai puțin de o jumătate de oră și au ajuns pe alocuri la 30 de metri. Au atins Thailanda, Sri Lanka și India după vreo două ore, iar coasta Africii după șapte. Au murit între 228.000 și 230.000 de oameni, în 14 țări.

Pentru multe dintre aceste țărmuri au existat ore întregi în care oamenii ar fi putut fi anunțați. Oceanul Indian nu avea însă niciun sistem de avertizare: marile tsunamiuri sunt rare acolo, iar amintirea lor se pierduse. Un sistem funcționează din 2006.

Geamanduri, pietre și semnele mării

Astăzi, zeci de stații DART veghează în oceane. Fiecare are un senzor de presiune așezat pe fundul mării, la mii de metri adâncime, care simte greutatea apei de deasupra. Când trece un tsunami, coloana de apă crește cu câțiva centimetri, iar senzorul observă. Semnalul urcă prin sunet la o geamandură și de acolo, prin satelit, la centrele de avertizare. Așa se află în câteva minute nu doar că a fost un cutremur, ci că un val chiar a pornit și cât este de mare.

Avertizarea cea mai veche este cioplită în piatră. Pe coasta de nord-est a Japoniei stau sute de „pietre de tsunami”, unele vechi de secole, ridicate de supraviețuitori. Unele marchează până unde a urcat apa. Altele le cer urmașilor să nu construiască mai jos de ele. În 2011, în satul Aneyoshi, apa s-a oprit la mică distanță sub o astfel de piatră, iar casele de deasupra au rămas întregi.

Valul din golful Lituya

Nu toate tsunamiurile vin de la fundul oceanului. La 9 iulie 1958, un cutremur de 7,8 a desprins un versant întreg deasupra golfului Lituya, un fiord îngust din Alaska. Zeci de milioane de metri cubi de stâncă au căzut în apă dintr-odată. Valul stârnit a urcat pe versantul opus și a smuls pădurea până la 524 de metri înălțime, cel mai înalt nivel atins vreodată de un val, din câte se cunosc. În golf se aflau trei bărci de pescari. Una, cu un tată și fiul lui la bord, a trecut peste val și a scăpat; două persoane dintr-o altă barcă au murit.

Un asemenea val este uriaș pe loc, dar se stinge repede: nu traversează oceane. Alunecările de teren, erupțiile și prăbușirile de ghețari pot face totuși tsunamiuri primejdioase în fiorduri, lacuri și mări închise.

Imaginea care deschide capitolul este o pereche de fotografii din satelit, în culori false, ale unor orașe de pe coasta Japoniei: înainte și după 11 martie 2011. În prima, vegetația apare roșie, iar orașele, gri-argintii. În a doua, o fâșie lată de lângă mare a devenit întunecată: este pământ acoperit de apă și de noroi. Cutremurul care a făcut asta a avut magnitudinea 9. De când există seismografe, numai cinci au atins acest prag. Toate s-au produs pe același fel de falie.

Cea mai mare falie de pe planetă

În capitolul 7 am văzut că magnitudinea depinde de suprafața care se rupe. Faliile de pe continente sunt aproape verticale și taie doar partea rece și casantă a scoarței, groasă de 15–20 km. Oricât de lungi ar fi, suprafața lor rămâne o fâșie îngustă. Există însă un loc în care falia stă culcată: zonele de subducție, unde o placă oceanică alunecă pieziș sub alta (capitolul 2). Suprafața de contact dintre ele coboară în pantă lină și poate avea 1.000 km lungime și 200 km lățime. Geologii o numesc megathrust, „marea falie de încălecare”.

Chile, 22 mai 1960

Cel mai mare cutremur măsurat vreodată a fost anunțat de altele. Cu o zi înainte, un cutremur de peste 8 lovise orașul Concepción, iar duminică după-amiază, cu un sfert de oră înaintea celui mare, a venit încă unul puternic. Mulți oameni erau deja în stradă, ceea ce a salvat nenumărate vieți. La 15:11, placa Nazca a alunecat sub America de Sud pe aproximativ 1.000 km. Pământul s-a zguduit vreo zece minute. Coasta s-a lăsat cu până la doi metri, iar cartiere din orașul Valdivia au rămas sub apă. După două zile a erupt un vulcan din apropiere. Tsunamiul a traversat Pacificul și a ucis oameni în Hawaii și Japonia. În Chile, numărul morților este estimat între 1.000 și 6.000.

Alaska, 1964: dovada

La 27 martie 1964, în Vinerea Mare, la 17:36, sudul Alaskăi s-a zguduit timp de aproximativ patru minute și jumătate. Magnitudinea a fost 9,2, a doua din câte s-au măsurat. La Anchorage, un cartier întreg clădit pe argilă a alunecat spre mare (capitolul 8), iar o parte din strada principală a coborât cu câțiva metri. Au murit 131 de oameni, cei mai mulți din cauza valurilor tsunami, unii tocmai în Oregon și California.

În vara aceea, geologul George Plafker a străbătut coasta cu barca și cu hidroavionul. A observat că scoicile și lipitorile de stâncă, animale care trăiesc doar în zona mareei, formau pe unele insule o dungă albă, uscată, aflată la metri deasupra apei. În alte locuri, păduri întregi ajunseseră sub nivelul mării. A cartat totul: o fâșie uriașă se ridicase, pe alocuri cu peste zece metri, iar alta, paralelă, coborâse. Desenul nu putea fi făcut de o falie verticală. Se potrivea doar cu o falie culcată, pe care fundul Pacificului alunecă sub Alaska.

Era 1965, iar ideea că fundul oceanelor se scufundă sub continente abia se năștea și era privită cu neîncredere. Alaska a fost prima dovadă văzută pe teren și una dintre pietrele de temelie ale tectonicii plăcilor.

Sumatra și Tōhoku: surprizele

La 26 decembrie 2004, ruptura din largul Sumatrei a alergat spre nord cu peste doi kilometri pe secundă și tot i-au trebuit aproape zece minute ca să ajungă la capăt. Întreaga planetă a vibrat cu aproximativ un centimetru. Mulți specialiști credeau că zona aceea nu poate produce un cutremur de 9.

La fel de neașteptat a fost cutremurul din 11 martie 2011, de la ora 14:46, din largul regiunii Tōhoku. Japonia era, și este, cea mai bine pregătită țară din lume. Alerta automată a oprit trenurile de mare viteză înainte de zguduirea puternică și niciun pasager nu a murit (capitolul 17). Zgârie-norii din Tokyo s-au legănat minute în șir și au rezistat. Cutremurul însuși a făcut puține victime.

Planurile țării se bazau însă pe cutremurele din ultimele secole, de cel mult 8 și ceva. Lângă groapa oceanică, falia a alunecat cu până la 50 de metri, mai mult decât se măsurase vreodată. Digurile de coastă, unele înalte de zece metri, au fost depășite. Pe văile înguste, apa a urcat până la aproape 40 de metri. Au murit sau au dispărut în jur de 18.500 de oameni, aproape toți înecați; cu decesele legate de evacuare, bilanțul se apropie de 19.700.

La centrala nucleară Fukushima Daiichi, reactoarele s-au oprit automat la cutremur, așa cum trebuia. Valul, de aproximativ 14 metri, a trecut însă peste un dig gândit pentru mai puțin de jumătate și a inundat generatoarele care asigurau răcirea. Trei reactoare s-au topit. Peste 100.000 de oameni au fost evacuați, iar unele localități au rămas închise ani de zile.

Cascadia: cutremurul fără martori

Pe coasta de nord-vest a Americii, din nordul Californiei până în Canada, o placă oceanică mică alunecă sub continent. De când există orașele Seattle, Portland și Vancouver, zona a fost aproape tăcută. În anii 1980, geologul Brian Atwater a găsit în mlaștinile de pe coastă „păduri-fantomă”: trunchiuri de cedru moarte, în picioare, cu rădăcinile în mâl sărat. Țărmul se lăsase brusc, iar marea omorâse copacii. Inelele lor se opresc toate la sezonul de creștere din 1699.

Cealaltă jumătate a răspunsului se afla în Japonia. Cronicile de acolo notează un tsunami sosit în ianuarie 1700 fără niciun cutremur simțit înainte: un „tsunami orfan”. Calculând drumul înapoi peste Pacific, cercetătorii au aflat data: 26 ianuarie 1700, pe la nouă seara, un cutremur de aproximativ 9. Poveștile popoarelor native de pe coastă vorbeau de mult despre o noapte de iarnă în care pământul s-a zguduit și marea a luat sate întregi. Asemenea cutremure revin acolo, în medie, la câteva sute de ani. Regiunea se pregătește acum pentru următorul.

Imaginea care deschide capitolul a fost făcută din satelit deasupra provinciei chineze Sichuan, după cutremurul din 12 mai 2008. Văile sunt înguste, versanții sunt abrupți, iar pe alocuri râurile se lățesc ciudat: alunecările de teren le-au barat și au format lacuri noi. Sichuan se află la mii de kilometri de orice ocean. De ce s-a rupt pământul tocmai acolo? Răspunsul se vede abia când te îndepărtezi destul cât să cuprinzi toată planeta.

O hartă făcută din puncte

În anii 1960, o rețea mondială de seismografe, construită în bună parte ca să supravegheze exploziile nucleare subterane, a început să localizeze cu precizie mii de cutremure pe an. Când seismologii au pus epicentrele pe hartă, punctele nu s-au împrăștiat la întâmplare. S-au așezat în șiruri înguste, ca niște cusături, iar între ele au rămas întinderi uriașe aproape goale. Cusăturile erau marginile plăcilor tectonice din capitolul 2. Harta cutremurelor a devenit una dintre cele mai puternice dovezi că suprafața Pământului este alcătuită din plăci care se mișcă.

În jur de 90% din cutremurele lumii se produc de-a lungul acestor margini. Acolo plăcile se ciocnesc, se despart sau alunecă una pe lângă alta, iar roca adună tensiune până cedează (capitolul 3). Restul, cutremurele din interiorul plăcilor, sunt mai rare, dar nu lipsesc.

Harta de mai jos arată 25 de cutremure mari sau importante pentru istorie. Mărimea cercului arată magnitudinea. Apasă pe fiecare și citește povestea lui, apoi urmărește linia roșie a Cercului de Foc: câte dintre cele mai mari cercuri stau pe ea?

Ai observat, probabil, două lucruri. Cercurile cele mai mari stau aproape toate pe marginea Pacificului. Iar câteva dintre cele mai ucigătoare cutremure, precum Haiti, Bam sau Tangshan, au cercuri destul de mici. Vom reveni la amândouă.

Cercul de Foc

Oceanul Pacific este înconjurat de o potcoavă lungă de aproximativ 40.000 km, din Noua Zeelandă, prin Indonezia, Filipine, Japonia, Kamceatka și Alaska, apoi în jos, pe coasta Americilor, până în sudul statului Chile. Pe aproape toată lungimea ei, fundul oceanului coboară sub continente și sub arcuri de insule, proces numit subducție. Aceleași zone hrănesc și cei mai mulți vulcani ai planetei, de unde numele de Cerc de Foc.

După Serviciul Geologic al Statelor Unite (USGS), aici se produc aproximativ 90% din toate cutremurele lumii și circa 81% dintre cele mai mari. Explicația ține de geometrie. Într-o zonă de subducție, două plăci se ating pe o suprafață înclinată, lată de sute de kilometri și lungă de mii. Numai o asemenea suprafață se poate rupe destul de mult pentru un cutremur de magnitudine 9 (capitolul 12). Toate cutremurele de 9 sau mai mult măsurate vreodată au fost aici sau în prelungirea din Oceanul Indian: Chile 1960, Alaska 1964, Sumatra 2004, Tōhoku 2011, Kamceatka 1952.

Japonia stă la întâlnirea a patru plăci și simte, în medie, în jur de 1.500 de cutremure pe an. Chile este, pe toată lungimea sa, o margine de placă: are un cutremur de magnitudine 8 cam o dată la zece ani. Indonezia are și subducție, și falii mari pe uscat, și peste 270 de milioane de locuitori. Noua Zeelandă este tăiată în lung de limita dintre placa Pacifică și cea Australiană.

Centura alpino-himalayană

A doua mare cusătură a planetei pornește din Indonezia, urcă prin Himalaya, traversează Iranul, Turcia și Grecia și ajunge, prin Italia, până la Atlantic. Aici nu se scufundă un ocean, ci se ciocnesc continente: Africa, Arabia și India împing spre nord, în Eurasia. După USGS, pe această centură se produc aproximativ 17% dintre cele mai mari cutremure ale lumii.

Sunt mai puține decât în Pacific, dar centura trece prin unele dintre cele mai vechi și mai dens locuite regiuni ale Pământului. Faliile sunt pe uscat, adesea chiar sub orașe, iar multe case sunt din piatră sau cărămidă nearmată. De aceea, lista celor mai ucigătoare cutremure din istorie este dominată de această centură, nu de Cercul de Foc.

Nepal plătește pentru cei mai înalți munți ai lumii: India înaintează spre nord cu câțiva centimetri pe an, iar Himalaya este rezultatul. Iranul este strâns între Arabia și Eurasia; aproape fiecare oraș al său are o falie în apropiere. Turcia este împinsă spre vest ca un sâmbure strâns între degete și alunecă de-a lungul a două mari falii, Nord-Anatoliană și Est-Anatoliană. Grecia este țara cu cele mai multe cutremure din Europa, iar în Italia lanțul Apeninilor se întinde și se rupe aproape în fiecare deceniu.

România ține și ea de această centură. Curbura Carpaților ascunde una dintre cele mai neobișnuite surse de cutremure din Europa, căreia îi este dedicat capitolul 16.

Dorsale și cutremure rătăcite

A treia familie de puncte de pe hartă desenează un lanț muntos pe care aproape nimeni nu îl vede: dorsalele medio-oceanice, lungi în total de peste 60.000 km. Acolo plăcile se despart și se naște fund de ocean nou. Cutremurele sunt dese, dar puțin adânci și rareori depășesc magnitudinea 7, pentru că roca fierbinte și subțire nu poate aduna multă tensiune. Cele mai multe se petrec sub kilometri de apă, departe de oameni. Islanda, unde dorsala Atlanticului iese la suprafață, este una dintre excepții.

Rămân cutremurele care nu ascultă de nicio linie. În iarna 1811–1812, trei cutremure de magnitudine estimată 7–7,5 au zguduit valea fluviului Mississippi, lângă orășelul New Madrid, în mijlocul plăcii nord-americane. Plăcile nu sunt perfect rigide: poartă cicatrici vechi, falii adormite care se pot trezi sub apăsarea venită de la margini. Asemenea cutremure sunt rare, dar lovesc locuri în care nimeni nu le așteaptă și unde nimic nu a fost construit pentru ele.

Cutremurele nu ucid. Clădirile, da

La 12 ianuarie 2010, un cutremur de magnitudine 7,0 s-a produs la 25 km de Port-au-Prince, capitala statului Haiti, la mică adâncime. Bilanțul rămâne disputat, între 100.000 și 316.000 de morți. Șase săptămâni mai târziu, la 27 februarie, coasta centrală a statului Chile a fost lovită de un cutremur de magnitudine 8,8, care a eliberat de aproximativ 500 de ori mai multă energie. Au murit în jur de 525 de oameni, mulți dintre ei în valurile tsunami.

Diferența nu a făcut-o pământul, ci oamenii. Chile a trăit în 1960 cel mai mare cutremur măsurat vreodată și de atunci are norme stricte de construcție, pe care inginerii le aplică, iar statul le verifică. Haiti nu mai avusese un cutremur mare de peste două secole și era una dintre cele mai sărace țări ale lumii. Mulți oameni își ridicau singuri casele, din beton slab, cu prea puțin fier.

Riscul seismic are trei ingrediente: cât de tare se poate mișca pământul într-un loc, câți oameni trăiesc acolo și cât de bine sunt făcute clădirile lor. Primul nu depinde de noi. Asupra celui de-al treilea avem control deplin, iar capitolul 15 arată cum.

La 24 septembrie 2013, un cutremur de magnitudine 7,7 a lovit provincia Balochistan, în Pakistan. La vreo 380 km de epicentru, pescarii din portul Gwadar au văzut ceva ce nu fusese acolo dimineața: o insulă. Ea apare în imaginea din satelit care deschide capitolul, o pată palidă, rotunjită, în apa puțin adâncă de lângă țărm. Localnicii au numit-o Zalzala Koh, „Muntele Cutremurului”. Un cutremur nu înseamnă doar clădiri zguduite. Uneori schimbă chiar pământul pe care stăm.

Când nisipul devine lichid

Pe plajă, lângă apă, nisipul ud este tare: poți alerga pe el. Stai însă pe loc și mișcă-ți tălpile repede, stânga-dreapta. În câteva secunde apa iese la suprafață, nisipul se înmoaie și picioarele ți se afundă. Ai produs, la scară mică, unul dintre cele mai păgubitoare efecte ale unui cutremur: lichefierea.

Trebuie trei lucruri deodată: nisip sau mâl afânat, apă subterană aproape de suprafață și o zguduire destul de lungă. Încearcă-le pe rând în simulatorul de mai jos. Pornește cu nisip ud și afânat, apoi scoate apa sau îndeasă nisipul și scutură din nou.

Ai văzut că blocul nu se rupe? Se înclină întreg, ca o cutie pusă pe noroi. Exact asta s-a întâmplat la 16 iunie 1964 în orașul japonez Niigata, după un cutremur de magnitudine aproximativ 7,6. În cartierul Kawagishi-chō, câteva blocuri de locuințe s-au aplecat încet, iar unul s-a culcat aproape cu totul pe o parte, cu structura neatinsă. Fotografiile lor, împreună cu efectele cutremurului din Alaska din același an, au făcut din lichefiere un subiect serios de cercetare.

Locurile cele mai expuse sunt cele pe care oamenii le-au „câștigat” de la apă: porturi, maluri de râu, lacuri și golfuri astupate cu umplutură. La San Francisco, cartierul Marina a fost ridicat pe un asemenea teren, în parte din molozul rămas după 1906. La 17 octombrie 1989, cutremurul Loma Prieta (Mw 6,9) a avut epicentrul la aproape 100 km spre sud, dar Marina a fost printre cele mai lovite cartiere: pământul s-a lichefiat, casele s-au lăsat, conductele s-au rupt.

Munți care alunecă

În munți, primejdia vine de sus. Zguduirea desprinde de pe versanți roci și pământ care abia se țineau. Cutremurul din Sichuan, din 12 mai 2008 (Mw 7,9), a declanșat zeci de mii de alunecări de teren. Ele au îngropat drumuri și sate și au tăiat accesul salvatorilor tocmai în primele zile, când se mai pot scoate oameni de sub dărâmături.

Un asemenea lac de baraj natural este o primejdie cu întârziere: dacă barajul de pământ cedează, valea din aval este inundată în câteva ore. Cel mai mare lac din 2008, Tangjiashan, a amenințat sute de mii de oameni. Armata a săpat în grabă un canal prin baraj, iar apa a fost lăsată să se scurgă treptat, în iunie, după ce peste 200.000 de oameni fuseseră mutați din calea ei.

Cea mai gravă alunecare provocată de un cutremur în vremurile moderne a avut loc în Peru, la 31 mai 1970. O bucată din peretele de gheață și stâncă al muntelui Huascarán s-a desprins și a coborât cu viteză uriașă peste orașul Yungay, pe care l-a îngropat aproape cu totul, împreună cu mii de locuitori.

Pământ nou, coaste mutate

Dacă ruptura ajunge până sus, falia însăși taie suprafața: garduri, drumuri și râuri se trezesc decalate cu câțiva metri. La Kaikōura, în Noua Zeelandă, cutremurul din 14 noiembrie 2016 (Mw 7,8) a rupt peste douăzeci de falii deodată. Pe una dintre ele, cele două părți au alunecat una față de alta cu aproximativ 12 metri. Pe mai bine de o sută de kilometri, coasta s-a ridicat din mare, în unele locuri cu câțiva metri, și a scos la aer fundul stâncos, cu alge și scoici cu tot.

În Alaska, în 1964, insula Montague s-a înălțat pe alocuri cu peste 10 metri, în timp ce alte ținuturi au coborât cu aproximativ doi metri și au lăsat păduri întregi în apă sărată (capitolul 12). Geologii citesc azi asemenea trepte de țărm și păduri înecate ca pe un calendar al cutremurelor de demult.

Iar insula din Pakistan? Nu era stâncă împinsă în sus de falie. Era un vulcan noroios: zguduirea a tulburat straturile de mâl încărcat cu gaz metan de sub fundul mării, iar acestea au țâșnit la suprafață și au clădit o movilă înaltă de 15–20 de metri. Valurile au ros-o repede. În 2016, „Muntele Cutremurului” era din nou sub apă.

Focul de după

La San Francisco, în 1906, cutremurul a ținut mai puțin de un minut, iar incendiile au ars trei zile. Zguduirea răsturnase sobe și lămpi și rupsese conductele de gaz, dar și pe cele de apă, așa că pompierii au rămas cu furtunurile goale. Focul a făcut mult mai multe pagube decât cutremurul însuși (capitolul 9).

La Tokyo și Yokohama, la 1 septembrie 1923, pământul s-a mișcat cu puțin înainte de prânz, când în mii de case de lemn ardea focul pentru masă. Un vânt puternic a unit incendiile. În câteva locuri, aerul fierbinte a început să se rotească și a format vârtejuri de foc, tornade de flăcări. Cel mai cumplit a trecut peste un teren viran din cartierul Honjo, unde se adăpostiseră zeci de mii de oameni cu lucrurile lor. Din cele aproximativ 105.000 de victime ale dezastrului, cele mai multe au murit în foc.

De aceea, în orașele seismice de azi, contoarele de gaz se închid singure la o zguduire puternică, iar rezervele de apă pentru pompieri nu depind de o singură conductă.

Apă care se leagănă

Undele unui cutremur mare pot pune în mișcare apa lacurilor aflate la mii de kilometri, la fel cum se leagănă supa într-o farfurie împinsă. O asemenea oscilație se numește seișă. În 1755, cutremurul de la Lisabona a făcut să se clatine apa unor lacuri din Scoția. În 1964, cel din Alaska a stârnit valuri în canalele și bazinele de pe coasta Golfului Mexic, unde nimeni nu simțise nimic.

Fotografia care deschide capitolul arată o stradă din San Francisco în 1906: ziduri căzute, moloz și o macara de lemn adusă pentru curățenie. Asemenea imagini seamănă între ele în toate țările și în toate secolele, iar inginerii le privesc altfel decât noi. Pentru ei, o ruină este o lecție: ce anume a cedat mai întâi și de ce? Aproape tot ce știm despre clădirile sigure a fost învățat așa, de la cele care au căzut.

De ce cade o clădire

Stai în picioare într-un autobuz care pornește brusc. Tălpile pleacă odată cu podeaua, dar restul trupului ar vrea să rămână pe loc și te trezești aruncat pe spate. Un cutremur face același lucru cu o clădire. Fundația se mișcă odată cu pământul, iar etajele, grele, rămân în urmă. O clipă mai târziu pământul se întoarce, iar etajele abia au pornit în direcția cealaltă. Zidurile și stâlpii sunt făcuți să ducă greutatea de sus în jos. Cutremurul îi împinge din lateral, de zeci de ori pe minut.

Unele feluri de a construi suportă foarte prost această împingere, iar inginerii le recunosc după cutremur de fiecare dată.

• Zidăria nearmată. Piatra și cărămida legate doar cu mortar sunt tari la apăsare, dar casante. Zidul crapă în X, apoi se desface, iar planșeele rămân fără sprijin.
• Parterul slab. Sus, pereți mulți; jos, doar stâlpi, ca să încapă magazine, garaje sau vitrine. Toată mișcarea se strânge în acest etaj moale, care se frânge, iar restul clădirii coboară peste el.
• Stâlpii scurți. Un stâlp prins între pereți joși, sub ferestre înalte, este mai rigid decât vecinii lui, ia asupra sa mai multă forță și se foarfecă primul.
• Ciocnirea. Două clădiri alăturate, de înălțimi diferite, se leagănă în ritmuri diferite și se lovesc una de alta.

Nu doar structura contează. Multe victime sunt făcute de ceea ce cade de pe clădiri: coșuri, cornișe, calcane, statui.

Fiecare clădire are ritmul ei

Ține în mână o riglă lungă, cu o bilă de plastilină în vârf, și mișcă încheietura stânga-dreapta. La un anumit ritm, rigla începe să se legene amplu, aproape fără efort. Mai repede sau mai rar, abia tremură. Ritmul acela este perioada proprie a riglei, iar potrivirea se numește rezonanță.

Clădirile au și ele o perioadă proprie: în mare, o zecime de secundă pentru fiecare etaj. O casă cu un etaj se leagănă de cinci ori pe secundă; un bloc cu zece etaje, o dată pe secundă; un zgârie-nori, o dată la câteva secunde. Pământul are și el ritmurile lui. Lângă epicentru și pe rocă tare, mișcarea este rapidă și scutură mai ales casele joase. Departe de un cutremur mare și pe sedimente moi, groase, mișcarea este lentă și amplă: casele joase abia o simt, iar blocurile înalte intră în rezonanță.

Încearcă în simulator: trei clădiri, cu 2, 8 și 24 de etaje, pe aceeași masă vibrantă. Schimbă perioada mișcării și urmărește care dintre ele se leagănă cel mai tare.

Aceeași zguduire poate cruța o clădire și o poate dărâma pe cea vecină. Așa s-a întâmplat în Ciudad de México, în 1985, unde au căzut mai ales clădirile de 6–15 etaje (capitolul 8), și la București, în 1977 (capitolul 16).

Să se îndoaie, nu să se rupă

Îndoaie o agrafă de birou: se deformează, se încălzește puțin, dar rămâne întreagă. Încearcă același lucru cu un băț de cretă: se rupe dintr-odată. Inginerii numesc prima însușire ductilitate, iar ea este secretul clădirilor moderne. O structură ductilă nu rămâne neapărat neatinsă. Se deformează, crapă în locuri alese dinainte și consumă astfel energia cutremurului, dar nu se prăbușește.

Betonul singur este casant, ca creta. Armat cu bare de oțel și, mai ales, strâns des cu etrieri, cercurile de oțel care țin barele la un loc, devine ductil. Scheletul se mai întărește cu pereți structurali din beton armat, pe toată înălțimea clădirii, sau cu diagonale de oțel care îl împiedică să se strâmbe ca un raft fără spate.

