Seismograaf

Seismograaf

Seismograaf- spetsiaalne mõõteseade, mida kasutatakse igat tüüpi seismiliste lainete tuvastamiseks ja registreerimiseks. Enamasti on seismograafil vedrukinnitusega raskus, mis maavärina ajal jääb liikumatuks, samas kui ülejäänud seade (kere, tugi) hakkab liikuma ja nihkuma koormuse suhtes. Mõned seismograafid on tundlikud horisontaalsete liikumiste suhtes, teised vertikaalsete liikumiste suhtes. Lained salvestatakse vibreeriva pliiatsi abil liikuvale paberlindile. Samuti on olemas elektroonilised seismograafid (ilma paberlindita).

Kuni viimase ajani kasutati seismograafide sensorelementidena peamiselt mehaanilisi või elektromehaanilisi seadmeid. On täiesti loomulik, et selliste täppismehaanika elemente sisaldavate instrumentide maksumus on nii kõrge, et need on tavauurijale praktiliselt kättesaamatud ja keerukus mehaaniline süsteem ja vastavalt sellele tähendavad nõuded selle täitmise kvaliteedile tegelikult selliste seadmete tööstusliku tootmise võimatust.

Mikroelektroonika ja kvantoptika kiire areng on praegu toonud kaasa tõsiste konkurentide tekkimise traditsioonilistele mehaanilistele seismograafidele spektri kesk- ja kõrgsageduspiirkondades. Sellistel mikromasinatehnoloogial, fiiberoptikal või laserfüüsikal põhinevatel seadmetel on aga infra-madalate sageduste (kuni mitukümmend Hz) piirkonnas väga ebarahuldavad omadused, mis on seismoloogia (eelkõige teleseismiliste võrkude korralduse) jaoks probleemiks. ).

Seismograafi mehaanilise süsteemi konstrueerimisel on ka põhimõtteliselt erinev lähenemine – tahke inertsiaalmassi asendamine vedela elektrolüüdiga. Sellistes seadmetes põhjustab väline seismiline signaal voolu töövedelik, mis omakorda teisendatakse elektrit kasutades elektroodide süsteemi. Seda tüüpi tundlikke elemente nimetatakse molekulaarseteks elektroonilisteks. Vedela inertsiaalmassiga seismograafide eelised on odav hind, pikk kasutusiga (umbes 15 aastat) ja täppismehaanika elementide puudumine, mis lihtsustab oluliselt nende valmistamist ja kasutamist.

Arvutipõhised seismilised mõõtesüsteemid

Arvutite ja analoog-digitaalmuundurite tulekuga on seismiliste seadmete funktsionaalsus järsult suurenenud. Nüüd on võimalik samaaegselt salvestada ja analüüsida reaalajas mitme seismilise anduri signaale ning võtta arvesse signaalide spektreid. See andis põhjaliku hüppe seismiliste mõõtmiste teabesisus.

Seismograafide näited

• Molekulaarelektronide seismograaf. .
• Autonoomne põhja seismograaf. . Arhiveeritud originaalist 3. detsembril 2012.

Wikimedia sihtasutus.

Sünonüümid

Vaadake, mis on "seismograaf" teistes sõnaraamatutes: Seismograaf...

Õigekirjasõnastik-teatmik - (kreeka keeles, seismose vibratsioonist, värisemisest ja grafost kirjutan). Seade maavärinate jälgimiseks. Sõnastik võõrsõnad , sisaldub vene keeles. Chudinov A.N., 1910. SEISMOGRAAFI kreeka keel, seismosest, šokist ja grafost, ma kirjutan. Seadmed ......

Vene keele võõrsõnade sõnastik Syn. termin seismiline vastuvõtja. Geoloogiasõnaraamat: 2 köites. M.: Nedra. Toimetanud K. N. Paffengoltz jt 1978 ...

Geoloogiline entsüklopeedia Geofon, seismiline vastuvõtja Vene sünonüümide sõnastik. seismograafi nimisõna, sünonüümide arv: 2 geofon (1) ...

