เครื่องมือวัดแผ่นดินไหว เครื่องวัดแผ่นดินไหว

คำถามที่ 1. เปลือกโลกคืออะไร?

เปลือกโลกเป็นเปลือกแข็งชั้นนอก (เปลือกโลก) ของโลก ซึ่งเป็นส่วนบนของเปลือกโลก

คำถามที่ 2. มีประเภทใดบ้าง? เปลือกโลก?

เปลือกโลกทวีป ประกอบด้วยหลายชั้น ด้านบนเป็นชั้นหินตะกอน ความหนาของชั้นนี้สูงถึง 10-15 กม. ด้านล่างมีชั้นหินแกรนิตอยู่ หินที่ประกอบขึ้นมีคุณสมบัติทางกายภาพคล้ายคลึงกับหินแกรนิต ความหนาของชั้นนี้อยู่ระหว่าง 5 ถึง 15 กม. ด้านล่างชั้นหินแกรนิตเป็นชั้นหินบะซอลต์ที่ประกอบด้วยหินบะซอลต์และหิน คุณสมบัติทางกายภาพซึ่งมีลักษณะคล้ายหินบะซอลต์ ความหนาของชั้นนี้อยู่ระหว่าง 10 ถึง 35 กม.

เปลือกโลกมหาสมุทร แตกต่างจากเปลือกทวีปตรงที่ไม่มีชั้นหินแกรนิตหรือบางมาก ดังนั้นความหนาของเปลือกโลกมหาสมุทรจึงอยู่ที่ 6-15 กม. เท่านั้น

คำถามที่ 3. ประเภทของเปลือกโลกแตกต่างกันอย่างไร?

ประเภทของเปลือกโลกมีความหนาต่างกัน ความหนารวมของเปลือกโลกทวีปถึง 30-70 กม. ความหนาของเปลือกโลกมหาสมุทรอยู่ที่เพียง 6-15 กม.

คำถามที่ 4. เหตุใดเราจึงไม่สังเกตเห็นการเคลื่อนที่ส่วนใหญ่ของเปลือกโลก?

เนื่องจากเปลือกโลกเคลื่อนที่ช้ามาก และมีเพียงการเสียดสีระหว่างแผ่นเปลือกโลกเท่านั้นที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหว

คำถามที่ 5. เปลือกโลกแข็งเคลื่อนไปที่ไหนและอย่างไร?

แต่ละจุดของเปลือกโลกเคลื่อนตัว: ขึ้นหรือลง, เคลื่อนไปข้างหน้า, ถอยหลัง, ขวาหรือซ้ายสัมพันธ์กับจุดอื่นๆ การเคลื่อนไหวร่วมกันของพวกเขานำไปสู่ความจริงที่ว่าเปลือกโลกบางแห่งลุกขึ้นอย่างช้าๆหรือตกลงไปที่ไหนสักแห่ง

คำถามที่ 6. การเคลื่อนที่ประเภทใดที่เป็นลักษณะของเปลือกโลก?

การเคลื่อนที่ของเปลือกโลกอย่างช้าๆ หรือแบบฆราวาสคือการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งของพื้นผิวโลกด้วยความเร็วหลายเซนติเมตรต่อปี ซึ่งสัมพันธ์กับการกระทำของกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นในส่วนลึกของมัน

แผ่นดินไหวเกี่ยวข้องกับการแตกร้าวและการรบกวนในความสมบูรณ์ของหินในเปลือกโลก โซนที่เกิดแผ่นดินไหวเรียกว่าแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว และพื้นที่ที่อยู่บนพื้นผิวโลกเหนือแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวพอดีเรียกว่าศูนย์กลางของแผ่นดินไหว ที่ศูนย์กลางของแผ่นดินไหว การสั่นสะเทือนของเปลือกโลกมีความรุนแรงเป็นพิเศษ

คำถามที่ 7. วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกชื่ออะไร?

วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาแผ่นดินไหวเรียกว่า seismology ซึ่งมาจากคำว่า seismos ซึ่งแปลว่าการสั่นสะเทือน

คำถามที่ 8. เครื่องวัดแผ่นดินไหวคืออะไร?