Să nu mai simtă pământul

A doua idee este mai îndrăzneață: clădirea este despărțită de pământ. La izolarea bazei, ea nu mai stă direct pe fundație, ci pe reazeme făcute din straturi de cauciuc și oțel sau pe suprafețe curbate pe care poate aluneca. Pământul se mișcă repede dedesubt, iar clădirea plutește încet deasupra, ca o barcă legată de mal. Spitale, muzee, centre de date și chiar clădiri vechi, de patrimoniu, au fost așezate pe asemenea reazeme.

A treia idee este frâna. Amortizoarele, rude mari ale celor de la mașină, se montează între etaje și transformă mișcarea în căldură. În vârful turnului Taipei 101, din Taiwan, atârnă între etajele 87 și 92 o sferă de oțel de 660 de tone. Când turnul pleacă într-o parte, sfera întârzie și îl trage înapoi. Este un amortizor cu masă acordată, gândit mai ales pentru vântul taifunurilor, dar de folos și la cutremur.

Compară soluțiile în al doilea simulator: un cadru obișnuit, apoi același cadru cu diagonale, cu amortizor cu masă acordată și cu izolarea bazei. Urmărește cât se deplasează ultimul etaj.

Nicio soluție nu este bună peste tot. Diagonalele fac clădirea rigidă, iar izolarea o face lentă: ce ajută un spital scund poate fi nepotrivit pentru un turn.

Legi scrise după dezastre

La 10 martie 1933, un cutremur de magnitudine 6,4 a lovit orașul Long Beach, din California. Au murit aproximativ 120 de oameni. Zeci de școli din cărămidă nearmată s-au prăbușit sau au fost grav avariate. Era ora 17:54, iar clasele erau goale. Toată lumea a înțeles ce s-ar fi întâmplat cu câteva ore mai devreme. În numai o lună, California a adoptat Legea Field, care cere și azi ca școlile publice să fie proiectate antiseismic și verificate de stat pe șantier.

Aproape fiecare normă are în spate un cutremur. Italia și-a scris regulile după Messina. Japonia și-a înăsprit radical normele în 1981; la Kobe, în 1995, clădirile ridicate după acest an s-au purtat mult mai bine decât cele vechi. România a primit primele reguli după cutremurul din 1940 și primul normativ cuprinzător, P13, în 1963. După 1977, acesta a fost înlocuit cu P100, revizuit de mai multe ori de atunci.

Partea grea rămâne trecutul. Normele se aplică doar clădirilor noi, iar orașele sunt pline de clădiri vechi. Consolidarea lor este posibilă, cu pereți noi de beton, cămășuieli în jurul stâlpilor și ancoraje pentru zidărie, dar costă, durează și cere ca oamenii să se mute o vreme.

Bucureștiul, noaptea, de pe Stația Spațială Internațională: bulevardele pornesc din centru ca spițele unei roți. Nimic din această imagine nu trădează ce se află la 130–160 km spre nord, adânc sub munți. Aproape fiecare familie din România are însă o poveste despre o seară anume: 4 martie 1977. Capitolul acesta explică de unde vin cutremurele românești, ce s-a întâmplat atunci și ce s-a schimbat de atunci.

Un cuib de cutremure sub munți

Pe harta lumii, cutremurele se înșiră de-a lungul marginilor de plăci (capitolul 13). Vrancea este altceva: un „cuib” mic, de numai 30 pe 70 km, la curbura Carpaților, în care focarele coboară aproape vertical, de la 60 până la 180 km adâncime. Seismologii le numesc cutremure de adâncime intermediară (capitolul 2).

Explicația cea mai acceptată: aici atârnă în manta o bucată de placă veche, rece și grea, rămasă din vremea în care s-au născut Carpații. Ea se scufundă încet, este întinsă de propria greutate și, din când în când, se rupe. Geologii mai discută dacă bucata este încă prinsă de suprafață sau deja desprinsă, dar efectul este limpede: de două-trei ori pe secol, Vrancea dă un cutremur de magnitudine peste 7.

Cronica marilor cutremure

Cronicile pomenesc cutremure mari încă din Evul Mediu. Cel mai puternic despre care avem știri bune este cel din 26 octombrie 1802, „Cutremurul cel Mare”, de Sfânta Vineri. Magnitudinea lui este estimată la 7,9. La București a căzut partea de sus a Turnului Colței, cea mai înaltă clădire a orașului, iar bisericile și-au pierdut turlele. Victimele au fost puține, căci orașul era făcut mai ales din case joase.

La 23 ianuarie 1838 (11 ianuarie pe stil vechi), un cutremur de magnitudine în jur de 7,5 a lovit seara. Raportul oficial din Țara Românească vorbea de 73 de morți; alte surse ale vremii dau câteva sute. Consilierul de mine Gustav Schüller a fost trimis să cerceteze urmările. A descris crăpături în pământ și nisip țâșnit la suprafață (capitolul 14) și a observat că bisericile de zid au suferit, iar casele țărănești de lemn, mlădioase, au scăpat. Este unul dintre primele studii științifice ale unui cutremur românesc.

La 10 noiembrie 1940, la 3:39 noaptea, a venit cel mai mare cutremur vrâncean al secolului XX: magnitudine 7,7, la 130–150 km adâncime. Cifrele oficiale vorbesc de 593 de morți în România; alte estimări ajung la o mie. Panciu a fost distrus aproape în întregime, iar Focșani și Chișinău au suferit greu. La București s-a prăbușit blocul Carlton, cea mai înaltă clădire de beton armat din oraș, terminată cu numai patru ani înainte: peste o sută de oameni au murit în el. Inginerii au înțeles atunci că blocurile moderne fuseseră calculate fără nicio grijă pentru cutremur.

4 martie 1977, 21:22

Era o seară de vineri. Cei mai mulți oameni erau acasă, la cină sau în fața televizorului. La 21:22, pământul a început să se miște și nu s-a mai oprit timp de aproape un minut. Ruptura a pornit de la circa 94 km adâncime și a înaintat spre sud-vest, către București.

La București s-au prăbușit, parțial sau complet, peste 30 de clădiri înalte. Aproape toate erau blocuri elegante ridicate între războaie în centru, de-a lungul marilor bulevarde: Scala, Dunărea, Casata, Continental, Nestor. Aveau schelete subțiri de beton, proiectate doar pentru greutatea proprie, slăbite de cutremurul din 1940, de bombardamentele războiului și de modificări la parter. Au căzut și câteva clădiri noi, între care un tronson de bloc din cartierul Militari.

În primele ore, vecini, studenți, soldați și muncitori au săpat cu mâinile goale, la lumina farurilor. Au urmat macaralele și echipele de salvare. Oameni vii au fost scoși de sub dărâmături și după mai mult de o săptămână. Printre cei care nu au mai fost găsiți în viață s-au numărat actorul Toma Caragiu și scriitorii A. E. Baconsky și Alexandru Ivasiuc.

Nu a suferit doar Capitala. La Zimnicea, pe Dunăre, sute de case s-au prăbușit sau au fost grav avariate, iar orașul a fost apoi reconstruit aproape în întregime. Peste fluviu, la Sviștov, în Bulgaria, trei blocuri au căzut și peste o sută de oameni au murit. Craiova, Ploieștiul, Iașiul și Chișinăul au avut și ele pagube mari.

De ce Bucureștiul

Singurul aparat din România care a înregistrat mișcarea puternică din 1977 se afla la București. Înregistrarea a arătat ceva neașteptat: pământul se legănase rar și amplu, cu o perioadă de aproape o secundă și jumătate. Vinovate sunt adâncimea focarului și stratul gros de sedimente pe care stă orașul. Este tocmai ritmul în care se leagănă clădirile zvelte de 8–12 etaje (capitolul 15). Casele joase din jurul lor au rămas, cele mai multe, în picioare.

Vrancea a mai lovit de trei ori de atunci: la 31 august 1986 (magnitudine 7,1), apoi la 30 și 31 mai 1990 (6,9 și 6,4). Pagubele au fost mult mai mici, dar fiecare zguduire a obosit încă puțin clădirile vechi.

După 1977, normele de proiectare au fost rescrise (P100). Blocurile vechi au rămas. Cele expertizate și încadrate în clasa I de risc seismic, adică aflate în pericol de prăbușire la un cutremur mare, poartă pe fațadă o placă rotundă, roșie: bulina roșie. Bucureștiul are câteva sute de asemenea clădiri, multe în centrul istoric, iar consolidarea lor înaintează încet.

Nu doar Vrancea

România are și cutremure de suprafață, crustale. Sunt mai mici, dar pornesc de la numai 5–15 km adâncime, așa că lovesc tare pe o arie restrânsă.

• Banat. În 1991, Timișul a fost zguduit de două ori: la 12 iulie, lângă Banloc (magnitudine 5,6; doi morți, zeci de răniți, mii de case avariate), și la 2 decembrie, lângă Voiteg (5,5). Timișoara se află la 30–45 km.
• Făgăraș. La 26 ianuarie 1916, un cutremur de magnitudine în jur de 6,4 a fost cel mai puternic cutremur crustal românesc al secolului XX.
• Gorj. La 13 și 14 februarie 2023, două cutremure de magnitudine 5,2 și 5,7 au crăpat case și biserici la nord-vest de Târgu Jiu. În nouă zile au urmat peste 800 de replici.

Cine ascultă pământul

Tot după 1977 s-a născut, la Măgurele, lângă București, institutul care astăzi se numește INFP, Institutul Național pentru Fizica Pământului. Rețeaua lui de stații urmărește țara zi și noapte. Vrancea are un avantaj rar: focarul este departe de marile orașe. Stațiile din zona epicentrală prind primele unde, iar un sistem de alertă, în funcțiune din 2013, poate anunța Bucureștiul cu aproximativ 25 de secunde înainte să sosească undele distrugătoare (capitolul 17).

Harta de mai jos adună locurile acestui capitol. Atinge fiecare punct și compară marile cutremure din Vrancea, îngrămădite în același cuib, cu cele crustale, răspândite în vestul și sudul țării.

Ai observat cât de departe de Vrancea sunt Zimnicea și Sviștov? La cutremurele adânci, distanța față de epicentru spune puțin. Contează direcția rupturii, solul și felul în care sunt făcute casele.

La 4 iulie 2019, un cutremur de magnitudine 6,4 a zguduit deșertul de lângă orășelul Ridgecrest, din California. Seismologii au spus public ce spun mereu în asemenea zile: există o șansă mică, cam una din douăzeci, ca în zilele următoare să vină unul mai mare. După 34 de ore a venit: magnitudine 7,1. Harta colorată care deschide capitolul arată cât s-a deplasat atunci pământul. Fusese aceasta o prezicere? Nu. Fusese o prognoză, iar deosebirea dintre cele două este subiectul capitolului.

Trei cuvinte diferite

O prezicere adevărată trebuie să spună trei lucruri deodată: unde, când și cât de mare, destul de precis încât să poți evacua un oraș. „Un cutremur de 7 în Vrancea, marțea viitoare.” Nimeni nu a reușit vreodată așa ceva în mod repetat, prin nicio metodă, și niciun institut serios din lume nu susține că poate.

O prognoză vorbește în șanse, ca buletinul meteo: „30% șanse de ploaie” nu îți spune dacă îți iei umbrela degeaba, dar te ajută să hotărăști. Pentru cutremure, șansele se dau pe ani și decenii.

Avertizarea timpurie nu privește deloc în viitor. Cutremurul a început deja, iar un calculator trimite vestea mai repede decât se mișcă undele. Câștigul se măsoară în secunde. Le luăm pe rând.

Succesul care nu s-a mai repetat

În iarna lui 1975, în nord-estul Chinei, lângă orașul Haicheng, pământul a început să tremure mărunt și tot mai des. Sute de cutremure mici s-au adunat în câteva zile. La 4 februarie, autoritățile au cerut oamenilor să iasă din case, în ger. Seara a venit un cutremur de magnitudine 7,3. Au murit în jur de 2.000 de oameni; fără evacuare, ar fi fost mult mai mulți. Lumea a crezut o vreme că problema este rezolvată.

Un an și jumătate mai târziu, la 28 iulie 1976, la Tangshan, un cutremur de magnitudine 7,6 a lovit în plină noapte, fără niciun cutremur premergător și fără niciun avertisment. Bilanțul oficial: aproximativ 242.000 de morți. Haicheng fusese un caz norocos: avusese cutremure premergătoare limpezi. Cele mai multe cutremure mari nu au, iar cele mai multe roiuri de cutremure mici nu sunt urmate de nimic.

Americanii au încercat altfel. Lângă sătucul Parkfield, falia San Andreas dăduse cutremure de magnitudine 6 în 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 și 1966, cam la 22 de ani. În 1985, geologii au anunțat că următorul va veni, aproape sigur, până în 1993, și au împânzit locul cu instrumente. Cutremurul a venit la 28 septembrie 2004, cu peste un deceniu întârziere. Instrumentele nu au prins niciun semn înaintea lui.

Câini, radon și lumini pe cer

De ce nu se poate? O falie încărcată seamănă cu o grămadă de nisip peste care mai cade câte un fir. Aproape toate firele nu pornesc nimic. Unul pornește o avalanșă. Chiar și ruptura, odată pornită, „nu știe” dinainte dacă se va opri după un kilometru sau după o sută. Un cutremur mare este un cutremur mic care nu s-a oprit.

Oamenii au căutat totuși semne. Niciunul nu a trecut proba.

• Animalele. Câinii și păsările simt uneori unda P, slabă, cu câteva secunde înaintea undei S (capitolul 4). Aceasta este simțire, nu prezicere. Poveștile cu animale neliniștite cu ore sau zile înainte nu s-au confirmat când au fost numărate atent: animalele sunt neliniștite des, iar noi ne amintim doar zilele cu cutremur.
• Radonul. Acest gaz iese din roci, iar cantitatea lui în fântâni se schimbă uneori înaintea unui cutremur. Se schimbă însă la fel și fără cutremur.
• Luminile. Străluciri pe cer au fost descrise și filmate la unele cutremure. Sunt rare, slab înțelese și apar în timpul zguduirii sau chiar înainte, prea târziu ca să fie de folos. Multe filmări arată, de fapt, linii electrice care fac scurtcircuit.

Tăcerea are și ea riscurile ei. În primăvara lui 2009, orașul italian L'Aquila era zguduit de luni întregi de un roi de cutremure mici. După o ședință a experților, un oficial a liniștit public populația. La 6 aprilie, un cutremur de magnitudine 6,3 a ucis 309 oameni. Șase oameni de știință și oficialul au fost condamnați în 2012 pentru omor din culpă. Nu li s-a reproșat că nu au prezis cutremurul, ci că mesajul fusese fals liniștitor. În 2014, oamenii de știință au fost achitați în apel. Lecția a rămas: publicului trebuie să i se spună deschis și ce nu se știe.

Ce se poate: hărți și șanse

Seismologii nu știu ziua, dar știu foarte bine locurile. Din istoria cutremurelor, din faliile cartate și din viteza cu care se încarcă ele (capitolul 3), se desenează hărți de hazard. Ele spun cât de tare este de așteptat să se miște pământul într-un loc, de pildă cu o probabilitate de 10% în 50 de ani. Nu arată spectaculos, dar sunt cele mai folositoare „preziceri” făcute vreodată: după ele se proiectează clădirile (capitolul 15).

Pentru California, serviciul geologic american socotește șanse de peste 99% ca în treizeci de ani să aibă loc cel puțin un cutremur de magnitudine 6,7 sau mai mare. Pentru zona golfului San Francisco, șansele sunt de 72%.

Secundele care contează

Avertizarea timpurie se sprijină pe două întreceri. Unda P, rapidă și slabă, o ia înaintea undei S, lentă și distrugătoare. Iar semnalul electric este de zeci de mii de ori mai iute decât amândouă. Stațiile de lângă epicentru prind unda P, calculatorul estimează în câteva secunde magnitudinea, iar alerta pornește spre orașele aflate mai departe.

Mută orașul în simulator mai aproape sau mai departe de epicentru și urmărește cele două fronturi de undă și cronometrul.

Ai văzut ce se întâmplă foarte aproape de epicentru? Acolo unda S ajunge înaintea alertei. Este zona oarbă, iar de ea nu scapă niciun sistem: cei mai loviți sunt avertizați cel mai puțin.

Japonia are din 2007 un sistem național. La 11 martie 2011, alerta a ajuns la Tokyo cu aproximativ un minut înaintea undelor puternice, iar trenurile de mare viteză au frânat automat: niciunul nu a deraiat cu pasageri. Pe coasta de vest a Statelor Unite funcționează ShakeAlert, deschis publicului din California în 2019. Din 2020, telefoanele Android alcătuiesc cea mai mare rețea dintre toate: accelerometrul fiecărui telefon este un mic seismometru (capitolul 5), iar milioane de telefoane care tresar deodată înseamnă un cutremur.

România are un noroc geografic: Vrancea este la 130–160 km de București, iar focarele sunt adânci. Sistemul INFP poate anunța Capitala cu aproximativ 25 de secunde înainte (capitolul 16).

În vara lui 2018, insula indoneziană Lombok a fost lovită de patru cutremure de magnitudine peste 6 în numai trei săptămâni. Harta din satelit care deschide capitolul arată cum s-a ridicat atunci nordul insulei. Manualul spune: un cutremur principal, apoi replici tot mai mici. Lombok nu a citit manualul. Capitolul acesta adună cutremurele care ies din tipar: cele pornite de oameni, cele făcute de gheață și de mulțimi și câteva pe care nimeni nu le-a înțeles luni în șir.

Când omul apasă pe trăgaci

În 1962, lângă Denver, în Colorado, armata americană a început să pompeze ape reziduale într-un puț adânc de peste trei kilometri. La scurt timp, orașul, care nu prea cunoscuse cutremure, a început să tremure. Un geolog a pus alături două grafice: volumul pompat în fiecare lună și numărul de cutremure. Se potriveau. Pomparea s-a oprit, dar cutremurele au mai continuat câțiva ani, cel mai mare trecând de magnitudinea 5. Era prima dovadă limpede de seismicitate indusă: cutremure pornite de activitatea omului.

Cel mai mare experiment de acest fel a avut loc fără voie în statul Oklahoma. Până în 2009, acolo se simțeau unul-două cutremure de magnitudine 3 pe an. În 2015 au fost aproximativ 900. Cauza principală nu a fost fracturarea hidraulică în sine, ci apa sărată scoasă odată cu petrolul și pompată înapoi, în cantități uriașe, în straturi adânci. La 3 septembrie 2016, lângă orășelul Pawnee, a avut loc cel mai mare cutremur din istoria statului: magnitudine 5,8. Autoritățile au limitat pomparea, iar numărul cutremurelor a scăzut mult în anii următori.

Lacuri, gaze și căldură

Trăgaciul poate fi apăsat în multe feluri.

• Lacuri de acumulare. Un lac nou înseamnă miliarde de tone de apă puse pe scoarță și apă care se strecoară în adânc. În India, barajul Koyna a fost umplut în 1962, într-o regiune socotită liniștită. La 10 decembrie 1967, un cutremur de magnitudine 6,3 a ucis aproximativ 180 de oameni.
• Gaze scoase. La Groningen, în Țările de Jos, cel mai mare zăcământ de gaze din Europa a fost exploatat din anii 1960. Roca golită s-a tasat, iar pământul a început să tremure. Cel mai mare cutremur, în 2012, a avut doar magnitudinea 3,6, dar a pornit de la numai trei kilometri adâncime, sub case de cărămidă care nu fuseseră gândite pentru așa ceva. După zeci de mii de case avariate, extracția a fost oprită în 2023.
• Căldură din adânc. La Basel, în Elveția, un proiect geotermal a pompat apă în roca fierbinte, la cinci kilometri adâncime. La 8 decembrie 2006, un cutremur de magnitudine 3,4 a speriat orașul, iar proiectul a fost închis. La Pohang, în Coreea de Sud, un proiect asemănător a fost legat de un cutremur de magnitudine 5,5, în 2017.
• Mine. Galeriile adânci schimbă apăsarea din rocă, iar pereții pot ceda brusc. Minerii numesc fenomenul „lovitură de munte”.

Bombe pe seismograme

O explozie nucleară subterană zguduie pământul ca un cutremur, iar seismografele o aud de la mii de kilometri. Pe aceasta se sprijină Tratatul de interzicere totală a experiențelor nucleare, din 1996. Organizația lui, CTBTO, cu sediul la Viena, are o rețea mondială de peste 300 de stații: seismice, de sunet în ocean și în aer și de praf radioactiv. Toate cele șase explozii nucleare ale Coreei de Nord, dintre 2006 și 2017, au fost detectate și localizate în câteva ore.

Cum deosebești o bombă de un cutremur? O explozie împinge roca în toate direcțiile deodată, așa că dă unde P puternice și unde S slabe. O falie alunecă lateral și face invers (capitolul 4). În plus, exploziile sunt foarte aproape de suprafață. Stațiile seismice au înregistrat și exploziile de la scufundarea submarinului Kursk, în 2000, și explozia din portul Beirut, din 2020.

Stadioane și ghețari

La 8 ianuarie 2011, la Seattle, o cursă de neuitat a jucătorului de fotbal american Marshawn Lynch a ridicat în picioare tot stadionul. Un seismometru din apropiere a înregistrat săriturile mulțimii, iar episodul a rămas în istorie drept „Beast Quake”. În iulie 2023, pe același stadion, publicul concertelor lui Taylor Swift a produs o zguduire și mai mare, comparată de seismologi cu un cutremur de magnitudine 2,3. Nu sunt cutremure adevărate, ci zeci de mii de oameni care sar în același ritm, dar instrumentele le văd fără greș.

Și gheața cutremură pământul. Un ghețar crapă, alunecă pe patul lui și trosnește. În nopțile geroase din Himalaya, gheața se contractă brusc și pornește sute de cutremure de gheață. În Groenlanda, aisberguri cât un munte se desprind și se răstoarnă, iar smucitura lor apare pe seismogramele din toată lumea ca un cutremur de magnitudine 5.

Zumzetul de nouă zile

La 16 septembrie 2023, stațiile seismice din toată lumea, din Arctica până în Antarctica, au început să înregistreze un semnal cum nu mai văzuse nimeni: o singură notă, repetată la fiecare 92 de secunde, timp de nouă zile. Nu semăna cu niciun cutremur. Primii cercetători l-au trecut în jurnal drept „obiect seismic neidentificat”.

Dezlegarea a cerut un an și aproape 70 de oameni de știință. Într-un fiord pustiu din estul Groenlandei, Dickson, un vârf de munte rămas fără sprijin, pentru că ghețarul de la poalele lui se subțiase, se prăbușise în apă: 25 de milioane de metri cubi de rocă și gheață. Valul a urcat pe versanți până la 200 de metri. Apoi apa prinsă între pereții fiordului a continuat să se legene dintr-o parte în alta, ca într-o cadă, timp de nouă zile. Era o seișă (capitolul 14), iar fiecare legănare apăsa pe scoarță destul cât să se simtă pe toată planeta. Nimeni nu a fost rănit.

Roiuri, tremur și cutremure foarte adânci

Un roi este un șir de sute sau mii de cutremure asemănătoare, fără unul principal. De multe ori îl pornește ceva care se mișcă în adânc: apă fierbinte, gaze sau magmă. În 2005, în Afar, în nordul riftului est-african, un roi a însoțit deschiderea unei crăpături lungi de 60 km, umplută de magmă în mai puțin de două săptămâni. La începutul lui 2025, mii de cutremure au zguduit insula grecească Santorini; și acolo se mișca magmă.

Sub vulcani, magma și gazele în mișcare fac pământul să zumzăie continuu, minute sau zile. Este tremurul vulcanic, unul dintre cele mai bune semne că se apropie o erupție.

Cele mai ciudate rămân cutremurele foarte adânci. La 600 km adâncime, roca este prea fierbinte și prea strânsă ca să se mai rupă ca o falie obișnuită. Și totuși, la 24 mai 2013, sub Marea Ohotsk, un cutremur de magnitudine 8,3 a pornit de la circa 600 km și a fost simțit până la Moscova. Una dintre explicații: în placa rece care coboară, mineralele trec brusc la o formă mai compactă, iar roca cedează. Dezbaterea nu s-a încheiat.

La 21 iulie 1969, la câteva ore după primul pas pe Lună, Buzz Aldrin a cărat cu mâna, ca pe o valiză, un aparat cu două panouri solare și l-a așezat în praful din Marea Liniștii. Fotografia care deschide capitolul îl arată chiar atunci. Era primul seismometru pus pe o altă lume. De atunci, oamenii au ascultat Luna timp de opt ani și planeta Marte timp de patru. Au aflat că nu doar Pământul se cutremură.

Luna care a sunat ca un clopot

Seismometrul misiunii Apollo 11 a trăit puțin, cam trei săptămâni, dar a apucat să arate că Luna nu este cu totul tăcută. Misiunile Apollo 12, 14, 15 și 16 au lăsat în urmă aparate mai bune, alimentate de mici generatoare nucleare. Împreună au format o rețea de patru stații, care a trimis date spre Pământ fără oprire până la 30 septembrie 1977, când a fost închisă din lipsă de bani.

Seismologii nu au așteptat ca Luna să se miște singură. La 20 noiembrie 1969, după ce astronauții misiunii Apollo 12 s-au întors în nava de comandă, modulul lunar gol a fost trimis să se prăbușească pe suprafață, la câteva zeci de kilometri de seismometru. Pe Pământ, o asemenea lovitură s-ar fi stins într-un minut sau două. Luna a vibrat aproape o oră. Cercetătorii au spus că a sunat „ca un clopot”.

Patru feluri de cutremure lunare

În opt ani, stațiile Apollo au înregistrat peste 12.000 de evenimente. Cercetătorii le-au împărțit în patru familii.

• Cutremure adânci. Sunt cele mai multe, câteva mii. Se produc la 700–1.100 km adâncime, cam la jumătatea drumului spre centrul Lunii, și sunt slabe, sub magnitudinea 3. Revin în aceleași locuri cam la 27 de zile, în ritmul orbitei Lunii: le declanșează mareea ridicată de Pământ în corpul ei.
• Cutremure de suprafață. Au fost doar 28, dar unele au ajuns la magnitudinea 5 și au durat peste zece minute. Un astronaut le-ar fi simțit bine. Luna se răcește și se strânge încet, iar scoarța ei se încrețește și se rupe.
• Cutremure termice. Sunt pocnituri mărunte ale rocilor de la suprafață, care trec în fiecare lună de la arșiță la ger.
• Impacturi. Peste 1.700 de meteoriți au fost „auziți” lovind Luna, la care se adaugă nouă lovituri făcute de om: patru module lunare și cinci trepte de rachetă.

