Томас Х. (Том) Хитон — американский сейсмолог , известный своим влиятельным вкладом в физику источников землетрясений и раннее предупреждение о землетрясениях . В настоящее время он является профессором геофизики и гражданского строительства в Калифорнийском технологическом институте (Caltech) и одним из ведущих мировых экспертов по сейсмологии.
Том Хитон получил степень бакалавра наук в Университете Индианы в 1972 году и степень доктора философии в Калифорнийском технологическом институте в 1978 году. Он написал докторскую диссертацию по теории лучей и ее применению в сейсмологии под руководством сейсмолога Дона Хельмбергера . После окончания университета Хитон присоединился к Геологической службе США (USGS) в 1979 году. Там он работал геофизиком-исследователем в их офисе в Пасадене с 1979 по июль 1995 года, в это время он был руководителем проекта USGS в сейсмической сети Южной Калифорнии . Он был научным руководителем офиса USGS в Пасадене с 1985 по октябрь 1992 года, а также был координатором программы землетрясений USGS в Южной Калифорнии. Хитон вернулся в Калифорнийский технологический институт в 1995 году, где он возобновил работу на должности профессора геофизики и гражданского строительства. Хитон женат и имеет троих детей.
Исследования Хитона в основном сосредоточены на сейсмологии и физике землетрясений, с упором на динамику разрывов землетрясений, раннее предупреждение о землетрясениях и сильные движения грунта . Он, возможно, наиболее известен в научном сообществе за его несколько вкладов в инверсии источников и особенно за его влиятельную статью 1990 года «Доказательства и последствия самовосстанавливающихся импульсов скольжения при землетрясениях» [1] , где он ясно представил доказательства существования другого режима разрыва для землетрясений; а именно, импульсного режима, отличного от широко распространенной модели трещин, которая была принята в то время. Эта статья положила начало новому способу изучения разрывов землетрясений для ученых, изучающих землетрясения.
Работа Хитона направлена на более полное понимание природы сотрясений грунта вблизи крупных землетрясений. То есть, движения грунта от крупных землетрясений моделируются путем распространения волн через трехмерные модели структуры Земли. Модели дают реалистичные оценки больших смещений (несколько метров за несколько секунд), которые происходят при крупных землетрясениях. Хотя ускорения, связанные с этими большими смещениями, могут быть недостаточно большими, чтобы вызвать разрушение прочных конструкций со стенками сдвига, они могут вызвать серьезные деформации в гибких зданиях, которые в значительной степени зависят от пластичности для своих характеристик при крупных землетрясениях. Групповая работа Хитона в этой области сосредоточена на исследовании потенциальных характеристик стальных каркасных зданий, выдерживающих момент, и зданий с изолированным основанием при крупных землетрясениях в зоне субдукции.
Хитон особенно заинтересован в понимании истоков пространственно неоднородного скольжения при землетрясениях. Существуют убедительные доказательства того, что скольжение при землетрясениях и напряжение в земной коре пространственно неоднородны и, возможно, фрактальны. В его группе разрабатывается несколько подходов для понимания динамических свойств этой системы. Одним из подходов является трехмерное конечно-элементное моделирование областей в земной коре с разрывами, происходящими на плоскостях разломов, контролируемых динамическим трением, и поиск условий, необходимых для поддержания наблюдаемых неоднородных характеристик напряжения и скольжения в циклах землетрясений. С другой стороны, Хитон был одним из первых, кто осознал, что неоднородность в земной коре может быть смоделирована с помощью трехмерных моделей фрактальных тензоров для напряжения. С Деборой Э. Смит они создали эти фрактальные тензоры напряжения и использовали их для создания каталогов мест землетрясений и механизмов очагов. С помощью этой модели они смогли объяснить несколько полевых наблюдений. Кроме того, модель предсказывает, что прочность земной коры должна быть свойством, зависящим от масштаба, и эта тема в настоящее время изучается группой Хитона.
Хитон изначально интересовался прогнозированием землетрясений. Однако одним из следствий его ныне принятой импульсной модели разрывов землетрясений является то, что предсказать, когда произойдет землетрясение, очень сложно, если не невозможно. Это связано с тем, что для этого не требуется, чтобы фоновое напряжение на плоскости разлома было равномерно высоким везде, чтобы инициировать разрыв, поскольку импульсные разрывы могут распространяться при относительно низком фоновом напряжении. [2] Соответственно, напряжения должны быть высокими только в изолированных местах, которые могут быть недоступны для прямого наблюдения, поскольку эти места априори не известны. Однако режим импульсного разрыва имеет неотъемлемое достоинство; он подразумевает, что скольжение в любой точке прекращается в течение короткого периода времени после прохождения фронта разрыва в этом месте и задолго до того, как прекратится все землетрясение. Поскольку существуют масштабные соотношения между сдвигом и общей длиной разрыва, импульсная модель подразумевает, что можно предсказать, по крайней мере в вероятностном смысле, насколько длинным может быть разрыв землетрясения, как только будут зарегистрированы значения сдвига в некоторых точках, и в импульсной модели мы можем получить информацию о конечных значениях сдвига вскоре после начала разрыва. Это открывает новые предпосылки в области раннего оповещения о землетрясениях. Виртуальный сейсмолог, который является инновационной технологией раннего оповещения о землетрясениях, является примером достижений группы Хитона в этой области.
Хитон писал на темы сейсмологии , физики землетрясений, раннего предупреждения о землетрясениях и колебаний зданий. В 1990 году он написал свою влиятельную статью о доказательствах и последствиях импульсных разрывов в реальных землетрясениях. До этого времени существовало мнение, что землетрясения распространяются как сдвиговые трещины на плоскостях разломов в земной коре. В этих моделях, подобных трещинам, каждая точка разлома продолжает скользить в течение значительной части общей продолжительности землетрясения. Как только точка начинает скользить, она будет продолжать делать это до тех пор, пока волны не отразятся от концов разлома, неся информацию о том, что землетрясение уже достигло своей полной длины разрыва. Изучая инверсии скольжения нескольких реальных землетрясений, Хитон пришел к выводу, что представление о трещине не всегда верно. Напротив, он обнаружил, что продолжительность скольжения в любой точке разлома обычно не превышает одной десятой от общего времени землетрясения. Это означает, что разрыв заживает вскоре после своего возникновения в любой точке, и он привел примеры возможных физических механизмов, которые могут привести к этому раннему заживлению. Точка зрения Хитона столкнулась с огромным противоречием, но это послужило толчком к проведению множества исследований для проверки его модели. В последующие годы были проведены многочисленные аналитические, численные и экспериментальные работы, которые предоставили подтверждающие доказательства для модели Хитона. Импульсный режим разрыва теперь является широко принятой моделью, и иногда его даже называют импульсами Хитона, отдавая дань уважения вкладу Хитона в эту область.