แผ่นดินไหวทั้งหมดได้รับการบันทึกอย่างชัดเจนด้วยเครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนที่เรียกว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหว เครื่องวัดแผ่นดินไหวทำงานบนพื้นฐานของหลักการลูกตุ้ม: สำหรับการสั่นสะเทือนที่อ่อนแอที่สุด พื้นผิวโลกลูกตุ้มที่ละเอียดอ่อนจะตอบสนองอย่างแน่นอน ลูกตุ้มจะแกว่ง และการเคลื่อนไหวนี้จะเปิดใช้งานปากกา โดยทิ้งรอยไว้บนเทปกระดาษ ยิ่งแผ่นดินไหวรุนแรงขึ้น ลูกตุ้มก็จะยิ่งแกว่งมากขึ้น และรอยปากกาบนกระดาษก็จะยิ่งสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

คำถามที่ 9. แผ่นดินไหวเกิดจากอะไร?

โซนที่เกิดแผ่นดินไหวเรียกว่าแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว และพื้นที่ที่อยู่บนพื้นผิวโลกเหนือแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวพอดีเรียกว่าศูนย์กลางของแผ่นดินไหว

คำถามที่ 10 จุดศูนย์กลางของแผ่นดินไหวอยู่ที่ไหน?

พื้นที่ที่อยู่บนพื้นผิวโลกเหนือแหล่งกำเนิดคือศูนย์กลางของแผ่นดินไหว ที่ศูนย์กลางของแผ่นดินไหว การสั่นสะเทือนของเปลือกโลกมีความรุนแรงเป็นพิเศษ

คำถามที่ 11. ประเภทการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกแตกต่างกันอย่างไร?

เนื่องจากการเคลื่อนไหวทางโลกของเปลือกโลกเกิดขึ้นช้ามากและมองไม่เห็น และการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วของเปลือกโลก (แผ่นดินไหว) เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและมีผลกระทบที่ตามมาในการทำลายล้าง

คำถามที่ 12. จะตรวจพบการเคลื่อนไหวทางโลกของเปลือกโลกได้อย่างไร?

อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกบนพื้นผิวโลกสภาพพื้นดินสามารถถูกแทนที่ด้วยสภาพทะเล - และในทางกลับกัน ตัวอย่างเช่น คุณสามารถพบเปลือกหอยฟอสซิลของหอยได้บนที่ราบยุโรปตะวันออก นี่แสดงว่าเคยมีทะเลที่นั่น แต่ก้นสูงขึ้น และตอนนี้กลายเป็นที่ราบเชิงเขา

คำถามที่ 13. เหตุใดจึงเกิดแผ่นดินไหว?

แผ่นดินไหวเกี่ยวข้องกับการแตกร้าวและการรบกวนในความสมบูรณ์ของหินในเปลือกโลก แผ่นดินไหวส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบริเวณแนวแผ่นดินไหว ซึ่งใหญ่ที่สุดในแถบมหาสมุทรแปซิฟิก

คำถามที่ 14. หลักการทำงานของเครื่องวัดแผ่นดินไหวคืออะไร?

เครื่องวัดแผ่นดินไหวทำงานบนพื้นฐานของหลักการลูกตุ้ม: ลูกตุ้มที่ไวต่อความรู้สึกจะตอบสนองต่อการสั่นสะเทือนของพื้นผิวโลกอย่างแน่นอน แม้แต่การสั่นสะเทือนที่อ่อนแอที่สุด ลูกตุ้มจะแกว่ง และการเคลื่อนไหวนี้จะเปิดใช้งานปากกา โดยทิ้งรอยไว้บนเทปกระดาษ ยิ่งแผ่นดินไหวรุนแรงขึ้น ลูกตุ้มก็จะยิ่งแกว่งมากขึ้น และรอยปากกาบนกระดาษก็จะยิ่งสังเกตเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

คำถามที่ 15. หลักการใดที่ใช้ในการกำหนดความแรงของแผ่นดินไหว?

ความแรงของแผ่นดินไหววัดเป็นหน่วยจุด เพื่อจุดประสงค์นี้ จึงได้มีการพัฒนาระดับความแรงของแผ่นดินไหวแบบพิเศษ 12 จุด ความแรงของแผ่นดินไหวถูกกำหนดโดยผลที่ตามมาจากกระบวนการที่เป็นอันตรายนี้ซึ่งก็คือโดยการทำลายล้าง

คำถามที่ 16. เหตุใดภูเขาไฟจึงมักเกิดขึ้นที่ก้นมหาสมุทรหรือบนชายฝั่ง?