Din aceste date, prelucrate din nou cu metode moderne în 2011, a ieșit un portret al interiorului lunar: un nucleu mic, bogat în fier, cu un miez solid și un înveliș lichid. Metoda este cea din capitolul 6, dusă la 384.000 km de casă.

Marte: un seismometru sub un clopot

Pe Marte, prima încercare a dat greș. Sondele Viking au dus două seismometre în 1976. Unul nu a pornit deloc, iar celălalt, prins pe puntea sondei, a înregistrat mai ales vântul care o zgâlțâia. Lecția a fost limpede: un seismometru trebuie pus pe sol și apărat de vânt.

Sonda InSight a NASA a coborât la 26 noiembrie 2018 pe câmpia Elysium Planitia. Un braț robotic a ridicat seismometrul SEIS, construit sub conducerea agenției spațiale franceze CNES, l-a așezat pe sol și a pus peste el un capac alb, bombat. Capacul îl apăra de vânt și de diferențele de temperatură dintre zi și noapte, care pe Marte trec de 90 de grade.

La 6 aprilie 2019 a venit primul semnal care părea să urce din adâncul planetei: un tremur slab, pe care niciun om nu l-ar fi simțit. Filmul de mai jos îl arată ca spectrogramă, adică un fel de partitură în care timpul curge spre dreapta, iar culorile arată cât de puternic este fiecare ton.

Ce a aflat InSight

Până când praful i-a acoperit panourile solare, InSight a numărat 1.319 cutremure marțiene. Cel mai mare, la 4 mai 2022, a avut magnitudinea de aproximativ 4,7. Pe Pământ ar fi fost unul mijlociu, dar pe Marte a făcut planeta să vibreze ore întregi.

Marte nu are plăci tectonice care să se frece una de alta (capitolul 2). Scoarța lui este o singură bucată, care crapă pe măsură ce planeta se răcește. Multe dintre cutremurele mari au venit din Cerberus Fossae, un mănunchi de fisuri tinere aflat la vreo 1.600 km de sondă, unde se pare că magma încă mai lucrează în adânc.

Undele au desenat și interiorul planetei: o scoarță mai subțire decât se credea și un nucleu mare, lichid, mai ușor decât se aștepta. Un studiu din 2025, făcut pe aceleași înregistrări, a găsit în mijlocul lui semnele unui miez solid, cu raza de vreo 600 km. Marte are deci, la fel ca Pământul, un nucleu în două straturi.

La 24 decembrie 2021, un alt meteorit a produs un cutremur de magnitudine 4 și a săpat un crater de aproximativ 150 de metri, cu bucăți de gheață aruncate în jur. A fost un dar neașteptat: un cutremur al cărui loc și a cărui oră se cunosc exact.

Venus, lunile de gheață și stelele

Venus este geamăna Pământului ca mărime și are, aproape sigur, cutremure. Dar la suprafață sunt vreo 460 °C și o presiune de 90 de ori mai mare decât la noi. Sondele sovietice Venera au rezistat acolo cel mult două ore. De aceea, cercetătorii încearcă o altă cale: baloane care plutesc în aerul mai răcoros de sus și ascultă sunetul foarte jos pe care un cutremur îl trimite în atmosferă. Pe Pământ, metoda a prins deja cutremure adevărate.

Europa, luna lui Jupiter, are o coajă de gheață deasupra unui ocean. Jupiter o frământă la fiecare orbită, iar gheața crapă și alunecă.

Următorul seismometru va zbura spre Titan, luna lui Saturn, cu drona Dragonfly a NASA, a cărei lansare este plănuită pentru 2028. Alte aparate sunt pregătite pentru întoarcerea pe Lună.

Și stelele se cutremură. Soarele vibrează fără oprire, ca un gong lovit de propriile lui bule de gaz fierbinte. Din aceste vibrații, astronomii îi citesc interiorul, la fel cum seismologii citesc Pământul. Ramura se numește asteroseismologie. Recordul de violență aparține magnetarilor, stele de neutroni cu un câmp magnetic uriaș. Când coaja lor crapă, cred astronomii, trimit în spațiu, într-o zecime de secundă, mai multă energie decât dă Soarele în o sută de mii de ani. O asemenea izbucnire a fost măsurată la 27 decembrie 2004.

Bronzul care deschide capitolul a fost turnat pe la 1580 de sculptorul italian Pietro da Barga. Îl înfățișează pe Neptun, stăpânul roman al mării. Pentru grecii vechi, același zeu, sub numele de Poseidon, făcea ceva și mai înfricoșător decât furtunile: clătina pământul. Timp de mii de ani, cutremurele au fost puse pe seama zeilor, a uriașilor și a animalelor de sub lume. Poveștile acestea nu sunt știință, dar arată ce simte un om când pământul, singurul lucru care părea sigur, începe să se miște.

Cel care clatină pământul

Grecii trăiau într-una dintre cele mai seismice regiuni ale Europei și au înțeles devreme că marea și cutremurul au legătură. Lui Poseidon îi spuneau Ennosigaios, „cel care zguduie pământul”. Când se înfuria, credeau ei, lovea cu tridentul, iar pământul se cutremura și marea năvălea peste țărm. Orașele îi ridicau temple ca să-l îmbuneze.

Tot grecii au fost primii care au căutat o cauză fără zei. Thales din Milet credea că pământul plutește pe apă, ca o corabie, și se clatină când apa se tulbură. Aristotel a pus cutremurele pe seama vânturilor închise în peșteri adânci, care se zbat să iasă. Ideea era greșită, dar a rămas în cărți aproape două mii de ani. Filosoful roman Seneca a scris o carte întreagă despre cutremure după cel care a lovit orașul Pompeii, cu câțiva ani înainte de erupția Vezuviului. Și el credea că a înțelege un fenomen este cel mai bun leac împotriva fricii.

Somnul, zeul legat și copilul nenăscut

În Japonia, vinovatul era un pește. Sub insule, spunea povestea, trăiește Namazu, un somn uriaș. Zeul de la altarul Kashima îl ține pe loc cu o piatră grea apăsată pe cap. Când zeul nu este atent, somnul se zbate și pământul se cutremură.

La 11 noiembrie 1855, un cutremur puternic a lovit Edo, orașul care avea să se numească Tokyo, și a ucis mii de oameni. În numai câteva săptămâni, tipografii au scos pe piață sute de stampe ieftine, nesemnate, numite namazu-e, „imagini cu somnul”. În unele, oamenii se năpustesc asupra peștelui cu bâte. În altele, somnul îi silește pe bogați să scuipe monede de aur, iar dulgherii și tencuitorii, care aveau acum de lucru din belșug, îi mulțumesc. Stampele spuneau în glumă un lucru serios: cutremurul răstoarnă și ordinea dintre oameni. Autoritățile le-au interzis după mai puțin de două luni.

Alte popoare au găsit alți vinovați:

• La vechii scandinavi, zeul Loki zace legat într-o peșteră, iar un șarpe îi picură venin pe față. Soția lui, Sigyn, adună veninul într-un vas. Când pleacă să-l golească, picăturile îl ating, Loki se zvârcolește și pământul se cutremură.
• La maori, în Noua Zeelandă, Rūaumoko este fiul cel mic al Cerului și al Pământului, rămas la sânul mamei sale, în adânc. Când se mișcă, se nasc cutremurele și vulcanii.
• În Kamceatka, pământul tremură când câinele unui zeu se scutură de zăpadă.
• În credințele populare românești culese de folcloriști, pământul stă pe spinarea unui pește sau a mai multora. Când peștele mișcă din coadă, se face cutremur.

Poveștile nu seamănă între ele, dar au ceva în comun: sub picioarele noastre se află ceva viu, puternic și nu tocmai liniștit. Dacă pui „placă tectonică” în loc de „somn”, imaginea nu este chiar atât de departe de adevăr (capitolul 2).

Sfinți, rugăciuni și pomană

În Europa creștină, cutremurul a fost mult timp privit ca o pedeapsă sau ca un avertisment. Orașele își alegeau ocrotitori. Ascoli Piceno, în Italia, a scăpat aproape neatins de un cutremur în 1703, iar localnicii au pus aceasta pe seama Sfântului Emidiu. De atunci, el este cel mai cunoscut sfânt ocrotitor împotriva cutremurelor. Altundeva a fost invocat Sfântul Francisc Borgia.

Al doilea desen spune ceva ce rămâne adevărat și azi. După orice cutremur mare, primii salvatori sunt vecinii (capitolul 21).

Lisabona zguduie filosofia

La 1 noiembrie 1755, de Ziua Tuturor Sfinților, Lisabona a fost distrusă de cutremur, de tsunami și de foc (capitolul 10). Mulți dintre cei morți se aflau în biserici. Europa învățată s-a întrebat cum se împacă o asemenea zi cu ideea, la modă atunci, că trăim în „cea mai bună dintre lumile posibile”.

Voltaire a răspuns cu un poem amar despre dezastru, în 1756, apoi cu romanul Candide (1759), în care eroul și profesorul său, veșnicul optimist Pangloss, ajung la Lisabona tocmai în ziua cutremurului. Rousseau i-a scris că nu natura a înghesuit acolo douăzeci de mii de case cu șase sau șapte etaje: dacă oamenii ar fi locuit mai răsfirat și în case mai ușoare, paguba ar fi fost mult mai mică. Este, poate, prima dată când cineva spune limpede că dezastrul vine și din felul în care construim. Tânărul Immanuel Kant a publicat în 1756 trei texte în care căuta cutremurelor cauze naturale. Explicația lui era greșită, dar întrebarea era cea bună.

O jumătate de secol mai târziu, scriitorul german Heinrich von Kleist a publicat nuvela „Cutremurul din Chile” (1807), așezată în Santiago, la 1647. Cutremurul salvează doi îndrăgostiți osândiți, iar pentru câteva ore supraviețuitorii se poartă ca o singură familie. Apoi mulțimea caută vinovați. Kleist a văzut bine amândouă fețele unei zile de după.

De la gravură la cinema

Înainte de fotografie, lumea vedea cutremurele prin ochii desenatorilor. În Mexic, gravorul José Guadalupe Posada ilustra foi volante ieftine, vândute pe stradă, cu știrile zilei: crime, minuni, cutremure.

În 1906, fotografia a luat locul desenului. Arnold Genthe a privit în josul străzii Sacramento, spre fumul care se apropia, și a făcut una dintre cele mai cunoscute imagini ale secolului (capitolul 9). Apoi a venit cinematograful, cu filme precum „San Francisco” (1936), „Earthquake” (1974) și „San Andreas” (2015). Din ele am învățat multe lucruri care nu sunt adevărate.

Și „Marele Cutremur”, the Big One, este pe jumătate mit. Un cutremur mare pe San Andreas va veni cu siguranță cândva, dar nimeni nu-i știe ziua (capitolul 17). În filme el încheie povestea. În realitate, după el urmează ani de reconstrucție.

Fotografia care deschide capitolul arată șiruri de căsuțe de lemn, toate la fel, ridicate în San Francisco în 1907 pentru oamenii rămași fără locuință după cutremur și incendiu (capitolul 9). Sunt urma unui oraș care a trebuit să improvizeze totul după. Capitolul acesta este despre ce se poate face înainte. Nimic din el nu cere curaj sau mulți bani. Cere o după-amiază de lucru prin casă, o discuție cu familia și trei mișcări învățate pe de rost.

Înainte: casa ta

În țările care construiesc după norme moderne, cei mai mulți oameni răniți la cutremur nu sunt prinși sub clădiri prăbușite. Sunt loviți de lucruri care cad sau se răstoarnă: biblioteci, televizoare, dulapuri, lămpi, geamuri. De aici vine vestea bună: o mare parte din pericol poate fi înlăturată cu o bormașină și câteva colțare.

• Prinde de perete mobila înaltă și grea: biblioteci, dulapuri, vitrine. Prinde și boilerul.
• Mută jos obiectele grele. Pe rafturile de sus pune numai lucruri ușoare.
• Uită-te deasupra patului. Nu ține acolo tablouri grele, oglinzi sau rafturi. Patul nu trebuie să stea sub fereastră.
• Află unde se închid gazul, apa și curentul și arată-le tuturor celor din casă.
• Nu tăia stâlpi, grinzi sau pereți de rezistență când renovezi. Clădirea are nevoie de toți.

Apoi află în ce fel de clădire locuiești: când a fost construită, din ce și dacă a fost vreodată expertizată. În România, clădirile ridicate înainte de 1977 au fost proiectate după reguli mai slabe decât cele de azi (capitolul 15). În București, clădirile încadrate după expertiză în clasa I de risc seismic poartă la intrare un disc roșu, cunoscuta bulină roșie (capitolul 16). Lista lor este publică, pe pagina primăriei.

Înainte: planul și rucsacul

După un cutremur mare, ajutorul poate întârzia. Telefoanele pot fi mute, drumurile blocate. Ghidurile oficiale cer ca fiecare familie să se poată descurca singură cel puțin trei zile.

Rucsacul de urgență stă lângă ușă și conține: apă (socotește cam patru litri de om pe zi), mâncare care nu se strică, lanternă, radio cu baterii, baterie externă pentru telefon, trusă de prim ajutor, medicamentele pe care le iei zilnic, fluier, copii ale actelor, ceva bani în numerar și haine groase. Lângă pat ține o pereche de pantofi cu talpă tare și o lanternă.

Planul familiei răspunde la trei întrebări. Unde ne adăpostim în fiecare cameră? Unde ne întâlnim dacă nu ne putem întoarce acasă? Pe cine sunăm, dintr-un alt oraș, ca să lăsăm vorbă unul pentru altul? Scrie răspunsurile pe o hârtie. La cutremur, memoria telefonului nu ajută dacă telefonul este descărcat.

În timpul cutremurului: trei mișcări

Sfatul de azi al salvatorilor din întreaga lume încape în trei cuvinte. În engleză se spune Drop, Cover, Hold On. În română: Ghemuiește-te, Adăpostește-te, Ține-te bine.

De ce să nu fugi? Pentru că, în timpul mișcării, nu poți alerga drept, iar scările sunt partea cea mai fragilă a unei clădiri. Afară, lângă ziduri, cad cărămizi, geamuri, cornișe și aparate de aer condiționat. Liftul se poate bloca între etaje. Balconul este unul dintre cele mai rele locuri. Dacă ești înăuntru, rămâi înăuntru până se oprește mișcarea.

Acum încearcă tu. Simularea de mai jos îți pune opt situații de zi cu zi. Alege ce ai face, apoi citește explicația, chiar și când ai nimerit.

Ai observat cât de des răspunsul bun este „rămâi pe loc și apără-ți capul”? Excepțiile sunt puține și ușor de ținut minte: pe stradă te îndepărtezi de fațade, iar pe malul mării, după ce mișcarea s-a oprit, urci.

După ce se oprește

Numără până la șaizeci și respiră. Apoi, pe rând:

• Încalță-te. Pe jos sunt cioburi.
• Verifică-te pe tine, apoi pe cei din jur. Acordă primul ajutor dacă știi cum.
• Miroase. Dacă simți gaz, nu aprinde nimic și nu atinge întrerupătoarele. Deschide ferestrele, închide robinetul și ieși. Scăpările se caută cu apă și săpun, niciodată cu flacără.
• Așteaptă-te la replici. Pot veni după minute, ore sau zile (capitolul 3). La fiecare faci aceleași trei mișcări.
• Coboară pe scări, cu grijă, dacă locuința pare avariată. Nu folosi liftul.
• Scrie mesaje în loc să suni. Rețeaua este necesară pentru urgențe. La 112 suni doar dacă cineva este în pericol.
• Lasă mașina pe loc dacă nu este neapărat nevoie de ea. Străzile trebuie să rămână libere pentru salvatori.
• Pe malul mării, dacă mișcarea a fost puternică sau lungă, pleacă imediat pe jos spre un loc înalt (capitolul 11). Nu aștepta sirena.

România: ce ai la îndemână

Platforma fiipregatit.ro, a Departamentului pentru Situații de Urgență (DSU), are ghiduri scurte și clare pentru cutremur, incendiu și inundații. Aceleași ghiduri se găsesc în aplicația gratuită DSU, care arată și cum se acordă primul ajutor.

Telefoanele cu Android au, din 2022, alerte de cutremur și în România: telefonul poate suna cu câteva secunde înainte să ajungă undele puternice (capitolul 17). Sunt secunde puține, dar îți ajung ca să te ghemuiești sub masă. Sistemul RO-ALERT nu anunță cutremurul dinainte. Prin el, autoritățile pot trimite instrucțiuni după. Cutremurele care tocmai s-au produs le găsești în câteva minute pe pagina Institutului Național pentru Fizica Pământului (INFP).

Cum vorbești cu copiii

Copiii se sperie mai puțin de cutremur decât de frica adulților. Spune-le adevărul, pe scurt: pământul se mișcă uneori, nu ține mult, iar noi știm ce avem de făcut. Faceți din cele trei mișcări un joc: cine ajunge primul sub masă și se ține „ca o țestoasă”? Arată-le locul sigur din camera lor. După un cutremur adevărat, lasă-i să povestească și să deseneze. Este de ajuns să-i asculți și să le repeți planul.

Ai văzut o falie rupându-se, ai urmărit undele prin miezul planetei, ai stat pe strada Market cu câteva zile înainte de 18 aprilie 1906 și ai ascultat planeta Marte. Aici sunt adunate toate simulările cărții, fiecare cu o provocare nouă. Urmează cinci experimente cu lucruri din casă, iar la sfârșit, un test cu paisprezece întrebări. Panorama de la început, cu ruinele orașului San Francisco văzute de pe Nob Hill, rămâne aici ca să amintească de ce merită înțelese toate acestea.

Cum gândește un seismolog

Un cutremur nu poate fi comandat și nici adus în laborator. Seismologul lucrează ca un medic care ascultă cu stetoscopul: nu vede înăuntru, dar din ce aude își face o imagine. Apoi construiește un model, adică o versiune simplificată a naturii, și verifică dacă modelul se potrivește cu ce s-a măsurat.

Simulările din carte sunt astfel de modele. Folosește-le ca un cercetător: pune-ți întâi o întrebare, ghicește răspunsul și abia apoi mișcă butonul. Dacă ai ghicit greșit, cu atât mai bine: tocmai ai aflat ceva.

Toate simulările, cu câte o provocare

• Cronologia (capitolul 1). Găsește cutremurul după care a apărut fiecare idee nouă din știință. Câți ani trec, de obicei, între dezastru și lecție?
• Faliile (capitolul 2). Mișcă pe rând cele trei tipuri de falie. La care dintre ele terenul se scurtează, la care se lungește și la care nu face nici una, nici alta?
• Revenirea elastică (capitolul 3). Ține butonul apăsat de două ori, la fel de mult. Se rupe falia exact în același moment? Ce spune asta despre predicție?
• Undele (capitolul 4). Urmărește un singur punct din grilă la fiecare tip de undă. Care dintre ele îl plimbă în cerc?
• Seismograful (capitolul 5). Fă un „cutremur îndepărtat” și măsoară pe hârtie timpul dintre sosirea undei P și a undei S.
• Găsește epicentrul (capitolul 6). Poți nimeri epicentrul doar cu două stații? Încearcă și vezi câte locuri posibile rămân.
• Zona de umbră (capitolul 6). Caută pe glob locul în care nu ajunge nicio undă S. Ce spune el despre nucleu?
• Magnitudinea (capitolul 7). Pornește de la 5 și urcă la 7. De câte ori a crescut energia? Ghicește înainte să citești cifra.
• Intensitatea (capitolul 8). Păstrează magnitudinea și schimbă doar solul. Câte grade Mercalli câștigă un oraș clădit pe sol moale?
• Lungimea rupturilor (capitolul 9). Care dintre cutremurele celebre ar fi rupt România de la un capăt la altul?
• Tsunami (capitolul 11). Micșorează adâncimea apei și urmărește în același timp viteza și înălțimea valului. Care crește și care scade?
• Harta lumii (capitolul 13). Arată cu degetul Inelul de Foc fără să atingi punctele. Apoi găsește două cutremure mari aflate departe de el.
• Lichefierea (capitolul 14). Oprește apa, apoi îndeasă nisipul. De care dintre cele două condiții are nevoie lichefierea? De amândouă?
• Rezonanța (capitolul 15). Găsește perioada care clatină cel mai tare blocul cu 8 etaje. De ce clădirea cu 2 etaje abia se mișcă la aceeași perioadă?
• Izolarea bazei (capitolul 15). Compară cadrul obișnuit cu fiecare soluție, pe rând. Care îl liniștește cel mai mult la ultimul etaj?
• Harta României (capitolul 16). Găsește cutremurele care nu țin de Vrancea. Care este cel mai apropiat de orașul tău?
• Avertizarea timpurie (capitolul 17). Pune orașul la vreo 130 km de epicentru, cam cât este din Vrancea până la București. Câte secunde ai? La ce distanță avertizarea ajunge la zero?
• Ce faci dacă… (capitolul 21). Parcurge cele opt situații cu cineva din familie, fără să citiți variantele cu voce tare. Ați ales la fel?

Cinci experimente de bucătărie

1. Masa vibrantă

Pune pe o tavă un strat de jeleu și, alături, o farfurie întoarsă. Clădește pe fiecare câte un turn din cuburi de zahăr, la fel de înalt. Scutură tava scurt, dintr-o parte în alta. Turnul de pe jeleu cade primul: pământul moale amplifică mișcarea, ca la Ciudad de México în 1985 (capitolul 8). Fă apoi un turn scund și unul înalt și schimbă ritmul. Fiecare are un ritm la care se clatină cel mai tare.

2. Cărămida și elasticul

Leagă un elastic lung de o cărămidă așezată pe o foaie de șmirghel. Trage încet și egal de capătul elasticului. Cărămida nu alunecă lin: stă pe loc, elasticul se întinde, apoi cărămida sare brusc. Este revenirea elastică din capitolul 3. Măsoară salturile. Vei vedea că nu sunt nici egale, nici regulate. De aici vine o parte din greutatea predicției.

3. Arcul-jucărie

Întinde pe podea un arc de jucărie, de tip slinky, ținut de doi oameni. Împinge scurt un capăt înainte: prin arc aleargă o comprimare, unda P. Scutură-l apoi lateral: un șerpuit pleacă spre celălalt capăt, unda S. Cronometrează-le. Care ajunge prima?

4. Nisipul care se înmoaie

Umple pe jumătate un lighean cu nisip și toarnă apă până aproape de suprafață. Așază deasupra o piatră grea, drept „bloc”. Bate ușor și repetat în marginea ligheanului. Nisipul începe să lucească, iar piatra se înclină și se scufundă. Aceasta este lichefierea (capitolul 14). Repetă cu nisip uscat și compară.

5. Seismometrul din buzunar

Instalează pe telefon o aplicație gratuită care arată graficul accelerometrului. Pune telefonul pe masă și bate cu degetul la un metru de el, apoi sari o dată pe podea, în camera de alături. Ai făcut o seismogramă. Încearcă să deosebești un pas de o ușă trântită doar după forma urmei.

Cutremurele de lângă tine

Seismologia este una dintre puținele științe la care poți lua parte de acasă. Când simți un cutremur, completează formularul „Did You Feel It?” al USGS sau pe cel al Centrului Seismologic Euro-Mediteranean (EMSC). Din mii de răspunsuri ca al tău se nasc, în câteva minute, hărțile de intensitate (capitolul 8). Pentru România, INFP publică fiecare cutremur imediat după ce s-a produs.

Testul final

Paisprezece întrebări, câte patru variante, un singur răspuns corect. După fiecare alegere primești o explicație. Nu este un examen, ci o ultimă plimbare prin carte. Dacă te încurcă vreo întrebare, capitolul ei te așteaptă.

Accelerație a solului

Cât de brusc își schimbă solul viteza în timpul unui cutremur. Se măsoară ca fracțiune din accelerația gravitației (g). Valoarea cea mai mare atinsă, numită PGA, este cifra de la care pornesc inginerii când proiectează o clădire.

Alunecare (pe falie)

Distanța cu care s-au deplasat, una față de alta, cele două părți ale unei falii în timpul unui cutremur. Poate fi de câțiva centimetri sau, la cele mai mari cutremure, de zeci de metri.

Amortizor

Dispozitiv care preia o parte din energia cu care se clatină o clădire, la fel cum amortizoarele unei mașini preiau gropile. Poate fi un piston cu ulei sau o masă grea atârnată sus, ca bila din turnul Taipei 101.

Amplitudine

Înălțimea unei unde: cât de mult se abate solul, sau acul seismografului, de la poziția de repaus. Magnitudinea lui Richter pornea de la amplitudinea citită pe seismogramă.

Asperitate

Porțiune aspră și bine înțepenită a unei falii, care rezistă mult timp și apoi cedează brusc. Acolo se eliberează cea mai mare parte a energiei unui cutremur.

Avertizare timpurie

Sistem care detectează primele unde ale unui cutremur deja început și trimite o alertă înainte să sosească undele puternice. Câștigă secunde sau zeci de secunde. Nu este o predicție.

Bulină roșie

Numele popular al discului roșu pus pe clădirile din România încadrate, după o expertiză tehnică, în clasa I de risc seismic: clădiri cu risc ridicat de prăbușire la un cutremur puternic.

Creep (alunecare lentă)

Mișcarea lină și continuă a unei falii, de câțiva milimetri pe an, fără cutremure mari. Se vede după bordurile și gardurile strâmbate treptat, ca pe falia Hayward din California.

Cutremur (seism)

Zguduire a pământului produsă de alunecarea bruscă a rocilor de-a lungul unei falii. Energia adunată în ani sau secole pleacă în câteva secunde sub formă de unde.

Cutremur indus

Cutremur declanșat de activități omenești: injectarea de apă în adânc, extracția de gaze, umplerea unui lac de acumulare, mineritul.

Cutremur intermediar

Cutremur cu focarul între aproximativ 70 și 300 km adâncime. Cele din Vrancea, produse la 60–180 km, sunt simțite pe suprafețe foarte mari.

Cutremur lent

Alunecare pe o falie care durează zile sau luni în loc de secunde. Eliberează multă energie fără ca cineva să simtă ceva. Se vede doar cu GPS de precizie.

Cutremur principal (șoc principal)

Cel mai mare cutremur dintr-o serie. Dacă a fost sau nu „principal” se află abia mai târziu, când se vede că nu a urmat unul și mai mare.

Ductilitate

Însușirea unui material sau a unei clădiri de a se îndoi mult fără să se rupă. Oțelul este ductil, zidăria simplă nu. O clădire ductilă se strică, dar nu cade peste oameni.

Epicentru

Punctul de la suprafața pământului aflat chiar deasupra locului în care a început ruperea. Este punctul pus pe hartă, nu neapărat locul cu cele mai mari pagube.