- (seism... ja...graafikust) seade maapinna vibratsiooni registreerimiseks maavärinate või plahvatuste ajal. Seismograafi põhiosad on pendel ja salvestusseade... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

- (seismomeeter), seade maapõues liikumisest (MAAvärinast või plahvatusest) põhjustatud SEISMILISTE LAINTE mõõtmiseks ja registreerimiseks. Vibratsioonid salvestatakse pöörleval trumlil oleva salvestuselemendi abil. Mõned seismograafid on võimelised tuvastama... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

SEISMOGRAAFI, seismograaf, abikaasa. (kreekakeelsetest sõnadest seismos shaking ja grapho kirjutan) (geol.). Seade maapinna vibratsiooni automaatseks salvestamiseks. Sõnastik Ušakova. D.N. Ušakov. 1935 1940 ... Ušakovi seletav sõnaraamat

SEISMOGRAAFIA, ah, abikaasa. Seade maapinna vibratsiooni registreerimiseks maavärinate või plahvatuste ajal. Ožegovi seletav sõnaraamat. S.I. Ožegov, N. Yu. Švedova. 1949 1992 … Ožegovi seletav sõnaraamat

Seismograaf- - seade, mis on ette nähtud seismiliste lainete põhjustatud maapinna vibratsiooni registreerimiseks. See koosneb pendlist, näiteks terasest raskusest, mis riputatakse vedru või õhukese traadi küljes kindlalt maasse kinnitatud alusele.... ... Nafta ja gaasi mikroentsüklopeedia

seismograaf- Konversiooniseade mehaanilised vibratsioonid pinnas elektris ja sellele järgnev salvestamine valgustundlikule paberile. [Geoloogiliste terminite ja mõistete sõnastik. Tomsk Riiklik Ülikool] Teemad geoloogia, geofüüsika Üldistades... ... Tehniline tõlkija juhend

Raamatud

• Mängumaailmad: homo ludensist mänguri Tendrjakova Maria Vladimirovnani. Autor käsitleb kõige laiemat mänguvalikut: alates arhailistest mängudest, ennustamismängudest ja võistlustest kuni uuteni. Arvutimängud. Läbi mängu prisma ja mängudega toimuvate transformatsioonide – mood...

"Pauk!" — keiserliku palee rahu häirib metallist kuuli kohin, mis kukub lohe peast välja ja kukub heliseva heliga ühele kaheksast kärnkonnast suhu, jaotunud ühtlaselt ringikujuliselt igas suunas. Mõni päev hiljem kihutab kurnatud sõnumitooja Henani provintsi paleesse, et anda keisrile teada hiljuti ühes tema tohutu riigi piirkonnas aset leidnud maavärinast. Kuid piiskop oli juhtunust teadlik olnud juba mitu päeva – ta sai maavärinast teada kohe pärast metallkuuli kukkumist. Mis see on – üks fantaasiafilmi episoode? Ei – see on Vana-Hiina, Hani impeerium, 132 pKr.

Hiina on iidsetest aegadest olnud maavärinaohtlik piirkond. Ajalookroonika sisaldab palju teavet maavärinate kohta, mis hävitasid terveid linnu juba enne meie ajastut. Hani impeeriumi suurel territooriumil oli iga selline maavärin tohutu ohuga - välised vaenlased Nad ei kõhelnud kellegi teise ebaõnne ära kasutamast, korraldades haaranguid kahjustatud linnadesse ja röövides eksinud elanikke.

Selliste juhtumite peatamiseks ja meie oma elanike õigeaegseks abistamiseks oli vaja juhtunud tragöödiast viivitamatult teada saada ja viivitamatult sündmuskohale liikuda. Kuhu mujal, kui mitte Hiinas, peaks esimene seismograaf ilmuma? Selle loojaks oli silmapaistev iidne Hiina teadlane Zhang Heng.