การเกิดขึ้นของภูเขาไฟมีความเกี่ยวข้องกับการปะทุของวัตถุจากเนื้อโลกถึงพื้นผิวโลก บ่อยครั้งสิ่งนี้มักเกิดขึ้นเมื่อเปลือกโลกบาง

คำถามที่ 17. ใช้แผนที่แอตลาสเพื่อพิจารณาว่าบริเวณใดที่ภูเขาไฟระเบิดเกิดขึ้นบ่อยกว่า: บนบกหรือบนพื้นมหาสมุทร

การปะทุส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ก้นมหาสมุทรและชายฝั่งมหาสมุทรบริเวณรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก เช่น ตามแนวชายฝั่งแปซิฟิก

อุปกรณ์สำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นผิวโลกระหว่างแผ่นดินไหวหรือการระเบิด

แอนิเมชั่น

คำอธิบาย

Seismographs (SF) ใช้ในการตรวจจับและบันทึกคลื่นแผ่นดินไหวทุกประเภท หลักการทำงานของ SF สมัยใหม่นั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของความเฉื่อย SF ใดๆ ประกอบด้วยเครื่องรับแผ่นดินไหวหรือเครื่องวัดแผ่นดินไหวและอุปกรณ์บันทึก (บันทึก) ส่วนหลักของ SF คือตัวแรงเฉื่อย - ภาระที่แขวนอยู่บนสปริงกับตัวยึดที่ยึดไว้กับตัวอย่างแน่นหนา (รูปที่ 1)

มุมมองทั่วไปของเครื่องวัดแผ่นดินไหวอย่างง่ายสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนในแนวตั้ง

ข้าว. 1

ตัว SF ถูกตรึงไว้ในหินแข็ง ดังนั้นจึงเริ่มเคลื่อนไหวในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว และเนื่องจากคุณสมบัติของความเฉื่อย น้ำหนักลูกตุ้มจึงล่าช้ากว่าการเคลื่อนที่ของพื้นดิน ในการรับบันทึกการสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว (คลื่นไหวสะเทือน) จะใช้ดรัมบันทึกที่มีเทปกระดาษหมุนด้วยความเร็วคงที่ ติดอยู่กับตัว SF และปากกาที่เชื่อมต่อกับลูกตุ้มถูกนำมาใช้ (ดูรูปที่ 1) เวกเตอร์การเคลื่อนที่ของพื้นผิวโลกถูกกำหนดโดยองค์ประกอบแนวนอนและแนวตั้ง ดังนั้น ระบบใดๆ สำหรับการสังเกตแผ่นดินไหวจึงประกอบด้วยเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอน (สำหรับการบันทึกการเคลื่อนตัวตามแกน X, Y) และแนวตั้ง (สำหรับการบันทึกการเคลื่อนตัวตามแกน Z)

สำหรับเครื่องวัดแผ่นดินไหว มักใช้ลูกตุ้มซึ่งจุดศูนย์กลางการแกว่งจะค่อนข้างนิ่งหรือช้ากว่าการเคลื่อนที่ของพื้นผิวโลกที่สั่นไหวและแกนแขวนลอยที่เกี่ยวข้อง ระดับการพักตัวของศูนย์กลางการสั่นของ geophone นั้นเป็นลักษณะการทำงานของมันและถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของช่วง T p ของการสั่นสะเทือนของดินต่อช่วง T ของการสั่นตามธรรมชาติของลูกตุ้มรับแผ่นดินไหว หาก T p ¤ T มีขนาดเล็ก ศูนย์กลางของการสวิงก็แทบจะไม่เคลื่อนไหว และการสั่นสะเทือนของพื้นดินจะเกิดขึ้นโดยไม่มีการบิดเบือน เมื่อ T p ¤ T ใกล้ 1 อาจเกิดการบิดเบือนเนื่องจากการสั่นพ้องได้ ที่ค่าขนาดใหญ่ของ T p ¤ T เมื่อการเคลื่อนที่ของดินช้ามากคุณสมบัติของความเฉื่อยจะไม่ปรากฏจุดศูนย์กลางของการแกว่งจะเคลื่อนที่เกือบจะเป็นหน่วยเดียวกับดินและ geophone หยุดบันทึกการสั่นสะเทือนของดิน เมื่อบันทึกการสั่นในการสำรวจแผ่นดินไหว คาบของการสั่นตามธรรมชาติจะอยู่ที่หนึ่งในร้อยหรือสิบของวินาที เมื่อบันทึกการสั่นจากแผ่นดินไหวในท้องถิ่น ระยะเวลาอาจอยู่ที่ประมาณ 1 วินาที และสำหรับแผ่นดินไหวที่อยู่ห่างออกไปหลายพันกิโลเมตร ควรอยู่ในช่วง 10 วินาที