Falie

Ruptură în scoarța terestră de-a lungul căreia rocile s-au deplasat. Poate avea câțiva metri sau peste o mie de kilometri.

Falie de decroșare

Falie pe care cele două părți alunecă una pe lângă alta, pe orizontală. Exemple: San Andreas, în California, și falia Nord-Anatoliană, în Turcia.

Falie inversă

Falie pe care un bloc urcă peste celălalt, pentru că scoarța este strânsă. Când planul ei este puțin înclinat se numește falie de încălecare. Așa se rup zonele de subducție.

Falie normală

Falie pe care un bloc coboară față de celălalt, pentru că scoarța este întinsă. Este tipică pentru rifturi, de exemplu în Africa de Est și în Apenini.

Hipocentru (focar)

Locul din adânc în care începe ruperea unei falii. De acolo, ruptura se întinde cu doi-trei kilometri pe secundă.

Intensitate

Măsura a ceea ce s-a simțit și s-a stricat într-un loc anume. Se notează cu cifre romane, de la I la XII. Același cutremur are intensități diferite în locuri diferite.

Izolare a bazei

Metodă de construcție prin care clădirea este așezată pe reazeme elastice, din cauciuc și oțel, sau alunecătoare. Solul se mișcă dedesubt, iar clădirea rămâne aproape pe loc.

Izoseistă

Linie de pe hartă care unește locurile în care un cutremur a avut aceeași intensitate. Seamănă cu curbele de nivel de pe o hartă de munte.

Lichefiere

Fenomen prin care un sol nisipos, afânat și îmbibat cu apă se poartă pentru scurt timp ca un lichid când este zguduit. Clădirile se înclină sau se scufundă.

Litosferă

Învelișul rigid de la exteriorul Pământului, gros de aproximativ 100 km, alcătuit din scoarță și din partea de sus a mantalei. Este spart în plăci tectonice.

Magnitudine

Măsura mărimii unui cutremur la sursă. Este o singură valoare pentru fiecare cutremur. Scara este logaritmică: o unitate în plus înseamnă de circa 32 de ori mai multă energie.

Magnitudine de moment (Mw)

Magnitudinea folosită astăzi pentru cutremurele mari. Se calculează din suprafața ruptă a faliei, din alunecare și din rigiditatea rocii. A fost introdusă în 1979 de Hanks și Kanamori.

Manta

Stratul gros de rocă fierbinte dintre scoarță și nucleu, până la 2.900 km adâncime. Este solidă, dar curge foarte încet, cu câțiva centimetri pe an.

Megacutremur

Cutremur de magnitudine 9 sau aproape, produs pe marea falie de încălecare a unei zone de subducție. Exemple: Chile 1960, Alaska 1964, Sumatra 2004, Tōhoku 2011.

Moho

Limita dintre scoarță și manta, descoperită în 1909 de Andrija Mohorovičić. Se află la 5–10 km sub oceane și la 30–50 km sub continente, mai adânc sub munți.

Nucleu

Centrul Pământului, alcătuit mai ales din fier și nichel. Partea exterioară este lichidă, iar cea interioară este solidă. Cea din urmă a fost descoperită de Inge Lehmann în 1936.

Perioadă

Timpul în care o undă sau o clădire face o oscilație completă. O clădire scundă are perioadă scurtă, de zecimi de secundă, iar un zgârie-nori, de câteva secunde.

Placă tectonică

Bucată uriașă și rigidă din învelișul Pământului, care alunecă încet peste mantaua de dedesubt, cu câțiva centimetri pe an. Cele mai multe cutremure se produc la marginile plăcilor.

Preșoc

Cutremur mai mic care precedă un cutremur principal, în același loc. Poate fi recunoscut ca preșoc doar după ce a venit cel mare.

Replică

Cutremur mai mic care urmează unui cutremur principal, pe aceeași falie sau în apropiere. Replicile se răresc cu timpul, dar pot continua luni sau ani.

Revenire elastică

Explicația cutremurelor dată de H. F. Reid în 1910: rocile de lângă o falie blocată se îndoaie încet, ca un arc, iar când falia cedează sar înapoi.

Rezonanță

Amplificarea puternică a oscilațiilor atunci când ritmul solului se potrivește cu ritmul propriu al unei clădiri. Explică de ce, la același cutremur, unele clădiri cad și altele nu.

Rift

Zonă în care scoarța este întinsă și se rupe, iar o fâșie de teren coboară între falii normale. Exemple: Riftul Est-African și valea Mării Moarte.

Roi seismic

Serie de multe cutremure mici și mijlocii în același loc, fără un cutremur principal limpede. Apare adesea în zone vulcanice sau geotermale.

Rupere

Propagarea alunecării de-a lungul faliei, pornind din hipocentru. La cutremurele mari, ruptura are sute de kilometri și ține minute întregi.

Scara Mercalli

Scară de intensitate cu douăsprezece trepte, de la I (nu se simte) la XII (distrugere totală), care pornește de la lucrarea lui Giuseppe Mercalli din 1902. În Europa se folosește o rudă a ei, EMS-98.

Scara Richter

Prima scară de magnitudine, creată în 1935 de Charles Richter pentru cutremurele din sudul Californiei. Nu mai este folosită pentru cutremurele mari, dar numele a rămas în vorbirea de zi cu zi.

Seismograf (seismometru)

Instrument care înregistrează mișcarea solului. Are la bază o masă atârnată, care tinde să rămână pe loc în timp ce pământul se mișcă sub ea.

Seismogramă

Înregistrarea făcută de un seismograf: o linie care arată mișcarea solului în timp. Pe ea se citesc sosirile undelor P, S și de suprafață.

Seișă

Legănarea apei dintr-un lac, golf sau bazin, pusă în mișcare de undele unui cutremur, uneori la mii de kilometri de epicentru.

Subducție

Coborârea unei plăci tectonice sub alta, în manta. În zonele de subducție se produc cele mai mari cutremure și cele mai multe tsunami.

Tsunami

Serie de valuri foarte lungi, născute de obicei când un cutremur ridică sau coboară brusc fundul mării. În larg sunt scunde și rapide, iar la țărm devin înalte. Nu au nicio legătură cu mareea.

Undă de suprafață

Undă seismică ce călătorește de-a lungul suprafeței Pământului. Este mai lentă decât undele de volum, dar mai amplă, și face de obicei cele mai mari pagube.

Undă de volum

Undă seismică ce străbate interiorul Pământului. Există două feluri: P și S.

Undă Love

Undă de suprafață care mișcă solul pe orizontală, dintr-o parte în alta, ca un șarpe. Poartă numele matematicianului A. E. H. Love.

Undă P

Unda primară, cea mai rapidă, cu circa 6 km/s în scoarță. Comprimă și dilată roca pe direcția de mers, ca sunetul. Trece prin solide și prin lichide.

Undă Rayleigh

Undă de suprafață care rostogolește solul în elipse, în sus și în jos, înainte și înapoi, ca valurile mării. Poartă numele lordului Rayleigh.

Undă S

Unda secundară, care sosește după unda P, cu circa 3,5 km/s în scoarță. Scutură roca perpendicular pe direcția de mers. Nu trece prin lichide.

Vrancea

Zona seismică de la curbura Carpaților, în România, unde se produc cutremure intermediare, la 60–180 km adâncime. De aici au venit cutremurele din 1802, 1940 și 1977.

Zonă de umbră

Regiune a globului în care undele directe ale unui cutremur nu ajung, pentru că nucleul le oprește sau le abate. Așa s-a aflat că Pământul are un nucleu și că partea lui exterioară este lichidă.

Surse principale

Despre cutremure circulă multe cifre rotunjite, magnitudini amestecate între ele și bilanțuri repetate din carte în carte. De aceea, datele, magnitudinile, adâncimile și numărul victimelor din aceste pagini au fost verificate în surse de specialitate. Cea mai importantă a fost U.S. Geological Survey (USGS), cu Programul pentru Hazarde Seismice și catalogul său mondial de cutremure. Pentru România, sursa a fost Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Pământului (INFP), de la Măgurele, care ține catalogul cutremurelor românești și rețeaua seismică națională. Pentru Europa și Mediterana am folosit Centrul Seismologic Euro-Mediteranean (EMSC), iar pentru felul în care se înregistrează și se citesc undele, materialele educaționale ale consorțiului IRIS, devenit în 2023 parte din EarthScope.

Pentru tsunami, sursele au fost cele două centre de avertizare ale NOAA, cel din Hawaiʻi și cel din Alaska. Pentru sfaturile de pregătire am urmat recomandările ShakeOut și ale USGS, comparate cu ghidurile oficiale românești de pe platforma Fii pregătit. Pentru Lună, Marte și imaginile din satelit, sursa a fost NASA. Pentru istoria generală am consultat Encyclopædia Britannica și edițiile în engleză și română ale Wikipediei, comparate între ele și cu sursele de mai sus.

Cărți și lecturi suplimentare

Cum funcționează cutremurele

• Susan Elizabeth Hough, Earthshaking Science: What We Know (and Don’t Know) about Earthquakes, Princeton University Press, 2002 — ce știe și ce nu știe încă seismologia, explicat de o cercetătoare de la USGS.
• Bruce A. Bolt, Earthquakes, ediția a cincea, W. H. Freeman, 2003 — manualul clasic, limpede, al unui profesor de la Berkeley.
• Susan Elizabeth Hough, Richter’s Scale: Measure of an Earthquake, Measure of a Man, Princeton University Press, 2007 — biografia lui Charles Richter și povestea scării care îi poartă numele.
• Lucy Jones, The Big Ones: How Natural Disasters Have Shaped Us (and What We Can Do About Them), Doubleday, 2018 — marile dezastre naturale și ce putem învăța din ele, de la o seismologă cunoscută pentru calmul ei.

Cutremure care au făcut istorie

• Mark Molesky, This Gulf of Fire: The Destruction of Lisbon, or Apocalypse in the Age of Science and Reason, Alfred A. Knopf, 2015 — Lisabona, 1 noiembrie 1755: cutremurul, valul, focul și Europa de după.
• Simon Winchester, A Crack in the Edge of the World: America and the Great California Earthquake of 1906, HarperCollins, 2005 — San Francisco și falia San Andreas, cu multă geologie povestită.
• Kathryn Schulz, „The Really Big One”, The New Yorker, 20 iulie 2015 — eseul despre zona de subducție Cascadia, distins în 2016 cu Premiul Pulitzer.

România

• Ștefan Bălan, Valeriu Cristescu, Ion Cornea (coordonatori), Cutremurul de pământ din România de la 4 martie 1977, Editura Academiei, București, 1982 — monografia de referință a cutremurului.
• Mihnea C. Oncescu, Vasile I. Mârza, Mihaela Rizescu, Mihaela Popa, „The Romanian Earthquake Catalogue between 984–1997”, în volumul Vrancea Earthquakes: Tectonics, Hazard and Risk Mitigation, Kluwer, 1999 — baza catalogului ROMPLUS, pe care INFP îl actualizează permanent.

Izvoare vechi și literatură

• Andrew C. Lawson (coordonator), The California Earthquake of April 18, 1906: Report of the State Earthquake Investigation Commission, Carnegie Institution of Washington, 1908; volumul al doilea, din 1910, de Harry Fielding Reid, conține teoria revenirii elastice (vezi capitolul 3).
• Voltaire, Poem despre dezastrul de la Lisabona (1756) și Candid (1759) — vezi capitolul 20.
• Heinrich von Kleist, Cutremurul din Chile (1807) — o nuvelă scurtă despre ce fac oamenii unii cu alții după o catastrofă.

Imagini, filme și muzică

Fotografiile din San Francisco, din 1906, cărțile poștale de la Messina și stampele japoneze cu incendiile din 1923 provin de la Library of Congress. Imaginile din spațiu aparțin NASA: fotografii făcute de astronauți de pe navetele spațiale și de pe Stația Spațială Internațională, imagini din satelit, hărți radar ale deformării solului, fotografii din misiunile Apollo și imagini ale sondei InSight de pe Marte. Desenele, stampele și bronzurile sunt reproduse din colecțiile cu acces liber ale The Metropolitan Museum of Art și Art Institute of Chicago, publicate sub licența CC0. Gravurile și desenele despre Messina, Calabria și Jalalabad vin de la Wellcome Collection. Titlurile și datările sunt cele din cataloagele instituțiilor, iar creditul fiecărei imagini apare lângă ea.

Fragmentele de film sunt în domeniul public. Animația faliei, seismograful din subteran și macheta de clădire provin din „Men, Steel and Earthquakes” (1960), păstrat în Prelinger Archives. „A Trip Down Market Street” a fost filmat de frații Miles în aprilie 1906, cu câteva zile înainte de cutremur. Imaginile cu ruinele și cu refugiații sunt filme de actualități din același an. Alaska 1964 apare în episodul „Alaskan Earthquake” (1966) al seriei „The Big Picture”, produsă de armata americană. Pagubele de la Hilo, din 1946, au fost filmate de U.S. Navy. Imaginile aeriene de după Loma Prieta (1989) se păstrează la Arhivele Naționale ale SUA. Long Beach apare în filmul „The Southern California Earthquake” (1933). Filmele vechi au fost preluate din Internet Archive. Bazinul cu valuri și spectrograma cutremurului marțian sunt realizate de NASA.

Muzica de fundal provine din înregistrări istorice aflate în domeniul public: discuri de epocă din National Jukebox al Library of Congress (Grieg, Rossini, Saint-Saëns, Wagner, Strauss, Cottrau, Ponchielli, Gounod). Simulările, de la cronologie la testul final, sunt desenate în timp real în pagină. Ele sunt schematice și nu înlocuiesc modelele științifice.

Despre această ediție

Ediția din noiembrie 2026. Pământul nu așteaptă tipografia: până citești aceste rânduri, seismografele lumii vor fi înregistrat alte mii de cutremure, cele mai multe prea mici ca să fie simțite. Ia cartea drept o fotografie făcută într-o zi anume și vezi ce se mișcă azi pe hărțile USGS, EMSC și INFP.

Autor

Concepție, design și realizare: Horațiu Hot, Timișoara.

The photograph that opens this chapter shows San Francisco City Hall in April 1906. The masonry has fallen from the dome and only the steel skeleton is left, like a birdcage against the sky. The building had taken more than twenty years to put up. The shaking that stripped it lasted less than a minute. What can make the ground, the thing we rely on most, behave for one minute like rough water?

A sudden slip

Take a plastic ruler and bend it slowly. Nothing happens: the ruler curves and stores your effort inside itself. Bend it further and, at some point, it snaps. The pieces jolt in your hands and the crack is heard across the room. You have just made an earthquake on a small scale.

The Earth's crust behaves the same way, only far more slowly. Huge blocks of rock are pushed towards each other or past each other at a few centimetres a year, about as fast as fingernails grow. They do not glide smoothly, because friction holds them together. The rock bends, like the ruler, and stores energy for tens or hundreds of years. When the strain beats the friction, the blocks slip suddenly past one another, in a matter of seconds.

The surface along which the rock breaks and slides is called a fault. An earthquake is exactly this sudden slip on a fault, together with the vibrations it sends out in every direction. The vibrations are called seismic waves, and they are what we feel (chapter 4). The word "seismic" comes from the Greek seismos, "a shaking".

Nearly all earthquakes are born like this. There are others, caused by volcanoes, by the collapse of underground cavities or even by people (chapter 18), but they are small beside the tectonic ones, those made by the movement of the crust.

Focus and epicentre

The break starts at a point deep down, called the focus or hypocentre. The point on the surface directly above it is the epicentre. News reports usually give the epicentre, because it can be put on a map, but the depth of the focus matters just as much. An earthquake 10 km beneath a city can hit it harder than one ten times stronger at a depth of 150 km.

A large earthquake, though, is not a point. From the focus, the rupture races along the fault at two to three kilometres a second and may travel tens or hundreds of kilometres. The focus is only where it began. That is why the worst damage sometimes lies far from the epicentre.

A planet that never stops trembling

While you were reading this far, a few earthquakes happened somewhere on the globe. The United States Geological Survey (USGS) estimates that about 500,000 earthquakes detectable by instruments occur every year. Roughly 100,000 of them are felt by people and only about 100 cause damage. The very large ones are rare: on average, a single earthquake of magnitude 8 or more each year.

Earthquakes often come in families. The largest in the series is the mainshock. The smaller ones that follow it, sometimes in their thousands, for months or years, are aftershocks: the crust around the fault settling into its new position. If smaller earthquakes struck the same area before the mainshock, they are called foreshocks. The trouble is that a foreshock carries no label. Only after the big one arrives do we learn that the earlier one was announcing it (chapter 17).

Why we have always been afraid

You can shelter from a storm, and you can run uphill from a flood. An earthquake comes without a sign and shakes the very thing we stand on. That is why people have always looked for explanations. The Greeks blamed the shaking on Poseidon, the "Earth-shaker". In Japan, the culprit was a giant catfish thrashing beneath the islands. Aristotle tried a natural explanation: winds trapped in deep caverns, struggling to get out. It was wrong, but it looked for the cause in nature, not in someone's anger (chapter 20).

The true answer came late and in pieces. In the eighteenth century, after Lisbon, scholars began to speak of waves travelling through the crust. In 1910, after San Francisco, the breaking of faults was understood (chapter 3). Only in the 1960s did we learn why the blocks of the crust move at all (chapter 2).

Nineteen centuries on a single line

The timeline below starts with the first instrument that ever sensed an earthquake and runs to our own day. Tap the categories to see, in turn, the great earthquakes, the discoveries of science, the steps taken in protection and the events in Romania.

Did you notice a pattern? After almost every great earthquake there comes, a few years later, a discovery or a new law. Seismology is a science that has learned from disasters. The rest of this book follows the same order: first how it works, then what happened, then what we can do.

The image at the start of this chapter is not a photograph but a landscape computed from radar measurements made from the Space Shuttle in 2000. The straight line cutting through the middle of the scene, near the city of Palmdale in California, is the San Andreas Fault. Nature seldom draws straight lines. When you see one hundreds of kilometres long, you are looking at the edge of two worlds moving in different directions.

A cracked shell

Tap a hard-boiled egg gently on the table and look at its shell: it has broken into a few large pieces that still cling to the egg and can shift a little against each other. The hard outer layer of the Earth looks the same. It is about 100 km thick, includes the crust and the top of the mantle, and is broken into seven large pieces and a dozen or so smaller ones. The pieces are called tectonic plates.

The plates float on a warmer, softer layer of the mantle and move at 1–10 cm a year. What drives them is the heat deep inside the planet. Hot rock rises slowly, while the cold, heavy edges of plates sink back into the mantle and pull the rest of the plate after them. The continents are only passengers on the plates' backs.

The idea that the land moves was proposed in 1912 by the German meteorologist Alfred Wegener, who had noticed that the coasts of Africa and South America fit together like jigsaw pieces. He could not say what pushed them, however, and geologists rejected him. The evidence came only in the 1950s and 1960s, from the ocean floor, and so plate tectonics was born. One of the clearest pieces of evidence was the map of earthquakes itself: the epicentres trace, dot by dot, the edges of the plates.

Three kinds of edges

Two neighbouring plates can do only three things: move apart, move together or slide past each other. Each motion has its own landscape and its own earthquakes.

Moving apart. The crust stretches, thins and breaks, and molten rock rises into the gap to become new crust. Most edges of this kind lie on the ocean floor, along the mid-ocean ridges. On land, the best place to look is East Africa. Earthquakes here are frequent but seldom very large.

Moving together. When a heavy oceanic plate meets another plate, it slips beneath it and descends into the mantle. This is called subduction, and it produces the largest earthquakes on the planet (chapter 12). When two continents meet, neither sinks: the crust crumples and rises.

Sliding past. Here no crust is made and none is lost. The plates rub, lock and break free from time to time. The San Andreas is the best-known example. Another runs through places named in some of the oldest writings in the world.

Three kinds of faults

On the scale of a mountain or a valley, the same three motions give three types of fault. Geologists tell them apart by how the block above the sloping plane of the fault moves.

• Normal fault. The crust is stretched and the block above slides down. This is how rifts form.
• Reverse fault. The crust is squeezed and the block above is pushed up over the other. When the fault plane slopes gently, it is called a thrust fault. This is how mountains grow.
• Strike-slip fault. The plane is nearly vertical and the blocks slide horizontally past each other. A road or fence that crosses it is left broken in two and offset.

In the simulator below, choose each type in turn and move the slip slider slowly. Watch what happens to the rock layers and to the surface.

Did you see that only the first two types make steps in the landscape? A strike-slip fault leaves the ground at the same height but shifts everything that crosses it. That is why it shows up so clearly from space, as a straight line.

Where earthquakes happen

About nine earthquakes in ten occur along plate edges. Most of them are strung around the Pacific, in the "Ring of Fire". A second belt runs from the Mediterranean through Türkiye and Iran to the Himalaya and Indonesia (chapter 13). Romania sits on a branch of it, at the bend of the Carpathians (chapter 16).

The rest happen inside plates, on old faults that stresses arriving from the edges wake up now and then. They are rare, but they can surprise precisely because nobody expects them.

How deep

Most earthquakes are shallow or crustal: they start in the top 70 km. Lower down, the rock is so warm that it flows slowly instead of breaking. There is one exception: plates descending into the mantle. They stay cold and brittle for a long time, so they can break at great depths. Seismologists speak of intermediate earthquakes, between 70 and 300 km, and deep ones, from 300 down to about 700 km. Below that almost nothing has been recorded.

The Japanese scientist Kiyoo Wadati proved in 1928 that these deep earthquakes exist. Later he also showed that their foci lie along a sloping plane that descends from beneath the ocean trench towards the continent. Only plate tectonics explained what that plane is: the sinking plate.

Depth changes the way an earthquake is felt. A shallow one hits a small area hard. A deep one loses strength on the way up but is felt over a huge area. The earthquakes of Vrancea are intermediate: they occur between 60 and 180 km down, which is why they shake Bucharest, Chișinău and northern Bulgaria all at once.

The rainbow at the start of this chapter is a map of ground that has moved. A European satellite measured the İzmit region of Türkiye by radar on 13 August and again on 17 September 1999. Between the two passes, on 17 August, the North Anatolian Fault broke in a magnitude 7.6 earthquake. Each pass through one cycle of colours means 28 millimetres of ground movement towards the satellite. Where the bands crowd together, the ground shifted most: along the fault, by more than 2.5 metres.

Elastic rebound

After the 1906 earthquake, geologists walked the length of the San Andreas Fault and found fences, roads and rows of trees broken in two, their ends offset by up to about six metres. The geophysicist Harry Fielding Reid then compared the land surveys made in California over the previous fifty years. He found something odd: points far from the fault had been moving slowly, year after year, long before the earthquake. Those next to the fault had stayed put.

Reid understood what had happened. The plates move all the time, but the fault between them is locked by friction. The rock on either side bends like a springy strip and stores energy. When the fault gives way, the two sides leap forward and regain their shape, only offset. Reid published the idea in 1910 and called it elastic rebound. It still explains almost every earthquake today.

In the simulator below, hold the button down to move the plates and watch the lines that cross the fault. Keep an eye on the number of years of loading and on the slip that has built up.

Now change the strength of the fault. A weak fault gives way often and produces small earthquakes. A strong one waits a long time and lets go of several metres at once. Did you also notice that, left alone, the earthquakes come at almost equal intervals? In nature they do not, and the lines that follow explain why.

Stick and slip

Physicists call this jerky motion stick-slip. You know it already: it is how a door creaks, how a violin sings under the bow, how a jammed drawer jolts open. A real fault is not smooth, however. It has patches that slide easily and rough, tightly gripped patches called asperities. They hold the fault in place and, when they give way, release most of the energy.

The rupture starts at one point and spreads along the fault like a zip coming undone, at 2–3 km per second, or around 10,000 km/h. That sounds enormous, but a long fault needs time: a rupture of 300 km takes about two minutes. This is why large earthquakes last a long time. How far the rupture gets decides the size of the earthquake, and at the start nothing shows where it will stop. Sometimes it jumps from one fault to another.

Faults that do not lock

Not all faults store energy in silence. Some slide slowly and steadily, without earthquakes. This is called aseismic slip or creep. East of San Francisco Bay, the Hayward Fault moves at the surface by about 5 mm a year. Kerbs bend, walls crack, and the stadium of the University of California at Berkeley, built right across the fault, is slowly being pulled in two directions. In the small town of Hollister, on the neighbouring Calaveras Fault, houses and fences have been visibly deformed within a few decades.

This creep is no guarantee. At Hayward only the upper part of the fault moves. At depth it stays locked, and in 1868 it produced an earthquake with a magnitude estimated at almost 7.

Aftershocks

A large rupture does not end cleanly. It unloads the main fault, but it also squeezes and stretches the rock around it, and thousands of small faults nearby give way one after another. These are the aftershocks (chapter 1). The Japanese seismologist Fusakichi Omori showed in 1894 that their number falls off by a simple rule: after ten days they are about ten times rarer than on the first day, after a hundred days, a hundred times rarer. But they do not stop on any particular date, and after very large earthquakes they go on for years.

A second rule, named after the Swede Markus Båth, says that the largest aftershock is, on average, about 1.2 magnitude units below the mainshock. "On average" is the important phrase. Sometimes an even larger earthquake follows, and the first one becomes, after the fact, a foreshock.

Dominoes on the North Anatolian Fault

An earthquake does not make stress vanish; it moves it. The stretch that broke settles down, but its ends put extra load on the neighbouring stretches. If these were already close to their limit, they may give way sooner. Nowhere has this been seen more clearly than in northern Türkiye.

The North Anatolian Fault, more than 1,200 km long, closely resembles the San Andreas. In December 1939 its eastern end broke, near Erzincan, in a magnitude 7.8 earthquake in which about 33,000 people died. Ruptures followed in 1942, 1943, 1944, 1957 and 1967, each to the west of the one before, like dominoes. In 1997, three researchers calculated how each earthquake had shifted the stress and showed that the next loaded stretch lay near İzmit. Two years later, the fault broke there. More than 17,000 people died.

The 1997 calculation was not a prediction. Nobody could name the year, let alone the day. It was a forecast: this place is more threatened than others. The difference between the two is the subject of chapter 17. Today the same reasoning points to the Sea of Marmara, and Istanbul is using it to strengthen its schools, hospitals and bridges while there is still time.

The map that opens this chapter shows what was left behind by the magnitude 7.8 earthquake in Nepal on 25 April 2015. A Japanese satellite measured the region by radar on 21 February and again on 2 May. Each cycle of colours means 11.9 centimetres of movement, and the ground around the city of Kathmandu came closer to the satellite by up to 1.4 metres. That is the permanent mark. But it was not what brought the walls down. Something else did, something that passed through in under a minute and left nothing behind: the waves.

