Сейсмограф

Сейсмограф

Землетрясения контролируются и регистрируются с помощью специального устройства, называемого сейсмографом, которое состоит из массы, подвешенной на неподвижном основании. При возникновении землетрясения это основание перемещается вместе с движением Земли, но масса остается неподвижной. Это движение регистрируется на конкретный материал, такой как бумага или магнитные ленты, или другие материалы, и стоит отметить, что этот процесс записи связан с движением подвешенной массы относительно Земли, и для получения измерений, связанных с абсолютным движением Земли , предыдущие записи преобразуются в математические расчеты.

Детали сейсмографа

Сейсмограф часто используется как синоним сейсмометра, но сейсмометр - это одна из частей сейсмографа, а сейсмограф - это устройство для регистрации землетрясений.Сейсмографы установлены в земле по всему миру и работают как часть сети мониторинга землетрясений. Сейсмограф состоит из двух основных частей:

• Сейсмометр: Сейсмометр — внутренняя часть сейсмографа, представляющая собой брусок или маятник, подвешенный на пружине.
• Сейсмограмма: Сейсмограмма — это устройство для регистрации движения Земли, состоящее из двух осей: горизонтальной оси для измерения времени в секундах и вертикальной оси для измерения смещения Земли, обычно измеряемого в миллиметрах.

Как работает сейсмограф

В настоящее время землетрясения регистрируются в электронном виде, а цифровые данные хранятся на компьютере, но раньше они записывались на бумаге, поскольку сейсмограф был правильно установлен на поверхности Земли, и при возникновении любого землетрясения весь сейсмограф трясся, за исключением для массы, подвешенной к пружине, которая остается практически неподвижной на месте из-за воздействия на нее инерции.Тогда на сейсмограмме фиксируется относительное движение между неподвижной массой и остальными частями устройства, и эта запись считается движением Земли .

При отсутствии землетрясения устройство не записывает никаких показаний и рисует прямую линию, за исключением наличия небольших волн, указывающих на наличие шума или других нарушений в этом районе.Однако после того, как происходит землетрясение, сейсмограф представляет данные сейсмических волн, записанные сейсмограммой, в виде графического рисунка.Эти данные определяют прочность грунта, продолжительность и расстояние от устройства мониторинга.Они также определяют величину и размер сейсмических волн. землетрясения через амплитуду контролируемой волны.Если сейсмограмма обнаруживает Р-волны и поверхностные волны, но не обнаруживает S-волны, это означает, что сейсмограф расположен в удаленном от землетрясения месте, то есть на другой стороне земного шара; Потому что S-волны не могут проходить через жидкое ядро ​​Земли.

Если известно расстояние эпицентра от сейсмографа, но неизвестно местоположение эпицентра – любая страна или регион на карте – местоположение эпицентра можно определить, выполнив следующие действия:

• Использование трех разных сейсмографов с трех сейсмических станций для определения расстояния эпицентра землетрясения от конкретного района.Если разница между временем прихода P-волн и S-волн велика, эпицентр землетрясения находится далеко от точки сейсмограф.
• Нарисуйте круг радиусом, равным известному расстоянию между эпицентром землетрясения и местоположением сейсмографа, причем эпицентр землетрясения находится в любом месте на линии круга.
• По данным двух из трех сейсмографов нарисуйте два круга, радиус каждого из которых равен известному расстоянию между эпицентром и местоположением сейсмографа, а местоположение эпицентра находится в любом месте на линии круга.
• Обратите внимание, что два круга пересекаются в двух разных точках.
• Использование данных третьего сейсмографа, так как полученный круг должен пересечься в одной точке с двумя предыдущими кругами, и эта точка называется эпицентром.Этот метод использовался на протяжении веков.