Zhang Heng sündis aastal 78 pKr vaesunud Hiina ametniku perre. Lapsepõlvest saadik, näidates üles rasket tööd ja teadmistejanu, on Zhang Heng alati oma eakaaslaste seas silma paistnud. Noormees tõusis karjääriredelil kiiresti ülespoole, mistõttu pole üllatav, et 37-aastaselt asus ta Hani impeeriumi ühele hinnatumale ametikohale - õukonnahistoriograafi-astroloogi ametikohale. Oma elu jooksul tuli Zhang Heng välja palju huvitavaid leiutisi, täiustas neid geograafilised kaardid Hiina, andis suure panuse matemaatika arengusse. Lisaks väitis ta esimesena, et kuu valgus peegeldub päikesevalgus. Kuid tema kuulsaim looming on seismograaf, mille ta kinkis keisrile aastal 132 pKr pärast seda, kui järjekordne maavärin põhjustas pealinnale suurt kahju. Vana-Hiina autorite sõnul võimaldas hämmastav seismograaf salvestada sadade kilomeetrite kaugusel seadme asukohast toimunud maavärinaid.

Zhang Hengi seismograafil on vähe sarnasust tänapäevaste maa-aluse aktiivsuse mõõtmise instrumentidega. Tegemist on tohutu vasest anumaga, mille sees oli ülaosale kinnitatud pendel. Pendli külge ühendati 8 hooba, mis jaotati ühtlaselt ümber ümbermõõdu. Kauguses möllanud maavärina vähimate värinate mõjul kaldus pendel külili, aktiveerides ühe kangi, mis omakorda oli teisest otsast metallkuuliga kinnitatud draakoni välise pea külge. sees. Vedrude süsteem kukutas palli pärani avatud suuga kärnkonnakujude vahele. Kukkuv pall tekitas kõmiseva heli, mida oli kuulda kogu palees.

Seismograaf meeldis keisrile ja on sellest ajast alates alati töökorras, valmis häda eest hoiatama. See seismograaf sai ajaloos esimeseks, jäädvustades selle looja nime. Zhang Hengi enda saatus muutus dramaatiliselt 4 aastat pärast seadme leiutamist: palee intriigide tulemusena saadeti teadlane pealinnast välja ja määrati impeeriumi kaugema provintsi juhiks, kus ta töötas oma ametiaja lõpuni. elu.

Kuid kõige olulisem küsimus jääb alles: kas Zhang Hengi seismograaf tõesti registreeris maavärina või on tema töö kirjeldused liiga ilustatud? Huvitav on see, et kõigis säilinud kirjeldustes pööratakse suurt tähelepanu seismograafi välimusele, mitte selle tööpõhimõttele. Seade on kindlasti ilus ja selle disain on tõeliselt originaalne, kuid kaasaegsed teadlased tahaksid rohkem teada selle sisemise täidise kohta. Pole kahtlust, et sisemise mehhanismi põhiosa moodustas rippuv pendel, mis suutis uskumatu täpsusega reageerida pikkadel vahemaadel toimunud värinatele. Kuidas see täpselt anumasse kinnitati ja mis võimaldas märgata värinaid, mida inimene ei tundnud? Kahjuks jääb see peamiseks saladuseks.

Loomulikult on entusiastid teinud palju katseid sarnase seadme loomiseks. Kõik Zhang Hengi seismograafid, mida me tänapäeval muuseumides näeme, on teosed kaasaegsed meistrid. Nende seismograafide sisekülgede valmistamisel katsetati täiustatud materjale ja pendel ise valmistati ülitäpse täpsusega, mida kogu lugupidamise juures iidsete Hiina käsitööliste vastu poleks saanud kaks tuhat aastat tagasi saavutada. Need seadmed, mis asuvad paljudes maailma paikades, pole kunagi suutnud registreerida ühtegi maavärinat. Kuigi mõned looduskatastroofid olid üsna rängad ja tõid isegi arvukalt inimohvreid.

Aga võib-olla me lihtsalt alahindame selle leiutaja geniaalsust, kes peaaegu kaks aastatuhandet tagasi suutis lihtsaimate tehnoloogiate abil luua hämmastavalt täpse töökorras seismograafi?

Kui leiate vea, tõstke esile mõni tekstiosa ja klõpsake Ctrl+Enter.