What actually travels

Throw a stone into a lake and watch a leaf floating some way off. When the rings reach it, the leaf rises, falls and stays where it was. The water has gone nowhere. Only the motion has travelled. The same happens in an earthquake. The rock beside the fault does not end up under your house. Each piece of ground pushes the next, wobbles a little and settles back, and so the energy of the rupture (chapter 3) is handed on from neighbour to neighbour at several kilometres per second.

Seismologists sort these waves into two families. Body waves leave the focus in every direction and travel through the inside of the planet. Surface waves are born when body waves reach the top, and then stay trapped near the surface, like waves on the sea. Each family has two kinds of wave. In all, there are four ways the ground can move.

P and S, the body waves

The P wave, for "primary", arrives first. It squeezes and stretches the rock along its direction of travel, like the bellows of an accordion. It is, in fact, a sound passing through stone. Through the crust it runs at about 6 km per second, more than 20,000 km/h, and it passes through anything: rock, water, air.

The S wave, for "secondary", comes next. It shakes the rock across the direction of travel, like a rope flicked from one end. It is slower, at about 3.5 km per second, but usually stronger. It also has an important weakness: it cannot pass through liquids, because a liquid does not resist being sheared. That weakness showed us what lies at the centre of the Earth (chapter 6).

In the animation below, choose each wave in turn and follow the red dot. The wave travels to the right, but the dot stays around its own place.

Compare the P and S waves above all: the first moves the dot along the direction of travel, the second across it. Then try the last two buttons and notice that the motion dies away with depth. These are the surface waves.

Surface waves

The Love wave moves the ground horizontally, from side to side, like a snake on the move. It bears the name of the English mathematician A. E. H. Love, who described it in 1911. The Rayleigh wave rolls the ground in ellipses: the earth rises, falls and sways back and forth, like a boat on a swell. Lord Rayleigh predicted it by calculation in 1885, before anyone had recognised it on a recording.

Surface waves are a little slower than the S wave, so they arrive last. But they are large and long, and their energy does not spread through the whole volume of the planet; it stays in a thin layer. That is why they fade more slowly with distance and, in large shallow earthquakes, do most of the damage far from the fault.

What you feel and what you hear

If you are some distance from the epicentre, the earthquake arrives in instalments. First comes a short jolt, often vertical: the P wave. Windows rattle and glasses clink. A few seconds of relative calm follow. Then the S wave strikes, rocking everything sideways, and after it come the surface waves with their long sway.

The pause between P and S grows with distance: about one second for every 8 km. At Vrancea the focus lies more than 100 km underground and more than 130 km from Bucharest, so in the capital the two waves arrive 15–20 seconds apart. Early-warning systems rely on this pause (chapter 17).

Many witnesses speak of a dull rumble, like a heavy lorry or an approaching train, just before the shaking. They are not imagining it. When the P wave reaches the surface, the ground pushes the air like the cone of a loudspeaker. Most of this sound is too low for the human ear. We hear only its upper edge.

How long an earthquake lasts

Waves are sent out for as long as the fault is breaking, and the rupture advances at 2–3 km per second. A magnitude 6 earthquake breaks some 10 km of fault and is over in a few seconds. A magnitude 7 needs about twenty seconds, and a magnitude 8 a minute or two. At magnitude 9 the rupture lasts whole minutes. The one off Sumatra in 2004 went on for eight to ten minutes. Duration matters as much as strength. A building that holds for ten seconds may fail after a hundred.

Where you are standing, the shaking lasts even longer than the rupture. The waves arrive by different routes, bounce between layers and, above all, get trapped in soft ground. A basin filled with sediment behaves like a bowl of jelly on a table that has been struck: the table has stopped, and the jelly is still trembling.

The best-known example is Mexico City. On 19 September 1985, a magnitude 8.0 earthquake struck the Pacific coast, about 350 km from the capital. On the hard rock around the city the motion was weak. But the clay of the old lake bed amplified it several times over, in a slow rhythm of about two seconds that matched the natural sway of buildings 6–15 storeys high. Around 10,000 people died. Soil and intensity are the subject of chapter 8, and resonance of chapter 15.

Waves that climb to the sky

Seismic waves do not stop at the surface. The ground rising and falling pushes the air above it, and the pressure wave climbs and grows as the air thins. A few hundred kilometres up, it disturbs the layer of electrically charged particles through which the signals of GPS satellites pass.

Two men lean over a strip of paper in the Apollo Mission Control Center on 4 February 1971. The one on the left is Maurice Ewing, director of the Lamont-Doherty Geological Observatory, and the one on the right is the graduate student David Lammlein. The wavering line they are reading comes from the Moon. The spent stage of the Apollo 14 rocket has just hit the lunar surface, with the energy of 11 tons of explosive, about 170 km from a seismometer left there by astronauts. On the Moon or under a city, the question is the same: how do you record the movement of the ground when the instrument moves with it?

Zhang Heng's dragons

The first known answer was given in China, in the year 132. Zhang Heng, astronomer and mathematician at the imperial court in Luoyang, built a bronze vessel almost two metres across. Around its rim sat eight dragon heads, facing the eight directions, each with a ball in its mouth. Below them waited eight toads with open mouths. When the ground shook, a mechanism inside made a single dragon drop its ball, with a clang, into the toad beneath. The court thus learned that there had been an earthquake somewhere and, roughly, in which direction.

The chronicle of the dynasty tells that one day a ball fell although nobody in the capital had felt anything. A few days later a courier brought news of an earthquake in Longxi, several hundred kilometres to the west. The instrument was lost, and its mechanism is not known. All the reconstructions in museums are guesses. Zhang Heng's vessel was a seismoscope: it showed that a movement had happened. A seismograph does more: it draws the movement, moment by moment.

Yokohama, 1880

Modern seismology began in Japan, with three young British professors employed in Tokyo: John Milne, James Alfred Ewing and Thomas Gray. On 22 February 1880, an earthquake shook Yokohama. It was not large, but it frightened the foreigners in the city. That same spring the Seismological Society of Japan was born, the first in the world. Within a few years the three had built the first truly useful seismographs. The best known is Milne's horizontal pendulum, which swings like a gate on slightly tilted hinges.

Back in England in 1895, Milne set up his observatory on the Isle of Wight and persuaded dozens of stations around the world to use his instrument and send him their records. It was the first global seismic network.

Around 1900, Emil Wiechert built in Göttingen an inverted pendulum with a weight of about a tonne and with damping, which scratched its seismogram on smoked paper. In the 1920s, in California, Harry Wood and John Anderson did the opposite: a small instrument, with a tiny copper weight fixed to a twisted wire, that wrote with a beam of light on photographic paper. Because it was easy to copy exactly, it became a standard. Charles Richter defined his scale on its records (chapter 7).

Now it is your turn. In the simulator below, stamp once on the ground, then hold down the earthquake button and watch the weight lag behind the frame.

Finish by pressing the distant earthquake and look on the seismogram for the three arrivals from chapter 4: the small P wave, the larger S wave and the long, rolling surface waves. The time between the first two tells how far away the earthquake was (chapter 6).

Seismographs on the Moon

On Earth such a blow would have faded within a few minutes. The Moon went on vibrating because its rock is dry and cracked: the waves scatter and do not die out. Seismologists said the Moon "rang like a bell". The full story is in chapter 19.

From drum to computer

Today's seismographs no longer have pens and drums. In a broadband sensor the weight is not allowed to move at all. An electronic circuit holds it in place with a small electromagnet, and the recorded signal is precisely the force that was needed. Such an instrument senses displacements of a few billionths of a metre. It catches equally well the quick tremor of a nearby earthquake and the slow sway, minutes long, of one at the antipodes.

Stations are linked in networks. The Global Seismographic Network has about 150 stations on every continent and on remote islands, and its data are public. National networks, such as that of INFP in Romania, add thousands more stations. The first worldwide network of identical instruments was built in the 1960s for another reason: to tell underground nuclear explosions from earthquakes (chapter 18). Computers compare the records moment by moment and, within a few minutes of an earthquake, announce its place, depth and magnitude.

Your phone and you

The phone in your pocket has an accelerometer, the sensor that turns the picture when you rotate the screen. It is far weaker than a seismograph, but there are billions of phones. The MyShake app, from the University of California at Berkeley, showed in 2016 that a phone lying on a table can recognise an earthquake. Since 2021, Android phones have done this by themselves. When many motionless devices in the same area feel the P wave at the same time, a server concludes that an earthquake has begun and sends alerts onwards. By the end of 2023 the system was working in 98 countries. How it gains a few seconds is explained in chapter 17.

The oldest instrument, though, is still you. Since 1999 the USGS has been asking online "Did You Feel It?". Anyone can report in two minutes what they felt and what they saw. From thousands of answers comes a map of intensity (chapter 8), even where there is no instrument at all. The EMSC does the same for Europe.

The coloured bands at the start of this chapter cover northern Japan. They show, as measured by the radar of a European satellite, how far the land moved in the Tōhoku earthquake of 11 March 2011, and the dots are aftershocks. The bands tighten towards the east coast, where the ground shifted by several metres, and stop at the shore. The rupture began further out, beneath the ocean, where there was nobody and where no satellite can see the sea floor. Even so, within minutes seismologists all over the world knew where it had started and how deep. The waves told them.

The stopwatch in the seismogram

In a thunderstorm you see the lightning and then count the seconds to the thunder. Light and sound set off at the same instant, but sound is slower, and its delay tells you how far away the bolt struck. An earthquake also sends out two messengers at different speeds: the P wave, at about 6 km per second, and the S wave, at about 3.5 (chapter 4). They leave together, and S falls further and further behind.

On a seismogram the two arrivals are plain to see. The seismologist measures the time between them, called the S−P interval, and turns it into distance. Through the crust the simple rule is this: each second means about 8 km. Ten seconds means 80 km, and a minute almost 500. You do not need to know when the earthquake began. The difference is enough.

Three circles, one point

A single station gives you the distance but not the direction. The earthquake could be anywhere on a circle drawn around it. A second station gives a second circle, which cuts the first at two points. A third chooses between them. The method is called triangulation. Your phone finds its position the same way, only in reverse: it measures the distances to several GPS satellites.

In the game below, tap stations A, B and C in turn to read their seismograms. Then tap the map where you think the earthquake was.

If you landed within 25 km, you worked like a seismologist. Try again with a new earthquake, but without waiting for the third circle: you will see why two stations are not enough.

In reality the circles never meet perfectly, because waves do not travel at the same speed through all rocks and because the focus also has depth. So computers use tens or hundreds of stations at once and search for the point and the time that best fit all the arrivals. For a large earthquake the answer comes within a few minutes. For early-warning systems, within a few seconds (chapter 17).

An X-ray without X-rays

The deepest hole ever drilled, on the Kola Peninsula in Russia, stopped at a little over 12 km. The centre of the Earth is 6,371 km down. Almost everything we know about the rest of the way comes from earthquakes. Seismic waves change speed when they pass from one rock into another. When they do, they bend and reflect, just as light does on entering water. By reading where and when they reach the surface, seismologists can work out what they have passed through. A doctor does the same with ultrasound.

The first discovery came from close to Romania. On 8 October 1909, an earthquake shook the valley of the River Kupa, south of Zagreb. The Croatian meteorologist Andrija Mohorovičić gathered the seismograms of stations across Europe and noticed something odd: at the distant stations the waves had arrived too early. He realised that they had dipped into a deeper layer where travel is faster, much as you bypass a town on the motorway. The boundary where the speed of P waves jumps from 6–7 to about 8 km per second separates the crust from the mantle. We call it the Mohorovičić discontinuity or, for short, the Moho. It lies 5–10 km beneath the oceans, 30–50 km beneath the continents and up to 70 km beneath the great mountain ranges.

The shadow of the core

In 1906, the British geologist Richard Oldham studied waves that had reached the far side of the globe from an earthquake. He saw that they arrived late, as if they had crossed a centre in which travel is slower. The Earth, then, has a core. In 1913, Beno Gutenberg calculated its depth: about 2,900 km, a value almost unchanged to this day.

In the simulator below, start with the P waves and follow how the rays curve in the mantle and how they are bent at the core.

Now switch to the S waves. Half the planet is left without them. S waves do not pass through liquids, so the outer core is molten. Harold Jeffreys demonstrated it in 1926. The ring where direct P waves are missing, between about 104° and 140° from the earthquake, is called the shadow zone.

Inge Lehmann and the core within the core

The shadow zone was not completely empty, however. Some seismograms showed faint P waves there that nobody could explain. The Danish seismologist Inge Lehmann, who headed the seismology department of the Geodetic Institute in Copenhagen, studied the records of a large earthquake in New Zealand in 1929. In 1936 she published a paper with one of the shortest titles in the history of science: "P′". In it she showed that the stray waves make sense if a second core lies at the centre of the liquid one and deflects them. This inner core later proved to be solid: a ball of iron and nickel with a radius of about 1,220 km, smaller than the Moon.

Tomography, from Vrancea to Mars

Today seismologists no longer look only for layers. With millions of wave paths, from thousands of earthquakes to thousands of stations, computers build three-dimensional images of the mantle, just as a hospital CT scanner builds the image of a body from many X-ray views. The method is called seismic tomography. Waves pass faster through cold, stiff rock and more slowly through warm rock. In this way old plates have been seen sinking almost to the core. And in this way a cold, nearly vertical body has been seen beneath the bend of the Carpathians: the piece of plate in which the Vrancea earthquakes occur (chapter 16).

The method works on any world where you can set down a seismometer. Between 2018 and 2022, InSight recorded more than 1,300 marsquakes with a single instrument. They revealed that Mars has a liquid core taking up about half the planet's radius. The story is in chapter 19.

On 6 February 2023, at 4:17 in the morning, south-eastern Türkiye and northern Syria were shaken by an earthquake of magnitude 7.8. Nine hours later came a second one, of 7.5. The image that opens this chapter is a map made from orbit over the city of Kahramanmaraş: radar compared the city before with the city after, and marked with coloured patches the districts where buildings had changed the most. But what does "7.8" actually mean? Why is the gap between 7 and 8 so enormous, and why does a "10" never appear in the news?

Richter's idea

In the early 1930s the young physicist Charles Richter was working at the California Institute of Technology, compiling a catalogue of earthquakes in the south of the state. He had hundreds of recordings and a simple problem: how do you put them in order? Newspapers kept asking "how big was it?", and the answer depended on how close somebody happened to be. Richter wanted a number that described the earthquake itself, not what one person or another had felt.

His solution, published in 1935, was elegantly simple. Take the largest swing of the needle on the seismogram (the amplitude), allow for the distance to the earthquake, and read off a number. As his yardstick Richter chose one particular instrument, the Wood–Anderson seismograph, placed 100 km from the epicentre. If its needle swings one millimetre, the earthquake is magnitude 3. His colleague Beno Gutenberg helped him extend the method to distant earthquakes all over the world.

Large earthquakes move the needle millions of times more than small ones, so Richter borrowed a trick from astronomers, who also measure the brightness of stars in "magnitudes": he used a logarithmic scale. On such a scale, one step up does not mean "a bit more" but "ten times more". A magnitude 5 moves the needle ten times as far as a 4, and a hundred times as far as a 3.

A scale that fools our intuition

We are used to scales on which 8 is twice 4. Here, a magnitude 8 earthquake releases a million times more energy than a magnitude 4. A magnitude 6 sends out, as waves, roughly the energy of the Hiroshima bomb. A magnitude 9 is more than 30,000 times stronger.

Two earthquakes from the same year show how much, and also how little, this number tells you. On 12 January 2010 a magnitude 7.0 earthquake struck Haiti. On 27 February a magnitude 8.8 struck Chile: about 500 times more energy. Yet hundreds of times more people died in Haiti.

The explanation lies not in magnitude but in depth, distance and above all buildings: Chile has built to strict seismic codes for decades, and Haiti had no means to. Magnitude tells you how much energy set out from the fault. What reaches you, and what it does there, is called intensity, the subject of chapter 8 and chapter 15.

In the simulator below, drag the slider from magnitude 2 to 9. Watch the ball that stands for energy grow, how much TNT it equals, and how many such earthquakes happen each year.

Did you notice that from one step to the next the ball does not double but grows 32 times? And that as you climb, the number of earthquakes per year drops just as quickly? We will come to that rule in a moment.

Moment magnitude: measure the fault, not the needle

Richter's scale had a weakness. It was designed for California, for one instrument, and for earthquakes a few hundred kilometres away. Worse, for very large earthquakes it "saturated": the instrument catches only short, quick waves, while a fault breaking over hundreds of kilometres sends out mostly long, slow ones. Above 7, the old scales gave almost the same number for very different earthquakes, the way a kitchen scale shows "maximum" for both a bag of cement and a lorry.

The fix came in the 1970s from the seismologists Hiroo Kanamori and Thomas Hanks, who in 1979 published the moment magnitude scale, written M_w. It starts from what happened on the fault. You multiply three things: the area that broke, the slip (how many metres the two sides moved past each other) and the rigidity of the rock. The result, the seismic moment, is converted into a number tuned to agree with Richter's scale where that scale worked well.

Today, for any significant earthquake, the figure you hear is the moment magnitude. That is why seismologists simply say "magnitude", not "on the Richter scale". Richter's local scale (M_L) is still used for small, nearby earthquakes. This explains why two agencies may announce slightly different figures for the same event, and why the first value is often corrected a few hours later, as data arrive from more stations.

Why there is no magnitude 10

If magnitude depends on the area that breaks, an earthquake cannot be bigger than the fault it happens on. The largest earthquake ever measured, in Chile on 22 May 1960, had M_w 9.5 and broke about 1,000 km of the zone where the oceanic Nazca plate slides beneath South America (chapter 12).

A "10" would need a fault several times longer to break all at once, with even more slip. No continuous fault of that size is known on Earth. A "12" would need a fault longer than the distance around the planet. That is why seismologists say magnitude 10 is not forbidden by mathematics but by geology.

The Gutenberg–Richter law

The table above hides a rule that Gutenberg and Richter found in the 1940s: each time you go down one step of magnitude, earthquakes become about ten times more numerous. One of 8, some fifteen of 7, more than a hundred of 6, more than a thousand of 5, around 13,000 of 4. The rule holds, with small variations, across the globe and in almost any seismic region.

Two useful things follow. First: by counting the small earthquakes in an area, seismologists can estimate how often the big ones come, even though they cannot say when (chapter 17). Second: small earthquakes do not "drain" a fault. It would take about 32 magnitude 6 earthquakes to match the energy of one 7, and a thousand to match one 8. Nature does not supply that many.

The image that opens this chapter is a broadsheet printed in Mexico after the earthquake of 2 November 1894. Few people then had ever seen a seismograph. An earthquake was whatever witnesses told: bells that rang by themselves, cracked walls, crowds out in the street. From such accounts grew the second way of measuring earthquakes, the one that does not ask how much energy left the fault but what happened right here, in the place where you are standing.

A scale made of stories

Magnitude, the subject of chapter 7, is a single number for each earthquake. Intensity is different in every place. It describes how strongly the motion was felt and what it did to people, objects and buildings. Think of a light bulb: its power in watts never changes, but the light that reaches you depends on how far away you stand and on what lies between you.

The first intensity scales appeared in the nineteenth century; the one by the Italian Michele de Rossi and the Swiss François-Alphonse Forel dates from 1883. The best known carries the name of Giuseppe Mercalli, an Italian priest and volcanologist, who published his version in 1902. It was later widened to twelve steps and reworked in the United States in 1931 as the Modified Mercalli scale. The steps are written in Roman numerals, I to XII, precisely so that nobody confuses them with magnitude.

Europe today uses the EMS-98 scale (European Macroseismic Scale), also with twelve steps but more careful about the kind of building: an adobe house and a reinforced-concrete block do not suffer alike under the same shaking. Japan has its own scale, shindo, running from 0 to 7.

The great advantage of intensity is that it needs no instruments. A letter, a chronicle or a drawing will do. That is how earthquakes from before the seismograph can still be studied.

Maps drawn from testimony

Gather hundreds of accounts, mark the intensity at each town on a map, and you can join places of equal value with a line. These lines are called isoseismals, and they look like contour lines: the worst-hit area in the middle, then weaker and weaker rings. Their shape says a lot. Stretched rings show the direction of the fault, and an "island" of damage far from the centre gives away weak ground.

Today the map draws itself within minutes. After every significant earthquake the US Geological Survey (USGS) publishes a ShakeMap, a coloured map of the shaking computed from station recordings and from what is known about the soil. Rescuers learn where to go first before a single phone call comes in. Testimony is as precious as ever: through the USGS "Did You Feel It?" questionnaire, or the LastQuake app of the European centre EMSC, anyone can report in two minutes what they felt.

Distance and depth

Seismic waves weaken as they travel away from their source: they spread over an ever larger area, and the rock gradually absorbs them. So it matters enormously how close to you the fault breaks, both sideways and straight down.

The city of Christchurch, New Zealand, learned this lesson twice. On 4 September 2010 a magnitude 7.1 earthquake struck about 40 km from the city. Damage was heavy, but nobody died. On 22 February 2011 came a magnitude 6.2, with roughly twenty times less energy. But it struck a few kilometres from the centre and only 5 km down, in the middle of the day. It killed 185 people.

Depth works both ways. A shallow earthquake hits a small area hard. A deep one feels gentler above its focus, but over a vast region. The earthquakes of Vrancea, in Romania, start 60–180 km down, which is why they are felt from Bulgaria to Ukraine. On 4 March 1977 Bucharest, more than 100 km from the epicentre, reached intensity VIII (chapter 16).

In the simulator below, choose the magnitude, distance, depth and type of ground. Start with a magnitude 6 right beneath you, then move it away and watch the room.

Now try to reach the same Mercalli step in two ways: with a small, nearby earthquake, then with a large, distant one. Finally change only the ground, from rock to soft soil, and see how many steps the intensity climbs.

The ground beneath your feet

The third factor is the least suspected: the ground you stand on. When waves pass from hard rock into soft sediment they slow down. Their energy does not vanish, so the wave grows taller, just as a sea wave rises when it reaches shallow water. Put a bowl of jelly on a table and thump the table: the wood barely twitches, while the jelly wobbles widely and for a long time.

After the 1906 earthquake, geologists mapped San Francisco street by street and saw that the damage map copied the geological map: bedrock, little damage; fill, disaster (chapter 9). Soft, wet soil is also to blame for liquefaction, described in chapter 14.

Mexico, 1985: the city on a lake

On 19 September 1985, at 7:17 in the morning, a magnitude 8.0 earthquake struck beneath the Pacific coast, in the state of Michoacán. The coastal towns suffered moderate damage. The disaster was about 350 km away, in the capital.

The centre is built on a drained lake bed, the lake on which the Aztecs had raised their city of Tenochtitlan. The layer of clay behaved like the jelly in the bowl: it amplified the waves arriving from far away several times over and went on swaying long after the surrounding rock had calmed. Worse, the clay rocked with a rhythm of about two seconds, exactly the natural rhythm of buildings 6–15 storeys tall. These went into resonance (chapter 15), like a swing pushed at just the right moment every time. About 400 buildings collapsed. The death toll is not known exactly: at least 5,000, most probably around 10,000.

There is one more effect, called directivity. A rupture does not happen everywhere at once; it runs along the fault like a zip being opened. In the direction it runs, the waves pile up on one another and arrive as a single powerful jolt. In the opposite direction the shaking is weaker and longer. Two cities at the same distance from a fault can therefore have very different fates.

The photograph that opens this chapter was taken by Arnold Genthe on the morning of 18 April 1906. We are looking down Sacramento Street. People stand in the middle of the road, some on chairs carried out of their houses, watching the smoke rise from downtown. The front of a house on the right has fallen away. Nobody is running. They do not yet know that the fire will reach them, or that the city they are looking at will be gone in three days.

A city sure of itself

In the spring of 1906 San Francisco was the largest city on the west coast of the United States: about 400,000 people, banks, theatres, a crowded port and cable cars hauled up steep hills. It had grown in barely half a century, since the Gold Rush, mostly in wood and brick. Whole districts stood on "made ground": coves and marshes filled in with sand and rubble.

We have an unusually vivid picture of that city. Only days before the earthquake the Miles brothers, local film-makers, fixed a camera to the front of a cable car and rode down Market Street to the Ferry Building.

5:12 in the morning

On Wednesday 18 April, at 5:12, the city was asleep. First came a short jolt, then, some twenty seconds later, the main shock, which lasted less than a minute. The San Andreas Fault, which passes a few kilometres from the city, broke along about 477 km, from San Juan Bautista in the south to the Cape Mendocino area in the north. The two sides slid past each other, horizontally, by as much as 6 metres. Fences and roads that crossed the fault were left cut and offset.

The earthquake was felt from Oregon to Los Angeles and inland as far as Nevada. In the city, chimneys fell, along with brick fronts and cheap wooden hotels on filled ground. The proudest building, City Hall, turned out to be the flimsiest too.

The simulator below shows, to the same scale, how long the ruptures of some famous earthquakes were. Find San Francisco 1906 and compare it with the width of Romania.

The 1906 rupture would span nearly two thirds of the width of that country. Then compare it with Chile 1960 and Sumatra 2004 (chapter 12): the longer the stretch of fault that breaks, the larger the magnitude (chapter 7).

Three days of fire

The earthquake broke gas pipes and overturned stoves and lamps. Within the first hour dozens of fires were burning. Firemen coupled their hoses to the hydrants and nothing came out: the big water mains had broken as well. The fire chief, Dennis Sullivan, had been fatally injured in the first moments. One of the fires is said to have started when a woman cooked breakfast on a stove with a cracked chimney.

The army tried to stop the fire by blowing up buildings, to make gaps the flames could not jump. Often the blasts lit new fires. Only on Saturday 21 April was the blaze stopped, largely along broad Van Ness Avenue. About 500 city blocks and roughly 28,000 buildings had burned.

Tents and green cottages

In the first hours General Frederick Funston brought troops into the city from the Presidio base without waiting for orders. Soldiers guarded the streets, helped the firemen and handed out food. The mayor announced that looters would be shot, and in the days of chaos innocent people were killed that way too.

More than half the inhabitants, over 200,000 people, were left homeless. Many crossed the bay by ferry. The rest settled in parks and on vacant lots.

Before winter, the city and the army built more than 5,600 wooden cottages of one to three rooms, painted green. The rent was a few dollars a month and counted towards the price, so that families ended up as owners. When the camps closed, many hoisted their cottage onto a wagon and moved it to a plot of their own. A few survive to this day.

