Kas izgudroja seismogrāfu?

Pārrunājot zemestrīce pētījums un ap to izveidotās inovācijas, ir vairāki veidi, kā to aplūkot. Ir seismogrāfs, ko izmanto, lai atklātu zemestrīces un reģistrētu informāciju par tām, piemēram, spēku un ilgumu. Ir arī izveidoti vairāki instrumenti, lai analizētu un reģistrētu citas zemestrīces detaļas, piemēram, intensitāti un stiprumu. Šie ir daži no instrumentiem, kas veido veidu, kā mēs pētām zemestrīces.

Seismiskie viļņi ir vibrācijas, ko rada zemestrīces, kas pārvietojas pa zemi. Tie tiek ierakstīti uz instrumentiem, ko sauc par seismogrāfiem, kuri seko zigzaga pēdai, kas parāda zem zemes esošo svārstību atšķirīgo amplitūdu zem instrumenta. Seismogrāfu sensora daļu sauc par seismometru, savukārt grafikēšanas iespējas tika pievienotas kā vēlāks izgudrojums.

Jutīgi seismogrāfi, kas ievērojami palielina šīs zemes kustības, var atklāt spēcīgas zemestrīces no avotiem jebkur pasaulē. Zemestrīces laiku, vietu un stiprumu var noteikt pēc seismogrāfu staciju reģistrētajiem datiem.

Apmēram 132. gadā ķīniešu zinātnieks Čangs Hengs izgudroja pirmo seismoskops, instruments, kas varētu reģistrēt zemestrīces notikumus, ko sauc par pūķu burku. Pūķa burka bija cilindriska burka ar astoņām pūķa galvām, kas bija izvietotas ap malu, katra turot bumbu mutē. Ap burkas pēdu bija astoņas vardes, katra tieši zem pūķa galvas. Kad notika zemestrīce, no pūķa mutes nokrita bumba un to aizķēra vardes mute.

Pēc dažiem gadsimtiem Itālijā tika izstrādātas ierīces, kas izmanto ūdens kustību un vēlāk dzīvsudrabu. Precīzāk, Luigi Palmieri 1855. gadā projektēja dzīvsudraba seismometru. Palmieri seismometram bija U formas caurules, kas bija izvietotas gar kompasa punktiem un piepildītas ar dzīvsudrabu. Kad notika zemestrīce, dzīvsudrabs pārcēlās un izveidojās elektrisks kontakts, kas apturēja pulksteni un sāka ierakstu bungas, uz kuras tika reģistrēta pludiņa kustība uz dzīvsudraba virsmas. Šī bija pirmā ierīce, kas reģistrēja zemestrīces laiku un kustību intensitāti un ilgumu.

Džons Milne bija angļu seismologs un ģeologs, kurš izgudroja pirmo moderno seismogrāfu un veicināja seismoloģisko staciju veidošanu. 1880. gadā seri Džeimss Alfrēds Ewings, Tomass Grejs un Džons Milne - visi britu zinātnieki, kas strādā Japānā - sāka pētīt zemestrīces. Viņi nodibināja Japānas Seismoloģisko biedrību, kas finansēja seismogrāfu izgudrošanu. Tajā pašā gadā Milne izgudroja horizontālo svārsta seismogrāfu.

Pēc Otrā pasaules kara horizontālais svārsta seismogrāfs tika pilnveidots ar Press-Ewing seismogrāfu, kas izstrādāts Amerikas Savienotajās Valstīs ilgtermiņa viļņu ierakstīšanai. Šajā seismogrāfā tiek izmantots Milne svārsts, bet šarnīrs, kas atbalsta svārstu, tiek aizstāts ar elastīgu stiepli, lai izvairītos no berzes.

Intensitāte un intensitāte ir arī citas svarīgas jomas zemestrīču izpētē. Skaļums mēra enerģiju, kas izdalās zemestrīces avotā. To nosaka pēc seismogrammā noteiktā laika posmā reģistrētu viļņu amplitūdas logaritma. Tikmēr intensitāte mēra drebēšanas stiprumu, ko noteiktā vietā izraisījusi zemestrīce. To nosaka ietekme uz cilvēkiem, cilvēka struktūrām un dabisko vidi. Intensitātei nav matemātiskas bāzes - intensitātes noteikšana balstās uz novērotajiem efektiem.

Pirmo modernās intensitātes skalas kredīts tiek iegūts kopā ar Mišelu de Rossi no Itālijas un Fransuā Forels no Šveices, kurš abi patstāvīgi publicēja līdzīgas intensitātes skalas 1874. un 1881. gadā, attiecīgi. Rossi un Forel vēlāk sadarbojās un 1883. gadā izgatavoja Rossi-Forel skalu, kas kļuva par pirmo mērogu, ko plaši izmantoja starptautiskā mērogā.

Rossi-Forel skalā tika izmantota 10 intensitātes pakāpe. 1902. gadā itāļu vulkanologs Džuzepe Mercalli izveidoja 12 grādu skalu.

Lai arī ir izveidotas daudzas intensitātes skalas, lai izmērītu zemestrīču sekas, pašlaik ASV izmanto modificēto Mercalli (MM) intensitātes skalu. To 1931. gadā izstrādāja amerikāņu seismologi Harijs Vuds un Frenks Neimans. Šo skalu veido 12 pieaugoši intensitātes līmeņi, sākot no nemanāmas kratīšanas un beidzot ar katastrofālu iznīcināšanu. Tam nav matemātiskas bāzes; tā vietā tas ir patvaļīgs ranžējums, kura pamatā ir novērotā ietekme.

Rihtera skalas mērogu 1935. gadā izstrādāja Čārlzs F. Rihters no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta. Rihtera skalā lielumu izsaka veselos skaitļos un decimāldaļās. Piemēram, 5,3 balles stipra zemestrīce var tikt aprēķināta kā mērena, un spēcīgu zemestrīci var novērtēt kā 6,3 balles. Sistēmas logaritmiskās bāzes dēļ katrs vesela skaitļa palielinājums ir desmitkārtīgs izmērītā palielinājums amplitūda. Kā enerģijas aprēķins katrs veselskaitļa solis lieluma skalā atbilst aptuveni 31 reizes lielāka enerģijas izdalīšanai nekā daudzums, kas saistīts ar iepriekšējo vesela skaitļa vērtību.

Kad tas pirmo reizi tika izveidots, Richtera skalu varēja izmantot tikai ierakstiem no identiskas ražošanas instrumentiem. Tagad instrumenti ir rūpīgi kalibrēti attiecībā pret otru. Tādējādi lielumu var aprēķināt, izmantojot Rihtera skalu no jebkura kalibrēta seismogrāfa ieraksta.