หลักการทำงานของ SF สามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้ ให้ร่างมวล M แขวนอยู่บนสปริง โดยปลายอีกด้านและสเกลติดอยู่กับดิน เมื่อดินเคลื่อนขึ้นด้านบนด้วยปริมาณ Z ตามแนวแกน Z (การเคลื่อนที่ของการขนส่ง) มวล M จะล้าหลังเนื่องจากความเฉื่อย และเคลื่อนลงไปตามแกน Z ด้วยปริมาณ z (การเคลื่อนที่สัมพัทธ์) ซึ่งสร้างแรงดึงในสปริง - cz (c คือความแข็งของสปริง) แรงระหว่างการเคลื่อนที่นี้จะต้องสมดุลด้วยแรงเฉื่อยของการเคลื่อนที่แบบสัมบูรณ์:

M d 2 z¤ dt 2 = - cz,

โดยที่ z = Z - z

นี่ทำให้เราได้สมการ:

d 2 z ¤ dt 2 + cz ¤ M = d 2 Z ¤ dt 2 ,

วิธีแก้ปัญหานี้สัมพันธ์กับการกระจัดของดิน Z ที่แท้จริงกับค่า z ที่สังเกตได้

ลักษณะการกำหนดเวลา

เวลาเริ่มต้น (บันทึกเป็น -3 ถึง -1)

อายุการใช้งาน (บันทึก tc จาก -1 ถึง 3);

เวลาย่อยสลาย (log td จาก -3 ถึง -1)

เวลาของการพัฒนาที่เหมาะสมที่สุด (บันทึก tk จาก -1 ถึง 1)

แผนภาพ:

การใช้งานทางเทคนิคของเอฟเฟกต์

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอนรุ่น SGD

มุมมองทั่วไปของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอนประเภท SKGD แสดงไว้ในรูปที่ 1 2.

แผนผังของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอน SKGD

ข้าว. 2

การกำหนด:

2 - ระบบแม่เหล็ก;

3 - คอยล์คอนเวอร์เตอร์;

4 - แคลมป์ช่วงล่าง;

5 - สปริงกันสะเทือน

อุปกรณ์ประกอบด้วยลูกตุ้ม 1 ที่แขวนอยู่บนแคลมป์ 4 กับขาตั้งที่ติดตั้งอยู่บนฐานของอุปกรณ์ น้ำหนักรวมของลูกตุ้มประมาณ 2 กิโลกรัม ความยาวที่กำหนดคือประมาณ 50 ซม. แหนบมีความตึงเครียด ในกรอบที่ติดตั้งบนลูกตุ้มจะมีขดลวดเหนี่ยวนำแบบแบน 3 ซึ่งมีลวดทองแดงหุ้มฉนวนสามขดลวด ขดลวดหนึ่งทำหน้าที่บันทึกการเคลื่อนที่ของลูกตุ้มและเชื่อมต่อกับวงจรกัลวาโนมิเตอร์ ขดลวดที่สองใช้เพื่อปรับการลดทอนของเครื่องวัดแผ่นดินไหวและเชื่อมต่อกับความต้านทานการทำให้หมาด ๆ นอกจากนี้ยังมีขดลวดที่สามสำหรับจ่ายพัลส์ควบคุม (แบบเดียวกันสำหรับเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวตั้ง) แม่เหล็กถาวร 2 ติดอยู่กับฐานของอุปกรณ์ในช่องว่างอากาศซึ่งมีส่วนตรงกลางของขดลวด ระบบแม่เหล็กติดตั้งตัวแบ่งแม่เหล็กซึ่งประกอบด้วยแผ่นเหล็กอ่อนสองแผ่นซึ่งการเคลื่อนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรง สนามแม่เหล็กในช่องว่างอากาศของแม่เหล็ก และผลที่ตามมาคือการเปลี่ยนแปลงค่าคงที่การลดทอน