The Lawson report and Reid's idea

Three days after the earthquake the governor of California appointed a commission of scientists led by the geologist Andrew Lawson. For two years its members followed the fault on foot and on horseback, photographed every broken fence and recorded the damage in every town. The 1908 report is the first complete study of a great earthquake. It showed that the San Andreas is one single fault, hundreds of kilometres long, and that damage depends more on the ground than on distance (chapter 8).

One member of the commission, Harry Fielding Reid, noticed something in the surveyors' measurements. For decades before 1906, survey marks on either side of the fault had been drifting slowly in opposite directions. The crust had been bending like a plastic ruler until it gave way. In 1910 Reid named the idea elastic rebound. It is still the basic explanation of earthquakes, and you can try it yourself in chapter 3.

Rebuilding and forgetting

San Francisco recovered astonishingly fast. By 1915 it was celebrating its rebirth with a world's fair. The haste had a price. Businessmen feared that investors would avoid an "earthquake city", so the disaster was officially called "the Great Fire": fire can strike any city, and besides, it was covered by insurance. The official death toll stayed at a few hundred. Only research begun in the 1960s by the city archivist, Gladys Hansen, showed that the real number was around 3,000; many of the uncounted lived in Chinatown and the poor districts.

The rubble was pushed into the bay, and new districts were built on top of it. That is exactly where the worst damage occurred in the 1989 earthquake (chapter 14). The good lesson came more slowly: water cisterns for firefighting buried under street crossings, a separate network of hydrants and, in time, building codes (chapter 15).

The image that opens this chapter is a coloured print of 1812 showing earthquake ruins at Messina, in Sicily. Small figures stroll among broken walls as if among ancient remains. Eighteenth-century Europe looked at such pictures with fear, but also with a new curiosity. Until then an earthquake had been a sign or a punishment. After Lisbon it began to be a question: what actually happened under the ground?

Lisbon, 1 November 1755

It was All Saints' Day, and Lisbon's churches were full and lit by thousands of candles. At about 9:40 in the morning the ground began to shake, and it did not stop for several endless minutes. Vaults and bell towers fell on the congregations. Survivors fled to the only open space, the quay on the bank of the River Tagus. There they saw the water draw back and lay bare the harbour floor. About forty minutes later the sea returned in waves several metres high. Behind them, overturned candles and hearths lit a fire that burned for nearly a week.

Lisbon was one of the richest capitals in Europe. It lost the royal palace with its library, the newly opened opera house, dozens of churches and most of its homes. The news travelled round the continent within weeks, and it shook something quite different from walls.

Pombal's questions

Reconstruction was led by the king's minister, Sebastião José de Carvalho e Melo, later known as the Marquis of Pombal. He had the dead buried quickly to prevent epidemics, brought in food, and stopped looting and profiteering. Then he did something unheard of: he sent a questionnaire to every parish in the country. How long did the earthquake last? From which direction did it seem to come? Did the sea first draw back or rise? How many houses fell, how many people died, what happened to the wells? The answers are still kept in the Portuguese archives. It is the first seismological survey in history, and the ancestor of the intensity questionnaires in chapter 8.

Philosophers reacted just as strongly. Voltaire wrote a bitter poem about the disaster and then the novel "Candide", which mocks the idea that we live in "the best of all possible worlds" (chapter 20). The young Immanuel Kant collected every report he could find and in 1756 published three studies looking for natural causes. His explanation, caverns full of hot gases, was wrong. The question was the right one.

In 1760 the Englishman John Michell went further. He argued that an earthquake consists of waves travelling through the crust, set off by the shifting of masses of rock kilometres down, and he tried to work out from arrival times where the 1755 one had started. That is why he is often called the father of seismology.

Calabria, 1783: scholars in the field

Between 5 February and 28 March 1783, five strong earthquakes struck southern Italy one after another. Between 30,000 and 50,000 people died. At Scilla, townspeople sheltering on the beach were swept away by a wave after part of a mountain collapsed into the sea.

This time the response was scientific from the start. The Academy of Sciences in Naples sent an expedition led by Michele Sarconi, with physicians, naturalists and draughtsmen. Their 1784 report, with an atlas of plates, is regarded as the work of the first scientific commission devoted to an earthquake. The authorities then imposed rules for rebuilding, with houses strengthened by a timber frame.

Messina, 28 December 1908

At 5:20 in the morning an earthquake of about magnitude 7.1 struck directly beneath the strait between Sicily and Calabria. It lasted roughly half a minute. Within minutes tsunami waves arrived too, reaching 12 metres in places. Messina and Reggio Calabria, on the opposite shore, were almost wholly destroyed. Between 75,000 and more than 82,000 people died. It is the deadliest known earthquake in European history.

The first rescuers were sailors from Russian and British warships that happened to be nearby, who pulled people from the rubble with their bare hands. In 1909 Italy adopted its first national rules for earthquake-resistant building and its first map of the zones where they were compulsory.

Tokyo, 1 September 1923

The Great Kantō earthquake, of about magnitude 7.9, struck two minutes before noon, when cooking fires were burning for lunch in hundreds of thousands of wooden houses. A passing typhoon brought strong wind. The fires merged and burned for two days in Tokyo and Yokohama. In the east of the capital, tens of thousands of people gathered on an open lot with their rescued belongings. A whirl of fire swept over them, and within minutes about 38,000 people died there. In all, around 105,000 perished.

In the chaos of those days, false rumours led to the killing of thousands of Koreans living in Japan: a reminder that after a disaster, panic can do as much harm as nature. In 1924 Japan wrote into law the first compulsory seismic calculation for buildings. The first of September has since become Disaster Prevention Day, with drills across the country.

Shaanxi and Tangshan: two nights in China

The deadliest earthquake known struck on 23 January 1556 in Shaanxi province. Millions of people there lived in yaodong, dwellings dug into hills of loess, a yellow dust that is compact but fragile. The earthquake came at night, and the hills caved in. Chronicles give about 830,000 dead, including the famine and disease that followed. A scholar who survived, Qin Keda, left a surprisingly modern piece of advice: when the shaking starts, do not rush outside; crouch down and wait (chapter 21).

On 28 July 1976, at 3:42 in the night, a magnitude 7.6 earthquake struck right beneath the industrial city of Tangshan, home to a million people. The area was thought safe, and its brick apartment blocks had no reinforcement at all. The official figure is about 242,000 dead. After Tangshan, China rewrote its building codes and gave up the hope that great earthquakes could be announced in advance (chapter 17).

The image that opens this chapter was taken by satellite on 26 December 2004, above the east coast of India. The white stripes parallel to the shore are tsunami waves breaking, two hours after an earthquake more than a thousand kilometres away, off Sumatra. On the beaches people had felt nothing and received no word. This chapter is about how an earthquake sets an ocean in motion, and how you can recognise in time what is coming.

Not an ordinary wave

The waves you see at the seaside are made by wind. They move only the top layer of water and come one after another, seconds apart. A tsunami is born differently. When a fault under the ocean breaks and the seabed jumps several metres (chapter 12), the whole column of water above it, from bottom to surface, is lifted with it. The water then tries to level out and sets off in every direction, as when you knock the underside of a full tray.

The word is Japanese and means "harbour wave": fishermen came back from the open sea, where they had noticed nothing, to find their harbour destroyed. The old name "tidal wave" is wrong, because tides have nothing to do with it. Nor is a tsunami a single wave; it is a train of waves, tens of minutes apart. Between two crests there may be hundreds of kilometres.

Fast in the deep, tall at the shore

The speed of a tsunami depends on one thing only: the depth of the water. In the open ocean, where the water is 4,000 metres deep, the wave races along at about 700 km/h, as fast as an airliner. But there it is less than a metre high and stretches over tens of kilometres, so a ship is lifted and lowered so gently that nobody on board notices.

Everything changes near the coast. As the water shallows, the front of the wave slows down and the back catches up with it. The energy is squeezed into an ever shorter length and the wave grows: from one metre to five, to ten, sometimes to thirty. Even slowed down, it advances at the shore at 30–40 km/h, faster than a person can run.

In the simulator below, trigger a tsunami and follow it from the open sea to the shore. Watch the speed and height displayed, then move the depth slider.

Did you see how, over deep water, the wave is fast and almost invisible, while in shallow water it slows and rears up? Try to find the depth at which its height doubles compared with the open sea.

1 April 1946: how the warning was born

In the night of 1 April 1946 a magnitude 8.6 earthquake struck the Aleutian Islands of Alaska. Close by, the wave swept away a lighthouse standing high on a bluff, with the five men inside. In less than five hours it crossed the Pacific to Hawaiʻi, where no one had felt the earthquake. In the town of Hilo it was morning, and children were on their way to school. In the islands 159 people died, most of them at Hilo. It was also April Fools' Day: some did not believe the shouted warnings.

The lesson was plain: seismographs "hear" an earthquake within minutes, and the wave needs hours to cross an ocean. That time can be used. In 1949 the first warning centre began work near Honolulu, the one that would become the Pacific Tsunami Warning Center.

The system was put to the test in May 1960, after the earthquake in Chile, the largest ever measured. The wave reached Hilo after some fifteen hours and Japan after almost a day. The warning went out in time, and yet 61 people died at Hilo; some had gone down to the shore to watch the wave. In Japan about 140 died. A warning helps only if people know what to do with it.

26 December 2004

On the day after Christmas, at 7:59 in the morning local time, the fault off Sumatra broke along about 1,300 km in an earthquake of magnitude 9.1–9.3. On the coast of Aceh province the waves arrived in less than half an hour and reached 30 metres in places. They struck Thailand, Sri Lanka and India after about two hours, and the coast of Africa after seven. Between 228,000 and 230,000 people died, in 14 countries.

For many of these shores there were whole hours in which people could have been told. But the Indian Ocean had no warning system: great tsunamis are rare there, and the memory of them had faded. A system has been operating since 2006.

Buoys, stones and the signs of the sea

Today dozens of DART stations keep watch in the oceans. Each has a pressure sensor resting on the seabed, thousands of metres down, which feels the weight of the water above. When a tsunami passes, the water column grows by a few centimetres and the sensor notices. The signal travels by sound up to a buoy and from there, by satellite, to the warning centres. Within minutes they know not only that there was an earthquake, but that a wave really has set out and how big it is.

The oldest warning is carved in stone. Along Japan's north-east coast stand hundreds of "tsunami stones", some centuries old, raised by survivors. Some mark how high the water climbed. Others ask later generations not to build below them. In 2011, in the village of Aneyoshi, the water stopped a short way below one such stone, and the houses above it were left whole.

The wave in Lituya Bay

Not all tsunamis come from the ocean floor. On 9 July 1958 a magnitude 7.8 earthquake shook loose a whole mountainside above Lituya Bay, a narrow fjord in Alaska. Tens of millions of cubic metres of rock fell into the water at once. The wave it raised ran up the opposite slope and tore away the forest to a height of 524 metres, the highest level any known wave has ever reached. Three fishing boats were in the bay. One, with a father and son on board, rode over the wave and survived; two people in another boat died.

Such a wave is enormous on the spot but dies out quickly: it does not cross oceans. Landslides, eruptions and collapsing glaciers can nevertheless make dangerous tsunamis in fjords, lakes and enclosed seas.

The image that opens this chapter is a pair of false-colour satellite pictures of towns on the coast of Japan: before and after 11 March 2011. In the first, vegetation shows red and the towns silver-grey. In the second, a broad strip beside the sea has turned dark: land covered by water and mud. The earthquake that did this was magnitude 9. Since seismographs have existed, only five have reached that mark. All of them happened on the same kind of fault.

The biggest fault on the planet

In chapter 7 we saw that magnitude depends on the area that breaks. Faults on the continents are nearly vertical and cut only the cold, brittle part of the crust, 15–20 km thick. However long they are, their surface remains a narrow strip. But there is one place where the fault lies almost flat: subduction zones, where an oceanic plate slides at an angle beneath another (chapter 2). The contact surface between them dips gently and can be 1,000 km long and 200 km wide. Geologists call it the megathrust.

Chile, 22 May 1960

The largest earthquake ever measured was announced by others. The day before, an earthquake above magnitude 8 had struck the city of Concepción, and on Sunday afternoon, a quarter of an hour before the great one, came another strong shock. Many people were already out in the street, which saved countless lives. At 3:11 p.m. the Nazca plate slipped beneath South America along about 1,000 km. The ground shook for some ten minutes. The coast dropped by up to two metres, and districts of the city of Valdivia were left under water. Two days later a nearby volcano erupted. The tsunami crossed the Pacific and killed people in Hawaiʻi and Japan. In Chile the death toll is estimated at between 1,000 and 6,000.

Alaska, 1964: the proof

On 27 March 1964, Good Friday, at 5:36 p.m., southern Alaska shook for about four and a half minutes. The magnitude was 9.2, the second largest ever measured. In Anchorage a whole neighbourhood built on clay slid towards the sea (chapter 8), and part of the main street dropped several metres. In all, 131 people died, most of them because of tsunami waves, some as far away as Oregon and California.

That summer the geologist George Plafker travelled the coast by boat and floatplane. He noticed that barnacles and mussels, animals that live only in the tidal zone, formed on some islands a dry white band metres above the water. Elsewhere, whole forests had ended up below sea level. He mapped it all: one huge belt had risen, in places by more than ten metres, and another, parallel to it, had sunk. A vertical fault could not draw that pattern. It fitted only a gently sloping fault on which the floor of the Pacific slides beneath Alaska.

This was 1965, and the idea that ocean floors sink beneath continents was only just being born and was viewed with suspicion. Alaska was the first proof seen on the ground and one of the foundation stones of plate tectonics.

Sumatra and Tōhoku: the surprises

On 26 December 2004 the rupture off Sumatra ran northwards at more than two kilometres a second and still needed almost ten minutes to reach the end. The entire planet vibrated by about a centimetre. Many specialists had believed that this zone could not produce a magnitude 9.

Just as unexpected was the earthquake of 11 March 2011, at 2:46 p.m., off the Tōhoku region. Japan was, and is, the best-prepared country in the world. The automatic alert stopped the high-speed trains before the strong shaking and not one passenger died (chapter 17). Tokyo's skyscrapers swayed for minutes on end and held. The earthquake itself caused few deaths.

But the country's plans were based on the earthquakes of recent centuries, of magnitude 8 and a little more at most. Near the ocean trench the fault slipped by up to 50 metres, more than had ever been measured. Coastal seawalls, some of them ten metres high, were overtopped. In narrow valleys the water climbed to almost 40 metres. About 18,500 people died or went missing, nearly all of them drowned; with deaths linked to the evacuation, the toll approaches 19,700.

At the Fukushima Daiichi nuclear plant the reactors shut down automatically in the earthquake, as they should. But the wave, about 14 metres high, went over a seawall designed for less than half of that and flooded the generators that kept the cooling running. Three reactors melted down. More than 100,000 people were evacuated, and some towns stayed closed for years.

Cascadia: the earthquake without witnesses

On the north-west coast of America, from northern California to Canada, a small oceanic plate slides beneath the continent. For as long as Seattle, Portland and Vancouver have existed, the zone has been almost silent. In the 1980s the geologist Brian Atwater found "ghost forests" in the coastal marshes: dead cedar trunks, still standing, with their roots in salty mud. The shore had dropped suddenly and the sea had killed the trees. Their rings all stop at the growing season of 1699.

The other half of the answer lay in Japan. Chronicles there record a tsunami that arrived in January 1700 with no earthquake felt beforehand: an "orphan tsunami". By working the journey backwards across the Pacific, researchers found the date: 26 January 1700, at about nine in the evening, an earthquake of roughly magnitude 9. The stories of the coast's native peoples had long told of a winter night when the ground shook and the sea took whole villages. Such earthquakes return there every few hundred years on average. The region is now preparing for the next one.

The image that opens this chapter was taken by satellite over China's Sichuan province after the earthquake of 12 May 2008. The valleys are narrow, the slopes are steep, and here and there the rivers widen oddly: landslides have dammed them and formed new lakes. Sichuan lies thousands of kilometres from any ocean. Why did the ground break there, of all places? The answer only shows when you step back far enough to take in the whole planet.

A map made of dots

In the 1960s a worldwide network of seismographs, built largely to keep watch on underground nuclear tests, began to locate thousands of earthquakes a year with precision. When seismologists put the epicentres on a map, the dots did not scatter at random. They lined up in narrow rows, like seams, with huge, almost empty expanses in between. The seams were the edges of the tectonic plates of chapter 2. The earthquake map became one of the strongest pieces of evidence that Earth's surface is made of moving plates.

About 90% of the world's earthquakes happen along these edges. There the plates collide, pull apart or slide past each other, and the rock stores up stress until it gives way (chapter 3). The rest, the earthquakes inside plates, are rarer, but they do exist.

The map below shows 25 earthquakes that were either very large or important to history. The size of each circle shows the magnitude. Click each one and read its story, then follow the red line of the Ring of Fire: how many of the biggest circles sit on it?

You have probably noticed two things. Nearly all the biggest circles sit on the rim of the Pacific. And some of the deadliest earthquakes, such as Haiti, Bam or Tangshan, have fairly small circles. We will come back to both.

The Ring of Fire

The Pacific Ocean is ringed by a horseshoe about 40,000 km long, from New Zealand through Indonesia, the Philippines, Japan, Kamchatka and Alaska, then down the coast of the Americas to southern Chile. Along almost all of it the ocean floor dives beneath continents and island arcs, a process called subduction. The same zones feed most of the planet's volcanoes, hence the name Ring of Fire.

According to the United States Geological Survey (USGS), about 90% of all the world's earthquakes happen here, and about 81% of the largest. The reason is geometry. In a subduction zone two plates touch along a sloping surface hundreds of kilometres wide and thousands long. Only a surface like that can break far enough for a magnitude 9 earthquake (chapter 12). Every earthquake of 9 or more ever measured was here or on the extension into the Indian Ocean: Chile 1960, Alaska 1964, Sumatra 2004, Tōhoku 2011, Kamchatka 1952.

Japan sits where four plates meet and feels, on average, around 1,500 earthquakes a year. Chile is a plate edge along its entire length: it has a magnitude 8 earthquake roughly once a decade. Indonesia has subduction, large faults on land, and more than 270 million inhabitants. New Zealand is cut lengthwise by the boundary between the Pacific and Australian plates.

The Alpide belt

The planet's second great seam starts in Indonesia, climbs through the Himalaya, crosses Iran, Türkiye and Greece and runs on through Italy to the Atlantic. Here no ocean is sinking; continents are colliding. Africa, Arabia and India are pushing north into Eurasia. According to the USGS, about 17% of the world's largest earthquakes happen on this belt.

That is fewer than in the Pacific, but the belt runs through some of the oldest and most densely settled regions on Earth. The faults are on land, often right under cities, and many houses are built of stone or unreinforced brick. That is why the list of history's deadliest earthquakes is dominated by this belt and not by the Ring of Fire.

Nepal pays for the world's highest mountains: India advances north by a few centimetres a year, and the Himalaya is the result. Iran is squeezed between Arabia and Eurasia; almost every one of its cities has a fault nearby. Türkiye is being pushed west like a pip squeezed between two fingers, sliding along two great faults, the North Anatolian and the East Anatolian. Greece has more earthquakes than any other country in Europe, and in Italy the Apennine chain stretches and breaks in almost every decade.

Romania belongs to this belt too. The bend of the Carpathians hides one of the most unusual earthquake sources in Europe, which has chapter 16 to itself.

Ridges and stray earthquakes

The third family of dots on the map traces a mountain chain almost nobody sees: the mid-ocean ridges, more than 60,000 km long in total. There the plates move apart and new ocean floor is born. Earthquakes are frequent but shallow and seldom exceed magnitude 7, because hot, thin rock cannot store much stress. Most of them happen under kilometres of water, far from people. Iceland, where the Atlantic ridge rises above the sea, is one of the exceptions.

That leaves the earthquakes that obey no line at all. In the winter of 1811–1812, three earthquakes of estimated magnitude 7–7.5 shook the Mississippi valley near the small town of New Madrid, in the middle of the North American plate. Plates are not perfectly rigid: they carry old scars, sleeping faults that can wake under the push coming from the edges. Such earthquakes are rare, but they strike places where nobody expects them and where nothing was built for them.

Earthquakes don't kill. Buildings do

On 12 January 2010 a magnitude 7.0 earthquake struck 25 km from Port-au-Prince, the capital of Haiti, at shallow depth. The toll remains disputed, between 100,000 and 316,000 dead. Six weeks later, on 27 February, the central coast of Chile was hit by a magnitude 8.8 earthquake that released about 500 times more energy. Around 525 people died, many of them in the tsunami.

The difference was made by people, not by the ground. In 1960 Chile lived through the largest earthquake ever measured, and since then it has had strict building codes that engineers apply and the state enforces. Haiti had not had a large earthquake for more than two centuries and was one of the poorest countries in the world. Many people built their own homes, of weak concrete with too little steel.

Seismic risk has three ingredients: how hard the ground can shake in a place, how many people live there, and how well their buildings are made. The first is out of our hands. The third is entirely within our control, and chapter 15 shows how.

On 24 September 2013 a magnitude 7.7 earthquake struck the province of Balochistan in Pakistan. Some 380 km from the epicentre, fishermen in the port of Gwadar saw something that had not been there that morning: an island. It appears in the satellite image that opens this chapter, a pale, rounded patch in the shallow water just offshore. Local people named it Zalzala Koh, "Earthquake Mountain". An earthquake is not only shaken buildings. Sometimes it changes the very ground we stand on.

When sand turns liquid

On a beach, near the water, wet sand is firm: you can run on it. But stand still and wiggle your feet quickly from side to side. Within seconds water comes to the surface, the sand goes soft and your feet sink in. You have just produced, on a small scale, one of the most damaging effects of an earthquake: liquefaction.

It takes three things at once: loose sand or silt, groundwater close to the surface, and shaking that lasts long enough. Test them one at a time in the simulator below. Start with wet, loose sand, then remove the water or pack the sand and shake again.

Did you see that the block does not break? It tilts in one piece, like a box set down on mud. That is exactly what happened on 16 June 1964 in the Japanese city of Niigata, after an earthquake of about magnitude 7.6. In the Kawagishi-chō district several apartment blocks leaned slowly over, and one came to rest almost completely on its side, its structure intact. Photographs of them, together with the effects of the Alaska earthquake of the same year, turned liquefaction into a serious subject of research.

The places most at risk are those people have "won" from the water: harbours, riverbanks, lakes and bays filled in with loose material. In San Francisco the Marina District was raised on ground like that, partly made of rubble left over from 1906. On 17 October 1989 the Loma Prieta earthquake (Mw 6.9) had its epicentre almost 100 km to the south, yet the Marina was among the worst-hit neighbourhoods: the ground liquefied, houses sagged, pipes broke.

Mountains on the move

In the mountains the danger comes from above. Shaking loosens rock and soil that were barely holding on to the slopes. The Sichuan earthquake of 12 May 2008 (Mw 7.9) triggered tens of thousands of landslides. They buried roads and villages and cut off rescuers in exactly those first days when people can still be pulled from the rubble.

Such a quake lake is a delayed danger: if the earth dam fails, the valley downstream floods within hours. The largest lake of 2008, Tangjiashan, threatened hundreds of thousands of people. The army hurriedly dug a channel through the dam, and the water was allowed to drain gradually in June, after more than 200,000 people had been moved out of its path.

The worst earthquake-triggered slide of modern times happened in Peru on 31 May 1970. Part of the ice-and-rock face of Mount Huascarán broke away and came down at enormous speed on the town of Yungay, burying it almost completely, along with thousands of its inhabitants.

New land, shifted coasts

If the rupture reaches all the way up, the fault itself cuts the surface: fences, roads and rivers find themselves offset by several metres. At Kaikōura in New Zealand, the earthquake of 14 November 2016 (Mw 7.8) broke more than twenty faults at once. On one of them the two sides slid past each other by about 12 metres. Along more than a hundred kilometres the coast rose out of the sea, in places by several metres, lifting the rocky seabed into the air, seaweed, shellfish and all.

In Alaska in 1964, Montague Island rose by more than 10 metres in places, while other districts dropped by about two metres and left whole forests standing in salt water (chapter 12). Geologists now read such stepped shorelines and drowned forests as a calendar of earthquakes long past.

And the island off Pakistan? It was not rock pushed up by the fault. It was a mud volcano: the shaking disturbed layers of mud charged with methane gas beneath the seabed, and they burst to the surface and built a mound 15–20 metres high. The waves wore it down quickly. By 2016 "Earthquake Mountain" was under water again.

The fire afterwards

In San Francisco in 1906 the earthquake lasted less than a minute, and the fires burned for three days. The shaking had overturned stoves and lamps and broken the gas mains, but the water mains too, so the firefighters were left with empty hoses. The fire did far more damage than the earthquake itself (chapter 9).

In Tokyo and Yokohama on 1 September 1923, the ground moved shortly before noon, when cooking fires were burning in thousands of wooden houses. A strong wind joined the blazes together. In a few places the hot air began to spin and formed fire whirls, tornadoes of flame. The most terrible one swept across an open lot in the Honjo district, where tens of thousands of people had taken shelter with their belongings. Of the roughly 105,000 victims of the disaster, most died in the fire.

That is why, in today's seismic cities, gas meters shut themselves off in strong shaking and the firefighters' water reserves do not depend on a single main.

Water that sloshes

The waves of a great earthquake can set the water of lakes thousands of kilometres away in motion, just as soup sloshes in a bowl that has been nudged. Such an oscillation is called a seiche. In 1755 the Lisbon earthquake made the water of some Scottish lochs rock back and forth. In 1964 the Alaska earthquake raised waves in channels and harbours on the coast of the Gulf of Mexico, where nobody had felt a thing.

The photograph that opens this chapter shows a street in San Francisco in 1906: fallen walls, rubble and a wooden derrick brought in for the clean-up. Such pictures look alike in every country and every century, and engineers see them differently from the rest of us. To them a ruin is a lesson: what gave way first, and why? Almost everything we know about safe buildings was learned this way, from the ones that fell.

Why a building falls

You are standing in a bus that pulls away suddenly. Your feet leave with the floor, but the rest of your body would rather stay where it was, and you find yourself thrown backwards. An earthquake does the same thing to a building. The foundation moves with the ground, and the heavy floors above lag behind. A moment later the ground comes back, while the floors have only just set off the other way. Walls and columns are made to carry weight from the top down. The earthquake pushes them sideways, dozens of times a minute.

Some ways of building cope very badly with that push, and engineers recognise them after every earthquake.