Seda on raske ette kujutada, kuid meie planeedil toimub igal aastal umbes miljon maavärinat! Loomulikult on need enamasti nõrgad värinad. Hävitava jõuga maavärinaid esineb palju harvemini, keskmiselt kord kahe nädala jooksul. Õnneks esineb enamik neist ookeanide põhjas ega tekita inimkonnale probleeme, kui just seismiliste nihkete tagajärjel tsunami ei teki.

Kõik teavad maavärinate katastroofilistest tagajärgedest: tektooniline tegevus äratab vulkaane, hiiglaslikud tõusulained uhuvad terveid linnu ookeani, rikked ja maalihked hävitavad hooneid, põhjustavad tulekahjusid ja üleujutusi ning nõuavad sadu ja tuhandeid inimelusid.

Seetõttu on inimesed kogu aeg püüdnud maavärinaid uurida ja nende tagajärgi ennetada. Seega Aristoteles 4. sajandil. enne i. e. uskus, et atmosfääri keerised tungivad maa sisse, kus on palju tühimikke ja lõhesid. Pööriseid intensiivistab tuli ja need otsivad väljapääsu, põhjustades maavärinaid ja vulkaanipurskeid. Aristoteles jälgis ka pinnase liikumist maavärinate ajal ja püüdis neid klassifitseerida, tuvastades kuus liikumistüüpi: üles-alla, küljelt küljele jne.

Esimene teadaolev katse luua seade, mis ennustab maavärinaid, kuulub Hiina filosoofile ja astronoomile Zhang Hengile. Hiinas on neid looduskatastroofe juhtunud ja juhtuvad väga sageli, lisaks toimus Hiinas kolm inimkonna ajaloo neljast suurimast maavärinast. Ja aastal 132 leiutas Zhang Heng seadme, millele ta andis nime Hoofeng "maavärina tuulelipp" ja mis suutis registreerida maapinna vibratsiooni ja nende levimise suunda. Hoofengist sai maailma esimene seismograaf (kreekakeelsetest sõnadest seismos "oscillation" ja grapho "write") seismiliste lainete tuvastamise ja salvestamise seade.

1906. aasta San Francisco maavärina tagajärjed.

Rangelt võttes sarnanes seade pigem seismoskoobiga (kreekakeelsest skopeost “Ma vaatan”), sest selle näidud ei salvestatud mitte automaatselt, vaid vaatleja käega.

Hoofeng valmistati vasest 180 cm läbimõõduga ja õhukeste seintega veininõu kujul. Laevast väljas oli kaheksa draakonit. Draakonite pead näitasid kaheksat suunda: itta, lõunasse, läände, põhja, kirdesse, kagusse, loodesse ja edelasse. Iga draakon hoidis suus vaskpalli ja tema pea all istus lahtise suuga kärnkonn. Eeldatakse, et anuma sisse paigaldati vertikaalselt pendel varrastega, mis kinnitati draakonite peade külge. Kui maa-aluse löögi tagajärjel pendel liikuma hakkas, avas löögi suunas pea külge ühendatud varras draakoni suu ja pall veeres sellest välja vastava kärnkonna suhu. Kui välja veereks kaks palli, võiks eeldada maavärina tugevust. Kui seade oli epitsentris, veeresid kõik pallid välja. Instrumendi vaatlejad said kohe salvestada maavärina aja ja suuna. Seade oli väga tundlik: tuvastas isegi nõrgad värinad, mille epitsenter asus 600 km kaugusel. Aastal 138 näitas see seismograaf täpselt Longxi piirkonnas toimunud maavärinat.

Euroopas hakati maavärinaid tõsiselt uurima palju hiljem. 1862. aastal andis Iiri insener Robert Malet välja raamatu “The Great Napolitan Earthquake of 1857: Basic Principles of Seismological Observations”. Malet tegi ekspeditsiooni Itaaliasse ja koostas kahjustatud territooriumi kaardi, jagades selle neljaks tsooniks. Maleti tutvustatud tsoonid esindavad esimest, üsna primitiivset raputamise intensiivsuse skaalat.

Kuid seismoloogia kui teadus hakkas arenema alles maapinna vibratsiooni registreerimisseadmete laialdase ilmumise ja praktikasse juurutamisega, st teadusliku seismomeetria tulekuga.