ที่ปลายลูกตุ้มจะมีลูกศรแบนซึ่งมีสเกลที่มีหน่วยเป็นมิลลิเมตรและเลนส์ขยายเพื่อดูสเกลและลูกศร สามารถอ่านตำแหน่งของลูกศรได้ในระดับความแม่นยำ 0.1 มม. ฐานลูกตุ้มประกอบด้วยสกรูสามตัว ทั้งสองด้านใช้เพื่อตั้งลูกตุ้มให้อยู่ในตำแหน่งศูนย์ สกรูชุดหน้าใช้เพื่อปรับคาบการสั่นตามธรรมชาติของลูกตุ้ม เพื่อป้องกันลูกตุ้มจากการรบกวนต่างๆ อุปกรณ์จึงถูกวางไว้ในกล่องโลหะป้องกัน

การใช้เอฟเฟ็กต์

SF ที่ใช้ในการบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นดินระหว่างแผ่นดินไหวหรือการระเบิด เป็นส่วนหนึ่งของสถานีแผ่นดินไหวทั้งแบบถาวรและแบบเคลื่อนที่ได้ การมีอยู่ของเครือข่ายสถานีแผ่นดินไหวทั่วโลกทำให้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ของแผ่นดินไหวเกือบทุกชนิดที่เกิดขึ้นในความแม่นยำสูงได้ ภูมิภาคต่างๆ โลกพร้อมทั้งศึกษาโครงสร้างภายในของโลกโดยพิจารณาจากลักษณะการแพร่กระจายของคลื่นแผ่นดินไหวประเภทต่างๆ ปัจจัยหลักของแผ่นดินไหวโดยหลักๆ แล้วได้แก่ พิกัดของจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว ความลึกโฟกัส ความรุนแรง ขนาด (ลักษณะเฉพาะของพลังงาน) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในการคำนวณพิกัดของเหตุการณ์แผ่นดินไหว จำเป็นต้องมีข้อมูลเวลามาถึงของคลื่นแผ่นดินไหวอย่างน้อย 3 สถานีแผ่นดินไหวที่อยู่ในระยะห่างที่เพียงพอจากกัน

หัวหน้าห้องปฏิบัติการ สถาบันแผ่นดินไหวฟิสิกส์โลก RAS

ศตวรรษที่ผ่านมาทำให้โลกค้นพบบี.บี. วิธีโกลิทซินกัลวาโนเมตริกในการสังเกตปรากฏการณ์แผ่นดินไหว ความคืบหน้าภายหลังในการวัดแผ่นดินไหวเกี่ยวข้องกับการค้นพบนี้ ผู้สืบทอดงานของ Golitsyn คือนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย D.P. Kirnos, ชาวอเมริกัน Wood-Andersen, Press-Ewing โรงเรียนวัดแผ่นดินไหวแห่งรัสเซียภายใต้ D.P. Kirnose มีความโดดเด่นด้วยการพัฒนาอุปกรณ์และวิธีการสนับสนุนทางมาตรวิทยาอย่างละเอียดสำหรับการสังเกตการณ์แผ่นดินไหว การบันทึกเหตุการณ์แผ่นดินไหวกลายเป็นสมบัติของวิทยาแผ่นดินไหวในการแก้ปัญหาไม่เพียงแต่จลนศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัญหาเชิงไดนามิกด้วย การใช้การพัฒนาเครื่องวัดแผ่นดินไหวอย่างต่อเนื่องตามธรรมชาติ วิธีการทางอิเล็กทรอนิกส์การได้รับข้อมูลจากมวลทดสอบของเครื่องวัดแผ่นดินไหว การใช้มันในออสซิลโลกราฟฟีและในวิธีการวัด การสะสม และการประมวลผลข้อมูลแผ่นดินไหวแบบดิจิทัล เครื่องวัดแผ่นดินไหวได้รับประโยชน์จากความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของศตวรรษที่ 20 มาโดยตลอด ในรัสเซียในช่วงทศวรรษที่ 70-80 เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการพัฒนาที่ครอบคลุมช่วงความถี่ตั้งแต่ความถี่ต่ำพิเศษ (อย่างเป็นทางการคือตั้งแต่ 0 Hz) ถึง 1,000 Hz