• Unreinforced masonry. Stone and brick held together by mortar alone are strong when squeezed, but brittle. The wall cracks in an X, then comes apart, and the floors are left with nothing to rest on.
• The soft storey. Plenty of walls upstairs; at street level only columns, to make room for shops, garages or display windows. All the movement gathers in this weak floor, which snaps, and the rest of the building comes down on top of it.
• Short columns. A column caught between low walls, under tall windows, is stiffer than its neighbours, takes more of the force and is the first to shear.
• Pounding. Two neighbouring buildings of different heights sway at different rhythms and hammer against each other.

It is not only the structure that matters. Many victims are claimed by what falls off buildings: chimneys, cornices, gable walls, statues.

Every building has its rhythm

Hold a long ruler with a ball of modelling clay on its tip, and move your wrist from side to side. At one particular rhythm the ruler begins to swing widely, almost without effort. Faster or slower, it barely trembles. That rhythm is the ruler's natural period, and the match is called resonance.

Buildings have a natural period too: roughly a tenth of a second for each storey. A two-storey house sways five times a second; a ten-storey block, once a second; a skyscraper, once every few seconds. The ground has rhythms of its own. Near the epicentre and on hard rock, the motion is rapid and shakes low houses most. Far from a large earthquake and on thick, soft sediments, the motion is slow and wide: low houses hardly feel it, and tall blocks go into resonance.

Try it in the simulator: three buildings, of 2, 8 and 24 storeys, on the same shake table. Change the period of the motion and watch which of them sways the most.

The same shaking can spare one building and bring down the one next door. That is what happened in Mexico City in 1985, where it was mostly buildings of 6–15 storeys that fell (chapter 8), and in Bucharest in 1977 (chapter 16).

Bend, don't break

Bend a paper clip: it changes shape, warms up a little, but stays in one piece. Try the same with a stick of chalk: it snaps all at once. Engineers call the first quality ductility, and it is the secret of modern buildings. A ductile structure does not necessarily come through untouched. It deforms, cracks in places chosen in advance and so uses up the earthquake's energy, but it does not collapse.

Concrete alone is brittle, like chalk. Reinforced with steel bars and, above all, tied closely with stirrups, the steel hoops that hold the bars together, it becomes ductile. The frame is further stiffened with shear walls of reinforced concrete running the full height of the building, or with steel diagonals that stop it from skewing like a bookcase with no back.

Not feeling the ground at all

The second idea is bolder: the building is separated from the ground. With base isolation it no longer sits directly on its foundation, but on bearings made of layers of rubber and steel, or on curved surfaces along which it can slide. The ground moves quickly underneath, and the building floats slowly above it, like a boat tied to the bank. Hospitals, museums, data centres and even old heritage buildings have been set on bearings of this kind.

The third idea is the brake. Dampers, big relatives of the shock absorbers in a car, are fitted between floors and turn movement into heat. At the top of the Taipei 101 tower in Taiwan, a 660-tonne steel sphere hangs between the 87th and 92nd floors. When the tower leans one way, the sphere lags behind and pulls it back. It is a tuned mass damper, designed mainly for typhoon winds but useful in earthquakes too.

Compare the solutions in the second simulator: an ordinary frame, then the same frame with cross-bracing, with a tuned mass damper and with base isolation. Watch how far the top floor moves.

No solution is right everywhere. Bracing makes a building stiff, and isolation makes it slow: what helps a low hospital may be wrong for a tower.

Laws written after disasters

On 10 March 1933 a magnitude 6.4 earthquake struck the city of Long Beach, California. About 120 people died. Dozens of unreinforced brick schools collapsed or were badly damaged. It was 5:54 p.m., and the classrooms were empty. Everyone understood what would have happened a few hours earlier. Within just a month California passed the Field Act, which to this day requires public schools to be designed to resist earthquakes and inspected by the state during construction.

Almost every code has an earthquake behind it. Italy wrote its rules after Messina. Japan tightened its standards radically in 1981; at Kobe in 1995, buildings put up after that year performed far better than older ones. Romania got its first rules after the 1940 earthquake and its first comprehensive code, P13, in 1963. After 1977 it was replaced by P100, revised several times since.

The hard part is still the past. Codes apply only to new buildings, and cities are full of old ones. Retrofitting them is possible, with new concrete walls, jackets around the columns and anchors for the masonry, but it costs money, takes time and requires people to move out for a while.

Bucharest at night, from the International Space Station: the boulevards run out from the centre like the spokes of a wheel. Nothing in this picture gives away what lies 130–160 km to the north, deep beneath the mountains. Yet almost every family in Romania has a story about one particular evening: 4 March 1977. This chapter explains where Romania's earthquakes come from, what happened that night and what has changed since.

A nest of earthquakes under the mountains

On the world map, earthquakes line up along plate edges (chapter 13). Vrancea is something else: a small "nest", only 30 by 70 km, at the bend of the Carpathians, in which the foci go almost straight down, from 60 to 180 km deep. Seismologists call these intermediate-depth earthquakes (chapter 2).

The most widely accepted explanation: a piece of old, cold, heavy plate hangs here in the mantle, left over from the time when the Carpathians were born. It is sinking slowly, stretched by its own weight, and every so often it breaks. Geologists still debate whether the piece is attached to the surface or already torn off, but the effect is clear: two or three times a century, Vrancea produces an earthquake above magnitude 7.

A chronicle of great earthquakes

Chronicles mention great earthquakes as far back as the Middle Ages. The strongest one we have good accounts of is that of 26 October 1802, "the Great Earthquake", on the feast of Saint Paraskeva. Its magnitude is estimated at 7.9. In Bucharest the upper part of the Colțea Tower, the tallest building in the city, came down, and churches lost their spires. Victims were few, for the city was made mostly of low houses.

On 23 January 1838 (11 January, Old Style) an earthquake of about magnitude 7.5 struck in the evening. The official report in Wallachia spoke of 73 dead; other sources of the time give several hundred. The mining counsellor Gustav Schüller was sent to study the effects. He described cracks in the ground and sand that had spurted to the surface (chapter 14), and noticed that masonry churches had suffered while supple wooden peasant houses had escaped. It is one of the first scientific studies of a Romanian earthquake.

On 10 November 1940, at 3:39 in the morning, came the largest Vrancea earthquake of the 20th century: magnitude 7.7, at a depth of 130–150 km. Official figures speak of 593 dead in Romania; other estimates reach a thousand. The town of Panciu was almost entirely destroyed, and Focșani and Chișinău suffered badly. In Bucharest the Carlton block collapsed, the tallest reinforced-concrete building in the city, finished only four years earlier: more than a hundred people died in it. Engineers understood then that modern blocks had been calculated with no thought for earthquakes.

4 March 1977, 9:22 p.m.

It was a Friday evening. Most people were at home, at dinner or in front of the television. At 9:22 p.m. the ground began to move and did not stop for almost a minute. The rupture started about 94 km down and advanced to the south-west, towards Bucharest.

In Bucharest more than 30 tall buildings collapsed, partly or completely. Almost all were elegant blocks put up between the wars in the centre, along the main boulevards: Scala, Dunărea, Casata, Continental, Nestor. They had slender concrete frames, designed only for their own weight, weakened by the 1940 earthquake, by wartime bombing and by alterations at street level. A few new buildings fell too, among them one section of a block in the Militari district.

In the first hours neighbours, students, soldiers and workers dug with their bare hands, by the light of headlamps. Cranes and rescue teams followed. People were brought out of the rubble alive even after more than a week. Among those who were not found alive were the actor Toma Caragiu and the writers A. E. Baconsky and Alexandru Ivasiuc.

The capital was not the only place to suffer. At Zimnicea, on the Danube, hundreds of houses collapsed or were badly damaged, and the town was then rebuilt almost entirely. Across the river, at Svishtov in Bulgaria, three blocks fell and more than a hundred people died. Craiova, Ploiești, Iași and Chișinău also had heavy damage.

Why Bucharest

The only instrument in Romania that recorded the strong shaking of 1977 was in Bucharest. The record showed something unexpected: the ground had swayed slowly and widely, with a period of almost a second and a half. The depth of the focus and the thick layer of sediments the city stands on are to blame. That is exactly the rhythm at which slender buildings of 8–12 storeys sway (chapter 15). Most of the low houses around them stayed standing.

Vrancea has struck three more times since: on 31 August 1986 (magnitude 7.1), then on 30 and 31 May 1990 (6.9 and 6.4). The damage was far smaller, but each shaking tired the old buildings a little more.

After 1977 the design codes were rewritten (P100). The old blocks remained. Those that have been assessed and placed in seismic risk class I, meaning in danger of collapse in a large earthquake, carry a round red plaque on the façade: the bulina roșie, the "red dot". Bucharest has several hundred such buildings, many in the historic centre, and strengthening them is going slowly.

Not only Vrancea

Romania also has shallow, crustal earthquakes. They are smaller, but they start only 5–15 km down, so they hit hard over a small area.

• Banat. In 1991 Timiș county was shaken twice: on 12 July near Banloc (magnitude 5.6; two dead, dozens injured, thousands of houses damaged) and on 2 December near Voiteg (5.5). Timișoara is 30–45 km away.
• Făgăraș. On 26 January 1916 an earthquake of about magnitude 6.4 was the strongest Romanian crustal earthquake of the 20th century.
• Gorj. On 13 and 14 February 2023 two earthquakes of magnitude 5.2 and 5.7 cracked houses and churches north-west of Târgu Jiu. More than 800 aftershocks followed in nine days.

Who listens to the ground

It was also after 1977 that the institute now called INFP, the National Institute for Earth Physics, was born at Măgurele, near Bucharest. Its network of stations watches the country day and night. Vrancea has one rare advantage: the focus is far from the big cities. Stations in the epicentral area catch the first waves, and an alert system, in operation since 2013, can warn Bucharest about 25 seconds before the destructive waves arrive (chapter 17).

The map below brings together the places in this chapter. Tap each point and compare the great Vrancea earthquakes, crowded into the same nest, with the crustal ones, scattered across the west and south of the country.

Did you notice how far Zimnicea and Svishtov are from Vrancea? With deep earthquakes, distance from the epicentre tells you little. What counts is the direction of the rupture, the soil and the way the houses are built.

On 4 July 2019 a magnitude 6.4 earthquake shook the desert near the small town of Ridgecrest, California. Seismologists said in public what they always say on such days: there is a small chance, about one in twenty, that a bigger one will follow in the coming days. Thirty-four hours later it came: magnitude 7.1. The coloured map that opens this chapter shows how far the ground moved. Was that a prediction? No. It was a forecast, and the difference between the two is the subject of this chapter.

Three different words

A true prediction has to state three things at once: where, when and how big, precisely enough for a city to be evacuated. "A magnitude 7 in Vrancea, next Tuesday." Nobody has ever managed that repeatedly, by any method, and no serious institute in the world claims it can.

A forecast speaks in odds, like the weather report: "30% chance of rain" does not tell you whether you will carry your umbrella for nothing, but it helps you decide. For earthquakes, the odds are given over years and decades.

Early warning does not look into the future at all. The earthquake has already begun, and a computer sends the news faster than the waves travel. The gain is measured in seconds. Let us take them in turn.

The success that was never repeated

In the winter of 1975, in north-eastern China near the city of Haicheng, the ground began to tremble, lightly and more and more often. Hundreds of small earthquakes piled up within a few days. On 4 February the authorities asked people to leave their houses, in the frost. That evening a magnitude 7.3 earthquake struck. About 2,000 people died; without the evacuation it would have been many more. For a while the world believed the problem had been solved.

A year and a half later, on 28 July 1976, at Tangshan, a magnitude 7.6 earthquake struck in the middle of the night, with no foreshock and no warning at all. The official toll: about 242,000 dead. Haicheng had been a lucky case: it had clear foreshocks. Most large earthquakes have none, and most swarms of small earthquakes are followed by nothing.

The Americans tried another way. Near the hamlet of Parkfield the San Andreas Fault had produced magnitude 6 earthquakes in 1857, 1881, 1901, 1922, 1934 and 1966, about every 22 years. In 1985 geologists announced that the next would come, almost certainly, by 1993, and they covered the place with instruments. The earthquake came on 28 September 2004, more than a decade late. The instruments caught no sign before it.

Dogs, radon and lights in the sky

Why can it not be done? A loaded fault is like a pile of sand onto which grains keep falling. Almost every grain sets nothing off. One starts an avalanche. Even the rupture, once started, does not "know" in advance whether it will stop after one kilometre or after a hundred. A large earthquake is a small earthquake that did not stop.

People have looked for signs all the same. None has passed the test.

• Animals. Dogs and birds sometimes sense the weak P wave a few seconds before the S wave (chapter 4). That is feeling, not predicting. Stories of animals restless hours or days ahead have not held up when counted carefully: animals are often restless, and we remember only the days with an earthquake.
• Radon. This gas seeps out of rocks, and the amount in wells sometimes changes before an earthquake. But it changes in the same way with no earthquake too.
• Lights. Glows in the sky have been described and filmed during some earthquakes. They are rare, poorly understood, and appear during the shaking or just before it, too late to be of use. Many videos in fact show power lines shorting out.

Silence has its risks too. In the spring of 2009 the Italian city of L'Aquila had been shaken for months by a swarm of small earthquakes. After a meeting of experts, an official publicly reassured the population. On 6 April a magnitude 6.3 earthquake killed 309 people. Six scientists and the official were convicted of manslaughter in 2012. They were not blamed for failing to predict the earthquake, but because the message had been falsely reassuring. In 2014 the scientists were acquitted on appeal. The lesson remained: the public must also be told openly what is not known.

What can be done: maps and odds

Seismologists do not know the day, but they know the places very well. From the history of earthquakes, from mapped faults and from the speed at which they load (chapter 3), they draw hazard maps. These say how strongly the ground is expected to move in a given place, for instance with a 10% probability in 50 years. They do not look spectacular, but they are the most useful "predictions" ever made: buildings are designed from them (chapter 15).

For California, the US Geological Survey reckons the chance of at least one earthquake of magnitude 6.7 or greater within thirty years at more than 99%. For the San Francisco Bay Area the chance is 72%.

The seconds that count

Early warning rests on two races. The fast, weak P wave gets ahead of the slow, destructive S wave. And an electrical signal is tens of thousands of times quicker than both. Stations near the epicentre catch the P wave, a computer estimates the magnitude within a few seconds, and the alert sets off for cities farther away.

Move the city in the simulator closer to the epicentre or farther from it, and watch the two wave fronts and the stopwatch.

Did you see what happens very close to the epicentre? There the S wave arrives before the alert. This is the blind zone, and no system escapes it: those hit hardest get the least warning.

Japan has had a national system since 2007. On 11 March 2011 the alert reached Tokyo about a minute before the strong waves, and the high-speed trains braked automatically: none carrying passengers derailed. On the west coast of the United States, ShakeAlert is in operation, open to the public in California since 2019. Since 2020 Android phones have formed the biggest network of all: the accelerometer in each phone is a small seismometer (chapter 5), and millions of phones jolting at once mean an earthquake.

Romania has a piece of geographical luck: Vrancea is 130–160 km from Bucharest, and the foci are deep. The INFP system can warn the capital about 25 seconds ahead (chapter 16).

In the summer of 2018 the Indonesian island of Lombok was struck by four earthquakes above magnitude 6 in just three weeks. The satellite map that opens this chapter shows how the north of the island rose. The textbook says: one mainshock, then smaller and smaller aftershocks. Lombok had not read the textbook. This chapter gathers the earthquakes that break the pattern: those set off by people, those made by ice and by crowds, and a few that nobody understood for months on end.

When people pull the trigger

In 1962, near Denver, Colorado, the US Army began pumping waste water down a well more than three kilometres deep. Soon afterwards the city, which had hardly known earthquakes, began to tremble. A geologist set two graphs side by side: the volume pumped each month and the number of earthquakes. They matched. The pumping stopped, but the earthquakes went on for a few more years, the largest passing magnitude 5. It was the first clear proof of induced seismicity: earthquakes set off by human activity.

The biggest experiment of this kind happened unintentionally in the state of Oklahoma. Until 2009, one or two magnitude 3 earthquakes a year were felt there. In 2015 there were about 900. The main cause was not hydraulic fracturing itself, but the salty water that comes up with the oil and was pumped back, in enormous quantities, into deep layers. On 3 September 2016, near the small town of Pawnee, came the largest earthquake in the state's history: magnitude 5.8. The authorities limited the pumping, and the number of earthquakes fell sharply in the years that followed.

Lakes, gas and heat

The trigger can be pulled in many ways.

• Reservoirs. A new lake means billions of tonnes of water set down on the crust, and water seeping into the depths. In India the Koyna Dam was filled in 1962, in a region thought to be quiet. On 10 December 1967 a magnitude 6.3 earthquake killed about 180 people.
• Gas taken out. At Groningen in the Netherlands, the largest gas field in Europe has been worked since the 1960s. The emptied rock compacted, and the ground began to tremble. The largest earthquake, in 2012, was only magnitude 3.6, but it started just three kilometres down, beneath brick houses never designed for such a thing. After tens of thousands of damaged homes, extraction was halted in 2023.
• Heat from below. At Basel in Switzerland a geothermal project pumped water into hot rock five kilometres down. On 8 December 2006 a magnitude 3.4 earthquake frightened the city, and the project was shut down. At Pohang in South Korea a similar project was linked to a magnitude 5.5 earthquake in 2017.
• Mines. Deep galleries change the pressure in the rock, and the walls can give way suddenly. Miners call it a "rockburst".

Bombs on seismograms

An underground nuclear explosion shakes the ground like an earthquake, and seismographs hear it from thousands of kilometres away. The Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty of 1996 relies on this. Its organisation, the CTBTO, based in Vienna, has a worldwide network of more than 300 stations: seismic ones, stations for sound in the ocean and in the air, and others for radioactive dust. All six of North Korea's nuclear explosions, between 2006 and 2017, were detected and located within hours.

How do you tell a bomb from an earthquake? An explosion pushes the rock outwards in every direction at once, so it gives strong P waves and weak S waves. A fault slips sideways and does the opposite (chapter 4). Explosions are also very close to the surface. Seismic stations also recorded the explosions that sank the submarine Kursk in 2000, and the blast in the port of Beirut in 2020.

Stadiums and glaciers

On 8 January 2011 in Seattle, an unforgettable run by the American football player Marshawn Lynch brought the whole stadium to its feet. A nearby seismometer recorded the jumping crowd, and the episode went down in history as the "Beast Quake". In July 2023, in the same stadium, the audience at Taylor Swift's concerts produced even bigger shaking, compared by seismologists to a magnitude 2.3 earthquake. These are not real earthquakes, just tens of thousands of people jumping in time, but the instruments see them unfailingly.

Ice shakes the ground too. A glacier cracks, slides on its bed and creaks. On freezing nights in the Himalaya the ice contracts suddenly and sets off hundreds of icequakes. In Greenland, icebergs the size of mountains break away and capsize, and their jolt shows up on seismograms around the world like a magnitude 5 earthquake.

The nine-day hum

On 16 September 2023, seismic stations all over the world, from the Arctic to Antarctica, began to record a signal such as nobody had seen before: a single note, repeated every 92 seconds, for nine days. It looked like no earthquake. The first researchers logged it as an "unidentified seismic object".

Solving it took a year and nearly 70 scientists. In Dickson, a deserted fjord in eastern Greenland, a mountain peak left without support, because the glacier at its foot had thinned, had collapsed into the water: 25 million cubic metres of rock and ice. The wave ran up the slopes to 200 metres. Then the water trapped between the walls of the fjord went on rocking from side to side, as in a bathtub, for nine days. It was a seiche (chapter 14), and each swing pressed on the crust hard enough to be felt across the whole planet. Nobody was hurt.

Swarms, tremor and very deep earthquakes

A swarm is a run of hundreds or thousands of similar earthquakes with no mainshock. Often it is set off by something moving at depth: hot water, gas or magma. In 2005 in Afar, at the northern end of the East African Rift, a swarm accompanied the opening of a crack 60 km long, filled with magma in less than two weeks. At the start of 2025 thousands of earthquakes shook the Greek island of Santorini; magma was on the move there too.

Beneath volcanoes, moving magma and gas make the ground hum continuously, for minutes or days. This is volcanic tremor, one of the best signs that an eruption is approaching.

Strangest of all are the very deep earthquakes. At a depth of 600 km the rock is too hot and too tightly squeezed to break like an ordinary fault. And yet on 24 May 2013, beneath the Sea of Okhotsk, a magnitude 8.3 earthquake started about 600 km down and was felt as far away as Moscow. One explanation: in the cold, sinking plate, minerals switch abruptly to a more compact form, and the rock gives way. The debate is not over.

On 21 July 1969, a few hours after the first step on the Moon, Buzz Aldrin carried an instrument with two solar panels by hand, like a suitcase, and set it down in the dust of the Sea of Tranquillity. The photograph that opens this chapter shows him at that moment. It was the first seismometer placed on another world. Since then, people have listened to the Moon for eight years and to Mars for four. They have learned that Earth is not the only world that quakes.

The Moon that rang like a bell

The Apollo 11 seismometer had a short life, about three weeks, but it lasted long enough to show that the Moon is not entirely silent. Apollo 12, 14, 15 and 16 left better instruments behind, powered by small nuclear generators. Together they formed a network of four stations that sent data to Earth without a break until 30 September 1977, when it was switched off for lack of money.

Seismologists did not wait for the Moon to move by itself. On 20 November 1969, after the Apollo 12 astronauts had returned to the command ship, the empty lunar module was sent to crash on the surface, a few dozen kilometres from the seismometer. On Earth, a blow like that would have died away in a minute or two. The Moon vibrated for almost an hour. The researchers said it rang “like a bell”.

Four kinds of moonquake

In eight years, the Apollo stations recorded more than 12,000 events. Researchers sorted them into four families.

• Deep moonquakes. These are the most numerous, several thousand of them. They happen 700–1,100 km down, about halfway to the Moon's centre, and they are weak, below magnitude 3. They return in the same places about every 27 days, in step with the Moon's orbit: they are triggered by the tide that Earth raises in the Moon's body.
• Shallow moonquakes. There were only 28, but some reached magnitude 5 and lasted more than ten minutes. An astronaut would certainly have felt them. The Moon is cooling and slowly shrinking, and its crust wrinkles and breaks.
• Thermal moonquakes. These are tiny cracking sounds from surface rocks, which swing every month from scorching heat to deep cold.
• Impacts. More than 1,700 meteorites were “heard” striking the Moon, plus nine man-made hits: four lunar modules and five rocket stages.

These data, processed again with modern methods in 2011, gave a portrait of the lunar interior: a small, iron-rich core with a solid centre and a liquid shell. The method is the one from chapter 6, taken 384,000 km from home.

Mars: a seismometer under a dome

On Mars, the first attempt failed. The Viking landers carried two seismometers in 1976. One never started working, and the other, fixed to the lander's deck, recorded mostly the wind that shook it. The lesson was clear: a seismometer has to sit on the ground and be sheltered from the wind.

NASA's InSight lander touched down on 26 November 2018 on the plain of Elysium Planitia. A robotic arm lifted the SEIS seismometer, built under the lead of the French space agency CNES, set it on the ground and placed a white dome over it. The dome protected it from the wind and from the swings of temperature between day and night, which on Mars exceed 90 degrees Celsius.

On 6 April 2019 came the first signal that seemed to rise from inside the planet: a faint tremor that no human would have felt. The film below shows it as a spectrogram, a kind of musical score in which time runs to the right and the colours show how strong each tone is.

What InSight found

Before dust covered its solar panels, InSight counted 1,319 marsquakes. The largest, on 4 May 2022, had a magnitude of about 4.7. On Earth it would have been a moderate one, but on Mars it made the planet vibrate for hours.

Mars has no tectonic plates grinding past each other (chapter 2). Its crust is a single piece, which cracks as the planet cools. Many of the larger quakes came from Cerberus Fossae, a bundle of young fractures about 1,600 km from the lander, where magma still seems to be at work deep down.

The waves also drew the inside of the planet: a crust thinner than expected and a large liquid core, lighter than expected. A 2025 study of the same recordings found, in the middle of it, the signs of a solid centre about 600 km in radius. So Mars, like Earth, has a core in two layers.

On 24 December 2021, another meteorite produced a magnitude 4 quake and dug a crater about 150 metres across, with chunks of ice thrown around it. It was an unexpected gift: a quake whose place and time are known exactly.

Venus, the icy moons and the stars

Venus is Earth's twin in size and almost certainly has quakes. But its surface is at about 460 °C, under a pressure 90 times ours. The Soviet Venera landers survived there for two hours at most. So researchers are trying another way: balloons that float in the cooler air high up and listen for the very low sound an earthquake sends into the atmosphere. On Earth, the method has already caught real earthquakes.

Europa, a moon of Jupiter, has a shell of ice over an ocean. Jupiter kneads it on every orbit, and the ice cracks and slides.

The next seismometer will fly to Titan, Saturn's moon, on NASA's Dragonfly drone, whose launch is planned for 2028. Other instruments are being prepared for the return to the Moon.

Stars quake too. The Sun vibrates without pause, like a gong struck by its own bubbles of hot gas. From these vibrations astronomers read its interior, just as seismologists read the Earth. The field is called asteroseismology. The record for violence belongs to magnetars, neutron stars with an enormous magnetic field. When their crust cracks, astronomers think, they send into space, in a tenth of a second, more energy than the Sun gives out in a hundred thousand years. One such outburst was measured on 27 December 2004.

The bronze that opens this chapter was cast around 1580 by the Italian sculptor Pietro da Barga. It shows Neptune, the Roman lord of the sea. For the ancient Greeks the same god, under the name Poseidon, did something even more frightening than storms: he shook the earth. For thousands of years, earthquakes were blamed on gods, giants and animals beneath the world. These stories are not science, but they show what a person feels when the ground, the one thing that seemed certain, begins to move.

The Earth-shaker

The Greeks lived in one of the most seismic regions of Europe, and they grasped early that the sea and the earthquake are connected. They called Poseidon Ennosigaios, “the Earth-shaker”. When he was angry, they believed, he struck with his trident, the ground shook and the sea rushed over the shore. Cities built him temples to keep him calm.

The Greeks were also the first to look for a cause without gods. Thales of Miletus thought the earth floats on water, like a ship, and rocks when the water is disturbed. Aristotle blamed earthquakes on winds shut inside deep caves, struggling to get out. The idea was wrong, but it stayed in the books for almost two thousand years. The Roman philosopher Seneca wrote a whole book about earthquakes after the one that struck Pompeii, a few years before the eruption of Vesuvius. He too believed that understanding a thing is the best cure for fear of it.

The catfish, the bound god and the unborn child

In Japan, the culprit was a fish. Under the islands, the story went, lives Namazu, a giant catfish. The god of the Kashima shrine holds it in place with a heavy stone pressed on its head. When the god is not paying attention, the catfish thrashes and the ground shakes.