1855. aastal leiutas itaallane Luigi Palmieri seismograafi, mis suudab salvestada kaugeid maavärinaid. See toimis järgmisel põhimõttel: maavärina ajal paiskus elavhõbe sfäärilisest mahust spetsiaalsesse anumasse, olenevalt vibratsiooni suunast. Mahuti kontaktindikaator peatas kella, näidates täpne aeg ja alustas trumlile maa vibratsiooni salvestamist.

1875. aastal konstrueeris teine ​​Itaalia teadlane Filippo Sechi seismograafi, mis lülitas esimese löögi hetkel sisse kella ja registreeris esimese vibratsiooni. Esimene meieni jõudnud seismiline rekord tehti selle seadmega 1887. aastal. Pärast seda algasid kiired edusammud maapinna vibratsiooni salvestavate instrumentide loomisel. 1892. aastal lõi Jaapanis töötav Inglise teadlaste rühm esimese üsna hõlpsasti kasutatava seadme, John Milne'i seismograafi. Juba 1900. aastal töötas ülemaailmne 40 seismilisest jaamast koosnev võrk, mis olid varustatud Milne'i instrumentidega.

Seismograaf koosneb ühe või teise konstruktsiooniga pendlist ja selle vibratsiooni registreerimissüsteemist. Pendli võnkumiste registreerimismeetodi alusel saab seismograafid jagada otsesalvestusega seadmeteks, mehaanilisteks vibratsioonimuunduriteks ja tagasisidega seismograafideks.

Otsese salvestamise seismograafid kasutavad mehaanilist või optilist salvestusmeetodit. Algselt pandi mehaanilisel lindistusmeetodil pendli otsa pliiats, mis kriimustas suitsupaberile joone, mis seejärel kaeti kinni fikseeriva seguga. Aga mehaanilise registreerimisega seismograafi pendlil tugev mõju hõõrdumine pliiatsi ja paberi vahel. Selle mõju vähendamiseks on vaja väga suurt pendli massi.

Kell optiline meetod Salvestamise ajal paigaldati pöörlemisteljele peegel, mida valgustati läbi objektiivi ja peegeldunud kiir langes pöörlevale trumlile keritud fotopaberile.

Otsesalvestusmeetodit kasutatakse endiselt seismiliselt aktiivsetes tsoonides, kus maapinna liikumine on üsna suur. Kuid nõrkade maavärinate registreerimiseks ja nende allikatest suurel kaugusel on vaja pendli võnkumisi intensiivistada. Seda teostavad erinevad mehaaniliste liikumiste muundurid elektrivooluks.

Maavärina allikast või hüpotsentrist (alumine) ja epitsentrist (ülemine) pärit seismiliste lainete leviku skeem.

Mehaaniliste vibratsioonide muundamise pakkus esmakordselt välja vene teadlane Boriss Borisovitš Golitsõn 1902. aastal. Tegemist oli elektrodünaamilisel meetodil põhineva galvanomeetrilise salvestusega. Püsimagneti väljale asetati pendli külge jäigalt kinnitatud induktsioonmähis. Pendli võnkumisel magnetvoog muutus, mähises tekkis elektromotoorjõud ja voolu registreeriti peegelgalvanomeetriga. Valguskiir suunati galvanomeetri peeglile ja peegeldunud kiir, nagu optilise meetodi puhul, langes fotopaberile. Sellised seismograafid võitsid paljudeks aastakümneteks ülemaailmse tunnustuse.

IN Hiljuti laialt levinud on niinimetatud parameetrilised muundurid. Nendes muundurites põhjustab mehaaniline liikumine (pendli massi liikumine) mõne parameetri muutuse elektriahel(Näiteks, elektritakistus, mahtuvus, induktiivsus, valgusvoog jne).

B. Golitsõn.

Seismoloogilise jaama adit. Sinna paigaldatud seadmed fikseerivad pinnases ka väikseimad vibratsioonid.

Mobiilne paigaldus geofüüsikaliste ja seismoloogiliste uuringute jaoks.