การแนะนำ

แผ่นดินไหว! สำหรับผู้ที่อาศัยอยู่ในเขตแผ่นดินไหวที่รุนแรง นี่ไม่ใช่วลีที่ว่างเปล่า ผู้คนใช้ชีวิตอย่างสงบสุขโดยลืมภัยพิบัติครั้งก่อน แต่ทันใดนั้นบ่อยครั้งที่สุดในเวลากลางคืนไอทีก็มา ในตอนแรกมีเพียงการกระแทก แม้กระทั่งการโยนคุณลงจากเตียง เสียงจานกระทบกัน เฟอร์นิเจอร์หล่นลงมา จากนั้นเสียงคำรามของเพดานที่พังทลาย กำแพงที่ไม่ถาวร ฝุ่น ความมืด เสียงครวญคราง เรื่องนี้เกิดขึ้นในปี 1948 ที่เมืองอาชกาบัต ประเทศได้เรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้มากในภายหลัง ร้อน. คืนนั้น พนักงานเกือบเปลือยเปล่าของสถาบันแผ่นดินไหววิทยาในเมืองอาชกาบัต กำลังเตรียมพูดในการประชุมของพรรครีพับลิกันเกี่ยวกับแผ่นดินไหว และกำลังเขียนรายงาน งานเริ่มประมาณบ่าย 2 โมง เขาสามารถกระโดดออกไปที่สนามได้ บนถนนท่ามกลางเมฆฝุ่นและค่ำคืนอันมืดมิดทางใต้ ไม่มีอะไรปรากฏให้เห็น ภรรยาของเขาซึ่งเป็นนักแผ่นดินไหววิทยาสามารถยืนอยู่ที่ทางเข้าประตู ซึ่งถูกปิดทันทีทั้งสองด้านด้วยเพดานที่ถล่มลงมา น้องสาวของเธอซึ่งนอนอยู่บนพื้นเนื่องจากความร้อน มีตู้เสื้อผ้าปกคลุมอยู่ ประตูที่เปิดออกได้เป็น "ที่พักพิง" ให้กับร่างกาย แต่ขาผมดันไปโดนด้านบนของตู้หนีบไว้

ในอาชกาบัต ผู้อยู่อาศัยหลายหมื่นคนเสียชีวิตเนื่องจากในเวลากลางคืนและไม่มีอาคารป้องกันแผ่นดินไหว (ฉันได้ยินมาว่ามีผู้เสียชีวิตถึง 50,000 คน ไม่ว่าในกรณีใดนั่นคือสิ่งที่ G.P. Gorshkov หัวหน้าภาควิชาธรณีวิทยาแบบไดนามิกแห่งรัฐมอสโก มหาวิทยาลัยกล่าว หมายเหตุ เอ็ด) รอดพ้นจากอาคารที่สถาปนิกผู้ออกแบบอาคารแห่งนี้ถูกตัดสินว่ามีค่าใช้จ่ายเกิน

ขณะนี้อยู่ในความทรงจำของมนุษยชาติ มีแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ทั้งในอดีตและปัจจุบันที่คร่าชีวิตมนุษย์หลายล้านคน ในบรรดาแผ่นดินไหวที่รุนแรงที่สุด เราสามารถแสดงรายการต่อไปนี้: ลิสบอน 1755, ญี่ปุ่น 1891, อัสสัม (อินเดีย) 1897, ซานฟรานซิสโก 1906, เมสซีนา (ซิซิลี-คาลิเบรีย) 1908, จีน 1920 และ 1976 (นานหลังจากอาชกาบัตในปี 1976 แผ่นดินไหวในจีนคร่าชีวิตผู้คนไป 250,000 ราย และแผ่นดินไหวในอินเดียเมื่อปีที่แล้วก็มีผู้เสียชีวิตอย่างน้อย 20,000 ราย เอ็ด) ญี่ปุ่น พ.ศ. 2466 ชิลี พ.ศ. 2503 อากาดีร์ (โมร็อกโก) พ.ศ. 2503 อลาสก้า พ.ศ. 2507 สปิตัก (อาร์เมเนีย) ) พ.ศ. 2531 หลังแผ่นดินไหวในอลาสก้า เบเนอฟฟ์ ผู้เชี่ยวชาญชาวอเมริกันด้านเครื่องวัดแผ่นดินไหว ได้รับบันทึกการสั่นสะเทือนของโลกเองว่าเป็นลูกบอลที่ถูกกระแทก ก่อนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังแผ่นดินไหวรุนแรง จะเกิดแผ่นดินไหวระดับอ่อนกว่าปกติ (อาฟเตอร์ช็อก) นับร้อยนับพันครั้ง การสังเกตด้วยเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่ละเอียดอ่อนทำให้สามารถแยกแยะพื้นที่ที่เกิดแรงกระแทกหลักและรับคำอธิบายเชิงพื้นที่ของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวได้

