Kas išrado seismografą?

Kai diskutuojame žemės drebėjimas studijų ir aplink ją sukurtų naujovių, yra daug būdų, kaip į tai pažvelgti. Yra seismografas, naudojamas žemės drebėjimams aptikti ir informacijai apie juos įrašyti, pavyzdžiui, jėgai ir trukmei. Taip pat sukurta daugybė instrumentų, skirtų analizuoti ir registruoti kitas žemės drebėjimo detales, tokias kaip intensyvumas ir stiprumas. Tai yra keletas įrankių, formuojančių tai, kaip mes tiriame žemės drebėjimus.

Seisminės bangos - tai žemės drebėjimų virpesiai, keliaujantys per žemę. Jie yra užrašomi ant instrumentų, vadinamų seismografais, kurie seka zigzago pėdsakais, rodančiais skirtingą žemės paviršiaus virpesių amplitudę po instrumentu. Jutiklinė seismografo dalis yra vadinama seismometru, o grafikos galimybė pridedama kaip vėlesnis išradimas.

Jautrūs seismografai, kurie labai padidina šiuos žemės judesius, gali aptikti stiprius žemės drebėjimus iš bet kurios pasaulio vietos. Žemės drebėjimo laiką, vietą ir stiprumą galima nustatyti remiantis seismografų stočių užfiksuotais duomenimis.

Maždaug prieš 132 metus Kinijos mokslininkas Changas Hengas išrado pirmąjį seismoskopas, instrumentas, galintis užregistruoti žemės drebėjimą, vadinamas drakono stiklainiu. Drakono indas buvo cilindrinis indas su aštuoniomis drakono galvutėmis, išdėstytomis aplink kraštą, kiekviena laikydama rutulį burnoje. Aplink stiklainio papėdę buvo aštuonios varlės, kiekviena tiesiai po drakono galvute. Kai įvyko žemės drebėjimas, rutulys nukrito nuo drakono burnos ir buvo sugautas varlės burnos.

Po kelių šimtmečių Italijoje buvo sukurti prietaisai, naudojantys vandens judėjimą, o vėliau ir gyvsidabris. Konkrečiau, Luigi Palmieri 1855 m. Suprojektavo gyvsidabrio seismometrą. Palmierio seismometras turėjo U formos vamzdelius, išdėstytus palei kompaso taškus ir užpildytus gyvsidabriu. Kai įvyko žemės drebėjimas, gyvsidabris judės ir užmegztų elektrinį kontaktą, kuris sustabdydavo laikrodį ir pradėdavo įrašymo būgną, ant kurio buvo užfiksuotas plūdės judėjimas gyvsidabrio paviršiuje. Tai buvo pirmasis prietaisas, užfiksavęs žemės drebėjimo laiką ir judesių intensyvumą bei trukmę.

Johnas Milne'as buvo anglų seismologas ir geologas, išradęs pirmąjį modernų seismografą ir skatinęs seismologinių stočių statybą. 1880 m. Seras Jamesas Alfredas Ewingas, Thomas Gray'as ir Johnas Milne'as - visi Japonijoje dirbantys britų mokslininkai - pradėjo tirti žemės drebėjimus. Jie įkūrė Japonijos seismologų draugiją, kuri finansavo seismografų išradimą. Tais pačiais metais Milne'as išrado horizontalų švytuoklinį seismografą.

Po Antrojo pasaulinio karo horizontalusis švytuoklinis seismografas buvo patobulintas naudojant „Press-Ewing“ seismografą, sukurtą JAV, kad būtų galima įrašyti ilgalaikes bangas. Šis seismografas naudoja „Milne“ švytuoklę, tačiau švytuoklę palaikantis šerdesas yra pakeistas elastine viela, kad būtų išvengta trinties.

Intensyvumas ir stiprumas yra kitos svarbios sritys tiriant žemės drebėjimus. Didumas matuoja energiją, išsiskiriančią žemės drebėjimo vietoje. Jis nustatomas pagal seismogramoje užfiksuotų bangų amplitudės logaritmą tam tikru laikotarpiu. Tuo tarpu intensyvumas matuoja žemės drebėjimo sukeltą drebėjimo stiprumą tam tikroje vietoje. Tai lemia poveikis žmonėms, žmogaus struktūroms ir natūraliai aplinkai. Intensyvumas neturi matematinio pagrindo - intensyvumas nustatomas atsižvelgiant į stebimą poveikį.

Pirmosios modernaus intensyvumo skalės bus išmokamos kartu su Michele de Rossi iš Italijos ir Francois Forelas iš Šveicarijos, kuris abu nepriklausomai paskelbė panašias intensyvumo skales 1874 ir 1881 m. atitinkamai. Vėliau „Rossi“ ir „Forel“ bendradarbiavo ir 1883 m. Pagamino „Rossi-Forel“ skalę, kuri tapo pirmąja masteliu, plačiai naudojamu tarptautiniu mastu.

„Rossi-Forel“ skalėje buvo naudojamas 10 laipsnių intensyvumas. 1902 m. Italų vulkanologas Giuseppe Mercalli sukūrė 12 laipsnių skalę.

Nors žemės drebėjimų poveikiui įvertinti buvo sukurta daugybė intensyvumo skalių, šiuo metu JAV naudojama modifikuota Mercalli (MM) intensyvumo skalė. Ją 1931 m. Sukūrė amerikiečių seismologai Harry Woodas ir Frankas Neumannas. Ši skalė sudaryta iš 12 didėjančių intensyvumo lygių, pradedant nuo nepastebimo drebėjimo ir baigiant katastrofišku sunaikinimu. Tai neturi matematinio pagrindo; tai yra savavališkas reitingas, pagrįstas stebimais padariniais.

Richterio mastelio skalę 1935 m. Sukūrė Charlesas F. Richteris iš Kalifornijos technologijos instituto. Richterio skalėje dydis išreiškiamas sveikaisiais skaičiais ir dešimtainėmis trupmenomis. Pavyzdžiui, 5,3 balo žemės drebėjimas gali būti apskaičiuotas kaip vidutinio sunkumo, o stiprus žemės drebėjimas gali būti įvertintas kaip 6,3 balo. Dėl skalės logaritminio pagrindo, kiekvieno sveikojo skaičiaus padidėjimas rodo dešimteriopai padidintą amplitudė. Kaip energijos apskaičiavimas, kiekvienas sveikojo skaičiaus žingsnis mastelio skalėje atitinka maždaug 31 kartus daugiau energijos išsiskyrimą nei suma, susieta su ankstesne sveikojo skaičiaus verte.

Kai ji buvo pirmą kartą sukurta, Richterio skalę buvo galima naudoti tik tapačios gamybos instrumentų įrašams. Dabar instrumentai yra kruopščiai kalibruojami vienas kito atžvilgiu. Taigi dydį galima apskaičiuoti naudojant Richterio skalę iš bet kurio kalibruoto seismografo įrašo.