Selle parameetri muutmine toob kaasa voolutugevuse muutumise ahelas ja sel juhul määrab elektrisignaali suuruse pendli nihe (ja mitte selle kiirus). Seismomeetria erinevatest parameetrilistest muunduritest kasutatakse peamiselt kahte fotoelektrilist ja mahtuvuslikku. Kõige populaarsem on mahtuvuslik Benioffi muundur. Valikukriteeriumide hulgas olid peamised seadme lihtsus, lineaarsus, madal müratase ja energiatõhusus.

Seismograafid võivad olla tundlikud maa vertikaalsete või horisontaalsete vibratsioonide suhtes. Pinnase liikumise jälgimiseks igas suunas kasutatakse tavaliselt kolme seismograafi: üks vertikaalse pendliga ja kaks horisontaalsete pendlitega, mis on orienteeritud ida ja põhja poole. Vertikaalsed ja horisontaalsed pendlid erinevad oma konstruktsiooni poolest, mistõttu on nende sageduskarakteristikute täieliku identsuse saavutamine üsna keeruline.

Arvutite ja analoog-digitaalmuundurite tulekuga on seismiliste seadmete funktsionaalsus järsult suurenenud. Nüüd on võimalik samaaegselt salvestada ja analüüsida reaalajas mitme seismilise anduri signaale ning võtta arvesse signaalide spektreid. See andis põhjaliku hüppe seismiliste mõõtmiste teabesisus.

Seismograafe kasutatakse eelkõige maavärina nähtuse enda uurimiseks. Nende abil on võimalik instrumentaalselt määrata maavärina tugevust, toimumiskohta, esinemissagedust antud kohas ja valdavaid maavärinate esinemiskohti.

Seismoloogilise jaama seadmed Uus-Meremaal.

Põhiteave selle kohta sisemine struktuur Maa saadi ka seismilistest andmetest, tõlgendades maavärinate ja võimsate plahvatuste põhjustatud ja Maa pinnal vaadeldavate seismiliste lainete välju.

Kasutades seismiliste lainete registreerimist, tehakse ka maakoore ehituse uuringuid. Näiteks 1950. aastatest pärinevad uuringud näitavad, et maakoore kihtide paksus, aga ka lainete kiirus neis on kohati erinev. Kesk-Aasias ulatub maakoore paksus 50 km-ni ja Jaapanis -15 km-ni. Maakoore paksuse kaart on loodud.

Võime oodata, et peagi ilmuvad uued tehnoloogiad inertsiaalsete ja gravitatsiooniliste mõõtmismeetodite vallas. Võimalik, et uue põlvkonna seismograafid suudavad tuvastada gravitatsioonilaineid Universumis.

Seismograafi salvestus

Teadlased üle maailma töötavad välja projekte satelliitide maavärinahoiatussüsteemide loomiseks. Üks selline projekt on interferomeetriline sünteetiline ava radar (InSAR). See radar või õigemini radarid jälgivad nihet tektoonilised plaadid teatud piirkonnas ja tänu saadud andmetele saab salvestada isegi peeneid nihkeid. Teadlased usuvad, et tänu sellele tundlikkusele on võimalik täpsemalt määrata kõrge pingega alasid ja seismiliselt ohtlikke tsoone.

Alates moodustamisest maakera pinna alus on pidevas liikumises. Kui maakoor liigub, võib see kaasa tuua kohutavaid tagajärgi nähtuse, näiteks maavärina näol. Kui üks plaat hiilib teisele, koguneb mandri maakoore sisemine pinge ja selle möödumisel kriitiline punkt kogunenud energia vabaneb, põhjustades kohutavat hävingut. Maavärina ajal hukkunute vältimiseks ja nähtuse enda uurimiseks leiutati seismograaf. Tema abiga sai võimalikuks maakoore vibratsioonide käigus vabaneva energia hulk.