มีสองวิธีในการหลีกเลี่ยงการสูญเสียขนาดใหญ่จากแผ่นดินไหว: โครงสร้างป้องกันแผ่นดินไหวและการเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับแผ่นดินไหวที่อาจเกิดขึ้น แต่ทั้งสองวิธียังคงไม่ได้ผล โครงสร้างป้องกันแผ่นดินไหวอาจไม่เพียงพอต่อแรงสั่นสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหวเสมอไป มีกรณีแปลกๆ ของความล้มเหลวของคอนกรีตเสริมเหล็กโดยไม่ทราบสาเหตุ เช่น ในเมืองโกเบ ประเทศญี่ปุ่น โครงสร้างของคอนกรีตได้รับความเสียหายมากจนคอนกรีตแตกสลายเป็นฝุ่นที่แอนติโนดของคลื่นนิ่ง การหมุนของอาคารเกิดขึ้น ดังที่สังเกตได้ในสปิทัก เลนินากัน และโรมาเนีย

แผ่นดินไหวจะมาพร้อมกับปรากฏการณ์อื่นๆ เรืองแสงในบรรยากาศรบกวนการสื่อสารทางวิทยุไม่น้อย ปรากฏการณ์อันเลวร้ายคลื่นสึนามิ คลื่นทะเลซึ่งบางครั้งอาจเกิดขึ้นหากจุดศูนย์กลาง (จุดรวม) ของแผ่นดินไหวเกิดขึ้นในร่องลึกใต้ทะเลของมหาสมุทรโลก (ไม่ใช่แผ่นดินไหวทั้งหมดที่เกิดขึ้นบนเนินเขาของร่องลึกใต้ทะเลลึกจะถือเป็นสึนามิ แต่อย่างหลังตรวจพบได้ การใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวโดยใช้ คุณสมบัติลักษณะการกระจัดในโฟกัส) เรื่องนี้เกิดขึ้นในลิสบอน อลาสกา และอินโดนีเซีย สิ่งเหล่านี้เป็นอันตรายอย่างยิ่งเพราะคลื่นปรากฏขึ้นเกือบจะทันทีบนชายฝั่งหรือบนเกาะ ตัวอย่าง - หมู่เกาะฮาวาย คลื่นจากแผ่นดินไหวคัมชัตกา พ.ศ. 2495 เกิดขึ้นอย่างไม่คาดคิดหลังผ่านไป 22 ชั่วโมง คลื่นสึนามิไม่สามารถมองเห็นได้ในทะเลเปิด แต่เมื่อขึ้นฝั่ง คลื่นจะมีหน้าผาสูงชัน ความเร็วของคลื่นลดลงและเกิดคลื่นน้ำขึ้น ซึ่งบางครั้งอาจสูงถึง 30 เมตร ขึ้นอยู่กับความแรงของคลื่น แผ่นดินไหวและภูมิประเทศชายฝั่ง ถูกคลื่นซัดไปจนหมดสิ้น ปลายฤดูใบไม้ร่วงพ.ศ. 2495 เมือง Severo-Kurilsk ซึ่งตั้งอยู่ริมชายฝั่งช่องแคบระหว่างเกาะ ปารามูชีร์และคุณพ่อ ฉันทำเสียงดัง แรงกระแทกของคลื่นและการเคลื่อนที่ย้อนกลับนั้นรุนแรงมากจนรถถังที่อยู่ในท่าเรือถูกพัดพาออกไปและหายไป "ในทิศทางที่ไม่รู้จัก" ผู้เห็นเหตุการณ์กล่าวว่าเขาตื่นขึ้นจากแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหวรุนแรงและไม่สามารถหลับได้อย่างรวดเร็ว ทันใดนั้นเขาก็ได้ยินเสียงฮัมความถี่ต่ำดังมาจากท่าเรือ เมื่อมองออกไปนอกหน้าต่างและไม่คิดแม้แต่วินาทีเดียวเกี่ยวกับสิ่งที่เขาสวมอยู่ เขาก็กระโดดออกไปในหิมะแล้ววิ่งขึ้นไปบนเนินเขา เพื่อจัดการให้เร็วกว่าคลื่นที่ซัดเข้ามา