Для получения качественных записей землетрясений при установке устройства мониторинга в конкретном месте необходимо соблюдение двух основных условий:

• Установите устройство в тихом месте: Важно устанавливать устройство в месте с низким уровнем вибрации и вдали от шумной городской деятельности, такой как наземный и воздушный транспорт, строительные работы и т. д., поскольку эти шумы маскируют вибрации, возникающие в результате небольших и отдаленных землетрясений.
• Установка устройства на фундаменте: Когда сейсмограф устанавливается в определенной местности, датчики устройства подключаются непосредственно к этим горным породам, так как датчики улавливают колебания, возникающие в земной коре при землетрясении.Наличия тонкого слоя грунта достаточно, чтобы уменьшить Шум, передаваемый через почву, а также для облегчения процесса установки и обслуживания устройства.Однако, если устройство установлено на хрупком основании, таком как земля, внешний шум будет передаваться через землю вместе с сейсмическими волнами, что делает процесс интерпретации этих волн сложен.

История развития сейсмометров

Сейсмограф прошел множество этапов, прежде чем достиг своего нынешнего вида.Ниже приведены наиболее важные станции, сыгравшие роль в развитии устройства до его нынешнего вида:

132 год нашей эры

Первое устройство для измерения землетрясений было изобретено в 132 году нашей эры китайским астрономом и математиком Чан Хэном, и он назвал его (английский: Earthquake Weathercock).Это был объект в форме банки, содержащий восемь драконов с головами вниз, расположенных внутри рот У каждого из них есть бронзовый шар, и когда происходит землетрясение, один из драконов открывает пасть через механизм внутри устройства и роняет шар в пасть, и его подбирает маленькая фигурка в форма лягушки с открытой пастью, которая вызывает достаточно беспокойства, чтобы предупредить о только что произошедшем землетрясении, и можно определить направление землетрясения, наблюдая за пустой пастью дракона.

136 год нашей эры

В 136 году нашей эры китайский учёный Чок обновил прибор учёного Чжан Хэна, заменив столбики вязкой жидкости шариками, которые присутствовали в старом устройстве.Высота жидкости в столбиках указывает на силу землетрясения, а линия, соединяющая точки, полученные в результате максимума, указывает на движение в сторону землетрясения.

18-ый век

Итальянские учёные в XVIII веке предприняли множество попыток зафиксировать движения земли с помощью простой танцовщицы, наиболее выдающейся из которых был учитель философии Андреас Бина, который повесил танцовщицу на верху здания и приготовил под ней слой земли. Зафиксировать воздействие землетрясения на них, и посредством этого процесса танцор приблизительно записывает движение землетрясений во время их возникновения, поскольку он не может дать реальную запись землетрясения.

Девятнадцатый век

Поскольку город Комри на шотландской границе подвергся серии небольших землетрясений, в 1870 году нашей эры в Великобритании была построена обсерватория землетрясений, названная «Дом землетрясений». спроектированы таким образом, что позволяют им падать при возникновении землетрясения, но с помощью этой системы землетрясений не было зарегистрировано из-за ее низкой чувствительности к землетрясениям.

Джон Меллен (отец современной сейсмологии)

Ученого Джона Милна называют отцом современной сейсмологии. Из-за своего интереса к землетрясениям и способам их измерения в 1895 году нашей эры он основал сейсмическую обсерваторию на острове Уайт в Соединенном Королевстве, публиковал периодические публикации, связанные с сейсмической деятельностью, и управлял глобальной сетью сейсмометров. сейсмическая обсерватория, основанная Джоном Мелленом, стала Международным центром мониторинга землетрясений (по-английски: International. Seismological Center) и существует до сих пор, причем в тот период использовались сейсмометры на основе простого маятника; Чтобы зафиксировать относительное движение Земли, помимо возможности записывать ее временную историю на цилиндре с помощью ручки и бумаги, затем в процессе записи стали использовать световые лучи на фотобумаге, где слабые сигналы больших и очень далеких объектов землетрясения регистрируются в любой точке мира.

Шкала Вуда Андерсона и шкала Рихтера

В начале ХХ века при изучении локальных землетрясений в штате Калифорния американские учёные использовали чувствительный сейсмометр — прибор, включающий в себя блок и зеркало, подвешенные на тугой скрученной проволоке, позволяющий фотографировать изображения необходимо регистрировать слабые движения местных землетрясений.Этот инструмент известен как шкала Вуда-Андерсона (на английском языке: Вуд-Андерсон), и в 1935 году нашей эры учёный Чарльз Рихтер использовал сигналы, полученные по шкале Вуда-Андерсона, и подготовил Шкала для измерения силы землетрясения, которую он назвал шкалой Рихтера.