On 11 November 1855, a strong earthquake struck Edo, the city that would be renamed Tokyo, and killed thousands of people. Within just a few weeks, printers put on sale hundreds of cheap, unsigned prints called namazu-e, “catfish pictures”. In some, people set upon the fish with clubs. In others, the catfish forces the rich to cough up gold coins, and the carpenters and plasterers, who now had plenty of work, thank it. The prints said a serious thing as a joke: an earthquake also overturns the order among people. The authorities banned them after less than two months.

Other peoples found other culprits:

• For the ancient Norse, the god Loki lies bound in a cave while a snake drips venom on his face. His wife, Sigyn, catches the venom in a bowl. When she leaves to empty it, the drops reach him, Loki writhes and the earth quakes.
• For the Māori of New Zealand, Rūaumoko is the youngest son of Sky and Earth, still at his mother's breast, deep below. When he moves, earthquakes and volcanoes are born.
• In Kamchatka, the ground trembles when a god's dog shakes the snow off its coat.
• In Romanian folk beliefs collected by folklorists, the earth rests on the back of one fish or several. When the fish flicks its tail, there is an earthquake.

The stories are not alike, but they share something: beneath our feet lies something alive, powerful and not quite at rest. Put “tectonic plate” in place of “catfish” and the picture is not so very far from the truth (chapter 2).

Saints, prayers and charity

In Christian Europe, an earthquake was long seen as a punishment or a warning. Cities chose protectors. Ascoli Piceno, in Italy, came through an earthquake in 1703 almost untouched, and its people gave the credit to Saint Emygdius. Since then he has been the best-known patron saint against earthquakes. Elsewhere, people called on Saint Francis Borgia.

The second drawing says something that is still true. After every great earthquake, the first rescuers are the neighbours (chapter 21).

Lisbon shakes philosophy

On 1 November 1755, All Saints' Day, Lisbon was destroyed by earthquake, tsunami and fire (chapter 10). Many of the dead were in church. Learned Europe asked how such a day could be squared with the idea, fashionable at the time, that we live in “the best of all possible worlds”.

Voltaire answered with a bitter poem on the disaster, in 1756, and then with the novel Candide (1759), in which the hero and his tutor, the eternal optimist Pangloss, reach Lisbon on the very day of the earthquake. Rousseau wrote to him that it was not nature that had crowded twenty thousand houses of six or seven storeys together there: had people lived more spread out and in lighter houses, the damage would have been far smaller. It is perhaps the first time anyone said plainly that a disaster also comes from the way we build. The young Immanuel Kant published three pieces in 1756 looking for natural causes of earthquakes. His explanation was wrong, but the question was the right one.

Half a century later, the German writer Heinrich von Kleist published the story “The Earthquake in Chile” (1807), set in Santiago in 1647. The earthquake saves two condemned lovers, and for a few hours the survivors behave like a single family. Then the crowd looks for someone to blame. Kleist saw both faces of the day after clearly.

From print to cinema

Before photography, the world saw earthquakes through the eyes of draughtsmen. In Mexico, the printmaker José Guadalupe Posada illustrated cheap broadsheets, sold in the street, with the news of the day: crimes, miracles, earthquakes.

In 1906, photography took the place of drawing. Arnold Genthe looked down Sacramento Street towards the approaching smoke and made one of the best-known images of the century (chapter 9). Then came the cinema, with films such as “San Francisco” (1936), “Earthquake” (1974) and “San Andreas” (2015). From them we have learned many things that are not true.

The “Big One” is half myth too. A great earthquake on the San Andreas will certainly come one day, but nobody knows the date (chapter 17). In films it ends the story. In reality, years of rebuilding come after it.

The photograph that opens this chapter shows rows of identical little wooden cottages, put up in San Francisco in 1907 for people left homeless by the earthquake and fire (chapter 9). They are the trace of a city that had to improvise everything afterwards. This chapter is about what can be done before. Nothing in it calls for courage or much money. It calls for an afternoon's work around the home, a talk with the family and three movements learned by heart.

Before: your home

In countries that build to modern codes, most people hurt in an earthquake are not trapped under collapsed buildings. They are hit by things that fall or topple: bookcases, televisions, wardrobes, lamps, window glass. That is the good news: a large part of the danger can be removed with a drill and a few brackets.

• Fix to the wall any tall, heavy furniture: bookcases, wardrobes, display cabinets. Strap the water heater too.
• Move heavy objects down. Keep only light things on high shelves.
• Look above the bed. No heavy pictures, mirrors or shelves there. The bed should not stand under a window.
• Find out where to shut off the gas, water and electricity, and show everyone in the house.
• Do not cut columns, beams or load-bearing walls when you renovate. The building needs all of them.

Then find out what kind of building you live in: when it was built, of what, and whether it has ever been assessed by an engineer. In Romania, buildings put up before 1977 were designed to weaker rules than today's (chapter 15). In Bucharest, buildings placed after assessment in seismic risk class I carry a red disc at the entrance, the well-known red dot, “bulina roșie” (chapter 16). The list is public, on the city hall's website.

Before: the plan and the bag

After a big earthquake, help may be slow to come. Phones may be dead, roads blocked. Official guides ask every family to be able to manage alone for at least three days.

The emergency bag sits by the door and holds: water (allow about four litres per person per day), food that keeps, a torch, a battery radio, a power bank for the phone, a first-aid kit, the medicines you take daily, a whistle, copies of your documents, some cash and warm clothes. Keep a pair of hard-soled shoes and a torch next to the bed.

The family plan answers three questions. Where do we take cover in each room? Where do we meet if we cannot get back home? Whom do we call, in another town, to leave word for each other? Write the answers on paper. In an earthquake, the phone's memory is no help if the phone is flat.

During the shaking: three movements

Today's advice from rescuers around the world fits into three words: Drop, Cover, Hold On. In Romanian: Ghemuiește-te, Adăpostește-te, Ține-te bine.

Why not run? Because during the shaking you cannot run straight, and the stairs are the most fragile part of a building. Outside, next to the walls, bricks, glass, cornices and air-conditioning units come down. The lift can jam between floors. The balcony is one of the worst places. If you are inside, stay inside until the shaking stops.

Now you try. The simulation below gives you eight everyday situations. Choose what you would do, then read the explanation, even when you got it right.

Did you notice how often the right answer is “stay where you are and protect your head”? The exceptions are few and easy to remember: in the street you move away from the façades, and on the seashore, once the shaking has stopped, you go uphill.

After it stops

Count to sixty and breathe. Then, one thing at a time:

• Put shoes on. There is broken glass on the floor.
• Check yourself, then those around you. Give first aid if you know how.
• Sniff. If you smell gas, light nothing and do not touch the switches. Open the windows, close the valve and get out. Leaks are looked for with soapy water, never with a flame.
• Expect aftershocks. They can come after minutes, hours or days (chapter 3). For each one you make the same three movements.
• Go down by the stairs, carefully, if your home looks damaged. Do not use the lift.
• Send text messages instead of calling. The network is needed for emergencies. Call the emergency number (112 in Europe) only if someone is in danger.
• Leave the car where it is unless it is truly needed. The streets must stay clear for rescuers.
• On the seashore, if the shaking was strong or long, leave at once on foot for high ground (chapter 11). Do not wait for the siren.

Romania: what you have at hand

The platform fiipregatit.ro, run by the Department for Emergency Situations (DSU), has short, clear guides for earthquakes, fires and floods. The same guides are in the free DSU app, which also shows how to give first aid.

Since 2022, Android phones have had earthquake alerts in Romania too: the phone may sound a few seconds before the strong waves arrive (chapter 17). They are only a few seconds, but enough to drop under a table. The RO-ALERT system does not announce an earthquake in advance. Through it, the authorities can send instructions afterwards. Earthquakes that have just happened appear within minutes on the website of the National Institute for Earth Physics (INFP).

How to talk to children

Children are frightened less by the earthquake than by the fear of the adults. Tell them the truth, briefly: the ground sometimes moves, it does not last long, and we know what to do. Turn the three movements into a game: who gets under the table first and holds on “like a turtle”? Show them the safe spot in their room. After a real earthquake, let them talk and draw. It is enough to listen and to go over the plan again.

You have watched a fault break, followed waves through the heart of the planet, stood on Market Street a few days before 18 April 1906 and listened to Mars. Here all the book's simulations are gathered, each with a new challenge. Then come five experiments with things from around the house and, at the end, a quiz of fourteen questions. The panorama at the top, the ruins of San Francisco seen from Nob Hill, stays here as a reminder of why all this is worth understanding.

How a seismologist thinks

An earthquake cannot be ordered up or brought into the laboratory. A seismologist works like a doctor listening with a stethoscope: she cannot see inside, but from what she hears she forms a picture. Then she builds a model, a simplified version of nature, and checks whether the model fits what was measured.

The simulations in this book are models of that kind. Use them like a researcher: ask yourself a question first, guess the answer and only then move the slider. If you guessed wrong, so much the better: you have just learned something.

All the simulations, with a challenge for each

• The timeline (chapter 1). Find the earthquake that came before each new idea in science. How many years usually pass between the disaster and the lesson?
• Faults (chapter 2). Move each of the three fault types in turn. On which does the ground get shorter, on which longer, and on which neither?
• Elastic rebound (chapter 3). Hold the button down twice, for the same length of time. Does the fault break at exactly the same moment? What does that say about prediction?
• Waves (chapter 4). Follow a single point of the grid in each type of wave. Which one carries it round in a circle?
• The seismograph (chapter 5). Make a “distant earthquake” and measure on the paper the time between the arrival of the P wave and the S wave.
• Find the epicentre (chapter 6). Can you hit the epicentre with only two stations? Try, and see how many possible places are left.
• The shadow zone (chapter 6). Look on the globe for the place no S wave reaches. What does it say about the core?
• Magnitude (chapter 7). Start at 5 and go up to 7. How many times has the energy grown? Guess before you read the number.
• Intensity (chapter 8). Keep the magnitude and change only the soil. How many Mercalli degrees does a city built on soft ground gain?
• Rupture lengths (chapter 9). Which of the famous earthquakes would have torn Romania from one end to the other?
• Tsunami (chapter 11). Reduce the depth of the water and watch the speed and the height of the wave together. Which goes up and which goes down?
• The world map (chapter 13). Trace the Ring of Fire with your finger without touching the pins. Then find two great earthquakes far away from it.
• Liquefaction (chapter 14). Turn the water off, then pack the sand down. Which of the two conditions does liquefaction need? Both?
• Resonance (chapter 15). Find the period that sways the 8-storey block the most. Why does the 2-storey building hardly move at that period?
• Base isolation (chapter 15). Compare the ordinary frame with each solution in turn. Which one calms the top floor the most?
• The map of Romania (chapter 16). Find the earthquakes that do not belong to Vrancea. Which is nearest to your town?
• Early warning (chapter 17). Put the city about 130 km from the epicentre, roughly as far as Bucharest is from Vrancea. How many seconds do you get? At what distance does the warning drop to zero?
• What do you do if… (chapter 21). Go through the eight situations with someone in your family, without reading the options aloud. Did you choose the same?

Five kitchen experiments

1. The shake table

Put a layer of jelly on a tray and, next to it, an upturned plate. On each, build a tower of sugar cubes of the same height. Shake the tray briefly from side to side. The tower on the jelly falls first: soft ground amplifies the motion, as in Mexico City in 1985 (chapter 8). Then build a short tower and a tall one and change the rhythm. Each has a rhythm at which it sways the most.

2. The brick and the rubber band

Tie a long rubber band to a brick resting on a sheet of sandpaper. Pull the end of the band slowly and steadily. The brick does not slide smoothly: it stays put, the band stretches, then the brick jumps. This is the elastic rebound of chapter 3. Measure the jumps. You will see that they are neither equal nor regular. That is part of what makes prediction so hard.

3. The toy spring

Stretch a slinky along the floor between two people. Give one end a short push forwards: a squeeze runs along the spring, the P wave. Then shake it sideways: a wriggle sets off for the other end, the S wave. Time them. Which arrives first?

4. The sand that turns soft

Half-fill a washing-up bowl with sand and pour in water until it is just below the surface. Stand a heavy stone on top as a “block of flats”. Tap the side of the bowl lightly and repeatedly. The sand starts to glisten, and the stone tilts and sinks. This is liquefaction (chapter 14). Repeat with dry sand and compare.

5. The pocket seismometer

Install a free app on your phone that shows the accelerometer's graph. Lay the phone on the table and tap with a finger a metre away, then jump once on the floor in the next room. You have made a seismogram. Try to tell a footstep from a slammed door by the shape of the trace alone.

The earthquakes near you

Seismology is one of the few sciences you can take part in from home. When you feel an earthquake, fill in the USGS “Did You Feel It?” form or the one run by the Euro-Mediterranean Seismological Centre (EMSC). From thousands of answers like yours, intensity maps are born within minutes (chapter 8). For Romania, INFP publishes each earthquake straight after it happens.

The final quiz

Fourteen questions, four options each, one correct answer. After every choice you get an explanation. It is not an exam but a last walk through the book. If a question trips you up, its chapter is waiting for you.

Aftershock

A smaller earthquake that follows a mainshock, on the same fault or close by. Aftershocks thin out with time but can go on for months or years.

Amplitude

The height of a wave: how far the ground, or the seismograph's needle, swings from its rest position. Richter's magnitude started from the amplitude read on the seismogram.

Asperity

A rough, firmly stuck patch of a fault that holds for a long time and then gives way suddenly. Most of an earthquake's energy is released there.

Base isolation

A way of building in which the structure rests on flexible bearings of rubber and steel, or on sliding ones. The ground moves underneath and the building stays almost still.

Body wave

A seismic wave that travels through the inside of the Earth. There are two kinds: P and S.

Core

The centre of the Earth, made mostly of iron and nickel. The outer part is liquid and the inner part is solid. The inner core was discovered by Inge Lehmann in 1936.

Creep

The smooth, continuous movement of a fault, a few millimetres a year, without large earthquakes. It shows in kerbs and fences that are gradually bent, as on the Hayward Fault in California.

Damper

A device that takes up part of the energy with which a building sways, as a car's shock absorbers take up potholes. It can be an oil piston or a heavy mass hung high up, like the ball in Taipei 101.

Ductility

The ability of a material or a building to bend a great deal without breaking. Steel is ductile, plain masonry is not. A ductile building is damaged but does not fall on people.

Early warning

A system that detects the first waves of an earthquake that has already begun and sends an alert before the strong waves arrive. It gains seconds or tens of seconds. It is not a prediction.

Earthquake

A shaking of the ground produced by the sudden slip of rocks along a fault. Energy stored over years or centuries leaves in a few seconds as waves.

Elastic rebound

The explanation of earthquakes given by H. F. Reid in 1910: the rocks beside a locked fault bend slowly, like a spring, and snap back when the fault gives way.

Epicentre

The point on the Earth's surface directly above the place where the rupture began. It is the dot on the map, not necessarily the place with the worst damage.

Fault

A break in the Earth's crust along which the rocks have moved. It can be a few metres long or more than a thousand kilometres.

Focus (hypocentre)

The place at depth where the rupture of a fault begins. From there the break spreads at two to three kilometres a second.

Foreshock

A smaller earthquake that comes before a mainshock, in the same place. It can be recognised as a foreshock only after the big one has come.

Ground acceleration

How abruptly the ground changes speed during an earthquake. It is measured as a fraction of the acceleration of gravity (g). The highest value reached, called PGA, is the number engineers start from when they design a building.

Induced earthquake

An earthquake triggered by human activity: injecting water deep underground, extracting gas, filling a reservoir, mining.

Intensity

A measure of what was felt and damaged in a particular place. It is written in Roman numerals, from I to XII. The same earthquake has different intensities in different places.

Intermediate-depth earthquake

An earthquake with its focus between about 70 and 300 km down. Those of Vrancea, which happen at 60–180 km, are felt over very large areas.

Isoseismal

A line on a map joining the places where an earthquake had the same intensity. It resembles the contour lines on a mountain map.

Liquefaction

What happens when loose, sandy, water-soaked ground briefly behaves like a liquid while it is shaken. Buildings tilt or sink.

Lithosphere

The rigid outer shell of the Earth, about 100 km thick, made of the crust and the top of the mantle. It is broken into tectonic plates.

Love wave

A surface wave that moves the ground horizontally, from side to side, like a snake. Named after the mathematician A. E. H. Love.

Magnitude

A measure of the size of an earthquake at its source. Each earthquake has a single value. The scale is logarithmic: one unit more means about 32 times more energy.

Mainshock

The largest earthquake in a sequence. Whether it really was the “main” one is known only later, when no bigger one has followed.

Mantle

The thick layer of hot rock between the crust and the core, down to 2,900 km. It is solid, but it flows very slowly, a few centimetres a year.

Megathrust earthquake

An earthquake of magnitude 9 or nearly, produced on the great thrust fault of a subduction zone. Examples: Chile 1960, Alaska 1964, Sumatra 2004, Tōhoku 2011.

Mercalli scale

An intensity scale with twelve steps, from I (not felt) to XII (total destruction), which goes back to Giuseppe Mercalli's work of 1902. Europe uses a relative of it, EMS-98.

Moho

The boundary between crust and mantle, discovered in 1909 by Andrija Mohorovičić. It lies 5–10 km below the oceans and 30–50 km below the continents, deeper under mountains.

Moment magnitude (Mw)

The magnitude used today for large earthquakes. It is calculated from the area of fault that broke, the slip and the stiffness of the rock. It was introduced in 1979 by Hanks and Kanamori.

Normal fault

A fault on which one block drops relative to the other because the crust is being stretched. It is typical of rifts, for example in East Africa and the Apennines.

P wave

The primary wave, the fastest, at about 6 km/s in the crust. It squeezes and stretches the rock along its direction of travel, as sound does. It passes through solids and liquids.

Period

The time a wave or a building takes to make one complete swing. A low building has a short period, tenths of a second, and a skyscraper one of several seconds.

Plate (tectonic)

A huge, rigid piece of the Earth's outer shell that slides slowly over the mantle below, a few centimetres a year. Most earthquakes happen at plate edges.

Rayleigh wave

A surface wave that rolls the ground in ellipses, up and down, forwards and back, like waves on the sea. Named after Lord Rayleigh.

Red dot (bulina roșie)

The popular name for the red disc placed on buildings in Romania that a technical assessment has put in seismic risk class I: buildings at high risk of collapse in a strong earthquake.

Resonance

The strong amplification of swaying when the rhythm of the ground matches a building's own rhythm. It explains why, in the same earthquake, some buildings fall and others do not.

Reverse fault

A fault on which one block rides up over the other because the crust is being squeezed. When its plane slopes gently it is called a thrust fault. This is how subduction zones break.

Richter scale

The first magnitude scale, created in 1935 by Charles Richter for the earthquakes of southern California. It is no longer used for large earthquakes, but the name has stayed in everyday speech.

Rift

A zone where the crust is stretched and breaks, and a strip of land drops between normal faults. Examples: the East African Rift and the Dead Sea valley.

Rupture

The spreading of slip along the fault, starting from the hypocentre. In great earthquakes the rupture is hundreds of kilometres long and lasts for minutes.

S wave

The secondary wave, which arrives after the P wave, at about 3.5 km/s in the crust. It shakes the rock at right angles to its direction of travel. It does not pass through liquids.

Seiche

The sloshing of water in a lake, bay or pool, set going by the waves of an earthquake, sometimes thousands of kilometres from the epicentre.

Seismogram

The record made by a seismograph: a line showing the movement of the ground over time. On it you read the arrivals of the P, S and surface waves.

Seismograph (seismometer)

An instrument that records the movement of the ground. At its heart is a suspended mass that tends to stay still while the ground moves beneath it.

Shadow zone

A region of the globe that the direct waves of an earthquake do not reach, because the core stops or bends them. This is how we learned that the Earth has a core and that its outer part is liquid.

Slip

The distance by which the two sides of a fault moved relative to each other in an earthquake. It can be a few centimetres or, in the largest earthquakes, tens of metres.

Slow earthquake

Slip on a fault that takes days or months instead of seconds. It releases a great deal of energy without anyone feeling a thing. It shows up only with precision GPS.

Strike-slip fault

A fault on which the two sides slide past each other horizontally. Examples: the San Andreas in California and the North Anatolian Fault in Türkiye.

Subduction

The sinking of one tectonic plate beneath another, into the mantle. Subduction zones produce the largest earthquakes and most tsunamis.

Surface wave

A seismic wave that travels along the surface of the Earth. It is slower than the body waves but larger, and usually does the most damage.

Swarm

A series of many small and moderate earthquakes in the same place, without a clear mainshock. Swarms often occur in volcanic or geothermal areas.

Tsunami

A series of very long waves, usually born when an earthquake suddenly lifts or drops the sea floor. Out at sea they are low and fast, and at the shore they grow tall. They have nothing to do with the tide.

Vrancea

The seismic zone at the bend of the Carpathians, in Romania, where intermediate-depth earthquakes occur 60–180 km down. The earthquakes of 1802, 1940 and 1977 came from here.

Main sources

Many rounded figures, muddled magnitudes and death tolls copied from book to book circulate about earthquakes. That is why the dates, magnitudes, depths and casualty figures in these pages were checked against specialist sources. The most important was the U.S. Geological Survey (USGS), with its Earthquake Hazards Program and its worldwide earthquake catalogue. For Romania the source was the National Institute for Earth Physics (INFP) at Măgurele, which keeps the catalogue of Romanian earthquakes and runs the national seismic network. For Europe and the Mediterranean we used the European-Mediterranean Seismological Centre (EMSC), and for how waves are recorded and read, the educational material of the IRIS consortium, which in 2023 became part of EarthScope.

For tsunamis the sources were NOAA’s two warning centers, one in Hawaiʻi and one in Alaska. For the advice on preparing we followed the recommendations of ShakeOut and the USGS, compared with the official Romanian guides on the Fii pregătit ("Be Prepared") platform. For the Moon, Mars and the satellite images the source was NASA. For general history we consulted Encyclopædia Britannica and the English and Romanian editions of Wikipedia, compared with each other and with the sources above.

Books and further reading

How earthquakes work

• Susan Elizabeth Hough, Earthshaking Science: What We Know (and Don’t Know) about Earthquakes, Princeton University Press, 2002 — what seismology knows and does not yet know, explained by a USGS researcher.
• Bruce A. Bolt, Earthquakes, fifth edition, W. H. Freeman, 2003 — the classic, clear textbook by a Berkeley professor.
• Susan Elizabeth Hough, Richter’s Scale: Measure of an Earthquake, Measure of a Man, Princeton University Press, 2007 — the biography of Charles Richter and the story of the scale that bears his name.
• Lucy Jones, The Big Ones: How Natural Disasters Have Shaped Us (and What We Can Do About Them), Doubleday, 2018 — the great natural disasters and what they can teach us, by a seismologist known for her calm.

Earthquakes that made history

• Mark Molesky, This Gulf of Fire: The Destruction of Lisbon, or Apocalypse in the Age of Science and Reason, Alfred A. Knopf, 2015 — Lisbon, 1 November 1755: the earthquake, the wave, the fire and the Europe that came after.
• Simon Winchester, A Crack in the Edge of the World: America and the Great California Earthquake of 1906, HarperCollins, 2005 — San Francisco and the San Andreas Fault, with plenty of geology told as a story.
• Kathryn Schulz, "The Really Big One", The New Yorker, 20 July 2015 — the essay on the Cascadia subduction zone, awarded the Pulitzer Prize in 2016.

Romania

• Ștefan Bălan, Valeriu Cristescu, Ion Cornea (coordinators), Cutremurul de pământ din România de la 4 martie 1977, Editura Academiei, Bucharest, 1982 — the standard monograph on the earthquake, in Romanian.
• Mihnea C. Oncescu, Vasile I. Mârza, Mihaela Rizescu, Mihaela Popa, "The Romanian Earthquake Catalogue between 984–1997", in the volume Vrancea Earthquakes: Tectonics, Hazard and Risk Mitigation, Kluwer, 1999 — the basis of the ROMPLUS catalogue, which INFP keeps up to date.

Old sources and literature

• Andrew C. Lawson (chairman), The California Earthquake of April 18, 1906: Report of the State Earthquake Investigation Commission, Carnegie Institution of Washington, 1908; the second volume, of 1910, by Harry Fielding Reid, contains the elastic rebound theory (see Chapter 3).
• Voltaire, Poem on the Lisbon Disaster (1756) and Candide (1759) — see Chapter 20.
• Heinrich von Kleist, The Earthquake in Chile (1807) — a short novella about what people do to one another after a catastrophe.

Images, films and music

The photographs of San Francisco in 1906, the postcards from Messina and the Japanese prints of the fires of 1923 come from the Library of Congress. The images from space belong to NASA: photographs taken by astronauts aboard the Space Shuttles and the International Space Station, satellite images, radar maps of ground deformation, photographs from the Apollo missions and images from the InSight lander on Mars. The drawings, prints and bronzes are reproduced from the open-access collections of The Metropolitan Museum of Art and the Art Institute of Chicago, published under the CC0 licence. The prints and drawings of Messina, Calabria and Jalalabad come from the Wellcome Collection. Titles and dates are those in the institutions' catalogues, and each image's credit appears beside it.

The film clips are in the public domain. The fault animation, the seismograph in its vault and the model building come from "Men, Steel and Earthquakes" (1960), kept in the Prelinger Archives. "A Trip Down Market Street" was filmed by the Miles Brothers in April 1906, a few days before the earthquake. The footage of the ruins and the refugees is from actuality films of the same year. Alaska 1964 appears in the episode "Alaskan Earthquake" (1966) of the U.S. Army series "The Big Picture". The damage at Hilo in 1946 was filmed by the U.S. Navy. The aerial footage after Loma Prieta (1989) is kept at the U.S. National Archives. Long Beach appears in the film "The Southern California Earthquake" (1933). The old films were taken from the Internet Archive. The wave tank and the marsquake spectrogram were made by NASA.

The background music comes from historic recordings in the public domain: period discs from the Library of Congress National Jukebox (Grieg, Rossini, Saint-Saëns, Wagner, Strauss, Cottrau, Ponchielli, Gounod). The simulations, from the timeline to the final quiz, are drawn in real time on the page. They are schematic and are no substitute for scientific models.

About this edition

Edition of November 2026. The Earth does not wait for the printer: by the time you read these lines, the world's seismographs will have recorded thousands more earthquakes, most of them too small to be felt. Take the book as a photograph taken on one particular day, and see what is moving today on the USGS, EMSC and INFP maps.

Author

Concept, design and production: Horațiu Hot, Timișoara.