Mis on seismograaf

Sõna "seismograaf" ise pärineb kreeka keelest ja tähendab otseselt "rekordit", "maavärinat". Vanim seismograaf on valmistatud aastal iidne Hiina. See oli suur pronkskauss, mida toetas kaheksa draakonit, iga lohe avatud suus oli pall. Kausi sees riputati pendel, mis oli kinnitatud aluse külge, mis oli jäigalt kinnitatud maapinnal lebava plaadi alusele. Kui toimus võnkumine, põrkas pendel vastu kausi seina ja draakoni suust kukkus välja pall, mis kukkus selle konstruktsiooni põhjas asuva metallist kärnkonna suhu. Selline seade suudab salvestada vibratsiooni 600 km kaugusel oma asukohast.

Toimimispõhimõte

Seismograafi tööpõhimõte põhineb vibratsiooni ülekandmisel maakoore lõigule paigaldatud objektidele. Kui üks maakoore plaat puudutab teist, koguneb tohutul hulgal energiat ja selle vabanemisel tekib värisemine.

Mis on seismograaf? Kaasaegsed seadmed koosnevad niidile riputatud pendlist, mis on kinnitatud kindlalt maapinnale asetatud alusele. Pendli otsas on sulg, mis võnkumisel tõmbab deformatsiooniväärtuse amplituudi. Samuti on jäigalt maapinnale paigaldatud paberitrummel, millel kuvatakse maavärina protsessi. Maavärina korral jääb pendel inertsist paigale ja trummel koos paberiga võngub, joonistades maavärina käigus vabaneva energia väärtuse. Kaasaegsed seadmed suudavad jälgida ka väiksemaid muutusi, mis ei ole hävitavad.

Mis on seismograaf loomadel? Nende keha on konstrueeritud nii, et vähimadki muutused atmosfääris ja maapinna seisundis mitme kilomeetri raadiuses tekitavad neis ärevust. Enesealalhoiu seadus hakkab kehtima ja nad lahkuvad ohtlikelt aladelt. Kõige tundlikumad maavärina nähtuse suhtes on kahepaiksete ja roomajate liikidesse kuuluvad maod, konnad, sisalikud.

Omadused

Kaasaegsed seismograafid on võimelised tuvastama ja mõõtma vibratsiooni amplituudi kolmel tasapinnal. Vibratsioonikiiruse mõõtmisel on seismograafidel mõõtesagedusvahemik 0,3–500 Hz, vibratsioonikiiruse mõõtmisvahemik 0,0002–20 mm/s. Seismograafid võivad olla kaasaskantavad või statsionaarsed. Viimased on valmistatud suurtes mõõtmetes ja paigaldatakse spetsiaalselt üks kord ja kogu kasutusaja jooksul. Kaasaskantavaid saab olenevalt piirkonnast kindlasse kohta uuesti paigaldada. Kõik kaasaegsed mudelid varustatud tarkvara liidesed ja kannavad kõik oma mõõtmised otse arvutis olevasse andmebaasi.

Rakenduse omadused

Mis on seismograaf ja kuhu seda paigaldada? See on paigutatud potentsiaalselt ohtlikesse kohtadesse, kus on võimalik maakoore vibratsioon. Kaevandustele või allmaakaevandustele paigaldatakse teisaldatavad seismograafid, et vältida inimkaotusi maavärinate ärahoidmise ja töötajate evakueerimise kaudu. Paigaldamisel tuleb arvestada, et seade võib põhjustada tõsiseid tõrkeid, kui see paigaldatakse teede lähedusse, kust rasketehnika läbi pääseb.

Aastal 132 pKr tutvustas teadlane-leiutaja Zhang Heng Hiinas esimest seismoskoopi, mis arvati olevat võimeline ennustama maavärinaid tänapäevaste instrumentide täpsusega.

Selle täpne kirjeldus on säilinud ajalooürikutes. välimus ja kuidas see toimis, kuid täpne sisemine struktuur jääb endiselt saladuseks. Teadlased on korduvalt püüdnud luua sellise seismoskoobi mudelit, esitades selle tööpõhimõtte kohta erinevaid teooriaid.

Levinuim neist ütleb, et vaskkolvi sees olev pendel hakkab värinate ajal liikuma, isegi kui maavärina epitsenter asub sadade kilomeetrite kaugusel. Pendel omakorda tabas hoobade süsteemi, mille abil avanes ühe kaheksast väljas asuvast draakonist suu.