Сейсмометры

Сейсмометры используются для измерения силы и интенсивности землетрясения, и обе предыдущие концепции отличаются друг от друга, поскольку сила землетрясения указывает на количество энергии, исходящей из очага землетрясения, а интенсивность связана с наблюдением воздействие землетрясения на здания, людей и природные объекты.

Показатели силы

Сила землетрясения (англ. Magnitude) — это число, используемое для определения относительной силы землетрясения, и оно зависит от измерения максимального землетрясения на сейсмографе.Существует множество стандартов, которые специализируются на измерении силы землетрясения, наиболее важные и наиболее распространенными из них являются:

• Шкала локальных сил, также известная как шкала магнитуд Рихтера.
• Шкала магнитуд поверхностных волн.
• Шкала объемных волн.
• Шкала сейсмического момента.

Локальный измеритель мощности, измеритель мощности поверхностных волн и измеритель мощности объемных волн имеют ограниченные возможности регистрации землетрясений, поскольку они записывают данные в ограниченных масштабах и не могут измерить магнитуду сильных землетрясений. основан на концепции сейсмического момента и может использоваться всеми... Размеры сейсмических волн, но их трудно рассчитать по сравнению с другими типами показателей, а при измерении силы любого землетрясения необходимо использовать все типы показателей. записать примерно такое же значение.

Шкала сейсмической интенсивности

Шкала интенсивности землетрясения (на английском языке: Intensity) занимается изучением размера ущерба, причиненного землетрясением. Ущерб увеличивается по мере приближения к зоне очага землетрясения и уменьшается по мере удаления от нее. Среди наиболее важных показателей:

• Европейская макросейсмическая шкала.
• Американская шкала, или так называемая модифицированная шкала интенсивности Меркалли.
• Шкала сейсмической интенсивности Японского метеорологического агентства.

Землетрясения

Землетрясение (на английском языке: Earthquake) определяется как внезапное сотрясение земли в результате прохождения сейсмических волн через горные породы.Эти волны возникают в результате высвобождения энергии, запасенной в земной коре, что приводит к внезапному толканию горных пород друг против друга и, таким образом, скользят и обрушиваются.Землетрясения происходят на узких участках движения горных пород.Относительно друг друга они происходят вдоль геологических разломов, которые обычно лежат на границах тектонических плит, составляющих земную кору.

Виды сейсмических волн

Существует три основных типа сейсмических волн:

• P-волны: Это первичные волны.
• S-волны: Это вторичные волны.Они характеризуются тем, что не могут распространяться через воду и воздух.Они также характеризуются шириной своих волн по сравнению с Р-волнами, поэтому они более разрушительны.
• Поверхностные волны: (на английском языке: Surface Waves), они генерируются, когда источник землетрясения находится очень близко к поверхности Земли, и они распространяются непосредственно под поверхностью, а форма их волн по своей природе аналогична волне на воде. , и, несмотря на ее медленное движение по сравнению с S-волнами, она характеризуется широтой амплитуды волны.Поэтому это одна из самых разрушительных сейсмических волн, и существует два типа поверхностных волн:
  • Рэлей машет рукой: (по-английски: Rayleigh Waves), и движутся они в виде ряби, похожей по движению на водную рябь.
  • Волны любви: Волны Любви немного быстрее волн Рэлея и вызывают горизонтальный сдвиг Земли.

Иногда P-волны и S-волны вместе называются объемными волнами.

Землетрясения можно отслеживать с помощью станций мониторинга в сейсмографической сети, где каждая станция в сети измеряет движение земли в районах, в которых землетрясения должны быть зарегистрированы, путем измерения вибрации земли, возникающей в результате накопленной высвобождаемой энергии. за счет скольжения масс.Породы смещаются со своих мест, затем эта вибрация отталкивает соседние каменные блоки от земли, заставляя их вибрировать, и эта энергия передается от очага землетрясения (по-английски: гипоцентр) к соседним породам в виде волн.