Бено Гутенберг

Бено Гутенберг (нем. Beno Gutenberg; 4 июня 1889, Дармштадт — 25 января 1960, Пасадина, Калифорния) — немецкий и американский геофизик и сейсмолог. Один из основоположников современной сейсмологии, автор фундаментальных трудов по внутреннему строению Земли, механизму землетрясений и распространению сейсмических волн. Совместно с Чарльзом Рихтером разработал магнитудную шкалу для оценки силы землетрясений (шкала Рихтера), а также вывел эмпирический закон Гутенберга — Рихтера, описывающий соотношение между магнитудой и частотой землетрясений.

Биография

Ранние годы и образование

Бено Гутенберг родился 4 июня 1889 года в Дармштадте, Германская империя, в семье еврейского происхождения. Его отец, Герман Гутенберг, был фабрикантом, а мать, Эмма Гутенберг, происходила из семьи банкиров. С ранних лет проявлял интерес к математике и естественным наукам. После окончания гимназии в 1908 году поступил в Технический университет Дармштадта, где изучал физику и математику. В 1911 году перевёлся в Гёттингенский университет, один из ведущих научных центров того времени, где учился у таких выдающихся учёных, как Вольдемар Фойгт и Эмиль Вихерт. В 1913 году защитил докторскую диссертацию на тему «О распространении сейсмических волн в земной коре», выполненную под руководством Вихерта. Эта работа заложила основы его будущих исследований.

Научная карьера в Германии

После защиты диссертации Гутенберг работал ассистентом в Геофизическом институте Гёттингенского университета. В 1914 году, с началом Первой мировой войны, был призван в германскую армию, где служил в метеорологической службе. После войны, в 1918 году, вернулся к научной работе. В 1921 году он получил звание приват-доцента, а в 1926 году — экстраординарного профессора геофизики во Франкфуртском университете. В этот период он опубликовал ряд важных работ, в том числе монографию «Сейсмические волны» (1926) и «Геофизика» (1929), которые стали классическими учебниками. В 1929 году он был назначен директором Геофизического института Франкфуртского университета.

Эмиграция в США и работа в Калифорнийском технологическом институте

С приходом к власти нацистов в 1933 году Гутенберг, как еврей, подвергся преследованиям. В 1934 году он был уволен с должности директора института. В том же году, благодаря поддержке американских коллег, в частности Чарльза Рихтера, он эмигрировал в США. В 1936 году он получил должность профессора геофизики в Калифорнийском технологическом институте (Калтех) в Пасадине, где проработал до конца своей жизни. В Калтехе он возглавил Лабораторию сейсмологии, которая под его руководством стала одним из ведущих мировых центров сейсмологических исследований.

Последние годы и наследие

Гутенберг активно работал в Калтехе до выхода на пенсию в 1957 году, но продолжал научную деятельность и после. Он скончался 25 января 1960 года в Пасадине от сердечного приступа. За свою жизнь он опубликовал более 200 научных работ, включая фундаментальные монографии «Сейсмология Земли» (1939) и «Внутреннее строение Земли» (1951). Его имя носят кратер на Луне, минерал гутенбергит, а также медаль Американского геофизического союза, присуждаемая за выдающиеся достижения в сейсмологии.

Научные достижения

Магнитудная шкала (шкала Рихтера)

Наиболее известным вкладом Гутенберга в науку является разработка в 1935 году совместно с Чарльзом Рихтером шкалы магнитуд для оценки силы землетрясений. Изначально шкала была разработана для землетрясений в Калифорнии и основывалась на амплитуде сейсмических волн, регистрируемых сейсмографом Вуда-Андерсона. Гутенберг и Рихтер предложили логарифмическую шкалу, где каждое увеличение магнитуды на единицу соответствует десятикратному увеличению амплитуды колебаний и примерно 32-кратному увеличению выделившейся энергии. Эта шкала, известная как шкала Рихтера (или шкала Гутенберга — Рихтера), стала общепринятым стандартом для измерения силы землетрясений.