Ida-Hani dünastia (25-220 pKr) ja selle leiutaja Zhangi iidse seismoskoobi rekonstrueerimine

Iga looma suus oli pronkspall, mis kukkus raudkärnkonna sisse, tehes valju helinat. IN ajaloolised esseed räägitakse, et tekitatud heli oli nii vali, et võis äratada kõik keiserlikus õukonnas.

Draakon, kelle suu avanes, näitas, mis suunas maavärin toimus. Kõik kaheksa looma kuulusid ühte suunda: vastavalt ida, lääne, põhja, lõuna, kirde, loode, kagu ja edela suunas.

Esialgu suhtuti leiutisse skeptiliselt, hoolimata sellest, et Zhang oli sel ajal juba kuulus teadlane, kelle keiserlik õukond määras peaastronoomi ametikohale. Kuid umbes aastal 138 pKr andis pronkskuul esimese häiresignaali, mis viitas sellele, et pealinnast Luoyangist läänes toimus maavärin.

Signaali eirati, sest keegi linnas ei tundnud mingeid märke maavärinast. Mõni päev hiljem saabus Luoyangist sõnumitooja teatega tõsisest hävingust: 300 km kaugusel asuv linn oli looduskatastroofi tagajärjel varemetes.

Hiina geofüüsika instituudi teadlane tegi kindlaks, et esimene sellise seismoskoobiga tuvastatud maavärin leidis aset 13. detsembril 134 ja selle tugevus oli 7 magnituudi.

Seega loodi seade maavärinate tuvastamiseks kaugemates piirkondades, kuid see toimis ainult selle leiutaja eluajal. Ilmselt oli esimese seismoskoobi konstruktsioon nii keeruline, et ainult teadlane ise suutis seda töökorras hoida.

Kaasaegsed katsed koopiat taasluua on olnud erineva eduga ja kõik loodi inertsi abil – põhimõttel, mida kasutatakse ka kaasaegsetes seismograafides.

1939. aastal lõi Jaapani teadlane sellise seismoskoobi mudeli, kuid mitte kõigil juhtudel ei langenud pall täpselt maavärina epitsentri suunas.

Leiutise täpsema rekonstruktsiooni lõid Hiina Teaduste Akadeemia, Rahvusmuuseumi ja Hiina seismoloogiabüroo teadlased ühiselt 2005. aastal.

Hiina meedia teatel reageeris seade täpselt Tangshanis, Yunnanis, Qinghai-Tiibeti platool ja Vietnamis aset leidnud viie maavärina reprodutseeritud lainetele. Võrreldes kaasaegsed seadmed, näitas seismoskoop hämmastavat täpsust ja selle kuju oli sama, mis ajaloolistes tekstides kirjeldatud.

Kuid mitte kõik ei kipu esimese seismoskoobi tõhususse uskuma. Robert Reiterman, Tegevdirektor Maavärinatehnika uuringute ülikooli konsortsium väljendas skeptilisust ajaloolistes aruannetes kirjeldatud aparaadi täpsuse suhtes.

"Kui maavärina epitsenter oleks lähedal, väriseks kogu konstruktsioon nii palju, et pallid kukuksid korraga kõigist draakonitest välja. Kaugemal vahemaal ei jäta maakera liikumised selget jälge, et tuvastada, kummalt poolt vibratsioonid tulevad. Kuna kuni hetkeni, mil maapinna vibratsioonid seismoskoobini jõuavad, toimuvad need eri suundades, tõenäoliselt kaootiliselt,“ kirjutab ta oma raamatus „Insenerid ja maavärinad: rahvusvaheline ajalugu“.

Kui seismoskoop tõesti töötas nii täpselt, nagu seda ajalooürikutes kirjeldati, nagu vihjab ka tänapäevaste koopiate toimimine, siis Zhangi geniaalsus jääb endiselt tabamatuks.

Zhang Heng(78–139) – Hiina filosoof, entsüklopedistlik mõtleja, kirjanik, luuletaja, riigimees ja teadlane, kes omab maailmaavastusi ja leiutisi matemaatikas, astronoomias, mehaanikas, seismoloogias ja geograafias.