Закон Гутенберга — Рихтера

В 1944 году Гутенберг и Рихтер сформулировали эмпирический закон, описывающий соотношение между магнитудой землетрясения и частотой его возникновения. Закон гласит, что число землетрясений с магнитудой M и выше обратно пропорционально магнитуде, возведённой в степень. Математически это выражается как log N = a — bM, где N — число землетрясений с магнитудой не менее M, a и b — константы, характерные для данного региона. Этот закон является одним из фундаментальных принципов сейсмологии и используется для оценки сейсмической опасности.

Исследование внутреннего строения Земли

Гутенберг внёс огромный вклад в изучение внутреннего строения Земли. Он первым определил глубину границы между земной корой и мантией (граница Мохоровичича) под континентами и океанами. В 1914 году он вычислил глубину границы между мантией и ядром Земли, которая впоследствии была названа границей Гутенберга (или границей Гутенберга — Вихерта). Эта граница находится на глубине около 2900 км и характеризуется резким изменением скорости сейсмических волн. Гутенберг также изучал сейсмические волны, проходящие через ядро Земли, и установил, что внешнее ядро находится в жидком состоянии.

Исследование распространения сейсмических волн

Гутенберг провёл детальные исследования распространения сейсмических волн различных типов (P-волны, S-волны, поверхностные волны) в земной коре и мантии. Он разработал методы определения эпицентра землетрясений и оценки их глубины. Его работы по затуханию сейсмических волн и их отражению от границ раздела сред стали основой для современной сейсмической томографии.

Другие достижения

Помимо перечисленного, Гутенберг занимался изучением микросейсмических колебаний, сейсмичности океанов, а также исследовал связь между землетрясениями и вулканической деятельностью. Он также внёс вклад в развитие теории упругости и механики грунтов.

Основные труды

Гутенберг является автором и соавтором ряда фундаментальных монографий и учебников, которые остаются актуальными до сих пор:

• «Сейсмические волны» (1926) — первая систематическая работа по теории распространения сейсмических волн.
• «Геофизика» (1929) — учебник по общей геофизике, выдержавший несколько изданий.
• «Сейсмология Земли» (1939) — фундаментальный труд, обобщающий знания о сейсмичности Земли.
• «Внутреннее строение Земли» (1951) — монография, посвящённая строению и составу земных недр.
• «Сейсмичность Земли и связанные с ней явления» (1954, совместно с Ч. Рихтером) — каталог землетрясений и анализ их распределения по земному шару.

Признание и награды

За свои научные достижения Бено Гутенберг был удостоен множества наград и почётных званий:

• Медаль имени Уильяма Боуи (1953) — высшая награда Американского геофизического союза.
• Медаль имени Густава Штейнмана (1955) — награда Немецкого геофизического общества.
• Иностранный член Лондонского королевского общества (1956).
• Член Национальной академии наук США (1947).
• Почётный доктор ряда университетов, включая Кёльнский и Гёттингенский.

Память

• Именем Гутенберга назван кратер на Луне (диаметр 74 км, координаты 132° з. д., 33° ю. ш.).
• Минерал гутенбергит (силикат кальция и магния) был назван в его честь.
• Американский геофизический союз учредил медаль имени Бено Гутенберга, которая присуждается за выдающиеся достижения в сейсмологии.
• В Дармштадте его именем названа улица (Beno-Gutenberg-Straße).

Источники

• Гутенберг Б. Сейсмология Земли. — М.: Издательство иностранной литературы, 1949.
• Рихтер Ч. Ф. Элементарная сейсмология. — М.: Издательство иностранной литературы, 1963.
• Буллен К. Е. Введение в теоретическую сейсмологию. — М.: Мир, 1966.
• Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология: теория и методы. — М.: Мир, 1983.
• Национальная академия наук США. Биографические мемуары: Бено Гутенберг. — Вашингтон, 1965.