แผนที่ด้านล่างแสดงแถบเปลือกโลกแปซิฟิกที่มีแผ่นดินไหวมากที่สุด จุดเหล่านี้แสดงจุดศูนย์กลางของแผ่นดินไหวรุนแรงในช่วงศตวรรษที่ 20 เท่านั้น แผนที่ให้แนวคิดเกี่ยวกับชีวิตที่กระฉับกระเฉงของโลกของเรา และข้อมูลของมันบอกได้มากมายเกี่ยวกับสาเหตุที่เป็นไปได้ของแผ่นดินไหวโดยทั่วไป มีสมมติฐานมากมายเกี่ยวกับสาเหตุของการแปรสัณฐานบนพื้นผิวโลก แต่ยังไม่มีทฤษฎีเปลือกโลกที่เชื่อถือได้ซึ่งกำหนดทฤษฎีของปรากฏการณ์ได้อย่างไม่คลุมเครือ

เครื่องวัดแผ่นดินไหวใช้ทำอะไร?

ประการแรก เพื่อศึกษาปรากฏการณ์นี้เอง จำเป็นต้องกำหนดความแรงของแผ่นดินไหว สถานที่เกิด และความถี่ของการเกิดปรากฏการณ์เหล่านี้ในสถานที่ที่กำหนดและสถานที่เด่นๆ ที่เกิดแผ่นดินไหวโดยเครื่องมือ การสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นที่เกิดจากแผ่นดินไหว เช่น ลำแสงจากสปอตไลท์ สามารถให้ความสว่างในรายละเอียดของโครงสร้างโลกได้

คลื่นสี่ประเภทหลักที่ตื่นเต้น: ตามยาวและมี ความเร็วสูงสุดการแพร่กระจายและการมาถึงผู้สังเกตก่อนจากนั้นจึงเกิดการแกว่งตามขวางและคลื่นที่ช้าที่สุด - คลื่นพื้นผิวที่มีการแกว่งเป็นวงรีในระนาบแนวตั้ง (Rayleigh) และในระนาบแนวนอน (Love) ในทิศทางของการแพร่กระจาย ความแตกต่างในเวลาที่คลื่นมาถึงครั้งแรกใช้เพื่อกำหนดระยะทางถึงจุดศูนย์กลาง ตำแหน่งของจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว และเพื่อกำหนดโครงสร้างภายในของโลกและตำแหน่งของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว ด้วยการบันทึกคลื่นแผ่นดินไหวที่ผ่านแกนกลางของโลก ทำให้สามารถระบุโครงสร้างของมันได้ แกนชั้นนอกมีสถานะเป็นของเหลว มีเพียงคลื่นตามยาวเท่านั้นที่แพร่กระจายในของเหลว แกนชั้นในที่เป็นของแข็งถูกตรวจพบโดยใช้คลื่นตามขวาง ซึ่งถูกกระตุ้นโดยคลื่นตามยาวที่กระทบส่วนต่อประสานระหว่างของเหลวและของแข็ง จากรูปแบบของการแกว่งที่บันทึกไว้และประเภทของคลื่น จากเวลาที่คลื่นไหวสะเทือนมาถึงโดยเครื่องวัดแผ่นดินไหวบนพื้นผิวโลก ทำให้สามารถกำหนดขนาดของส่วนประกอบที่เป็นส่วนประกอบของแกนกลางและความหนาแน่นได้

ปัญหาอื่นๆ กำลังได้รับการแก้ไขเพื่อกำหนดพลังงานและแผ่นดินไหว (ขนาดตามมาตราริกเตอร์ ขนาดเป็นศูนย์สอดคล้องกับพลังงานและ 10 (+5) จูล ขนาดสูงสุดที่สังเกตได้สอดคล้องกับพลังงานและ 10 (+20-+21) J) องค์ประกอบสเปกตรัมในการแก้ปัญหาการสร้างเสถียรภาพแผ่นดินไหว การตรวจจับและติดตามการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ใต้ดิน การติดตามแผ่นดินไหว และการปิดฉุกเฉินดังกล่าว วัตถุอันตรายเช่นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ การขนส่งทางรถไฟ และแม้แต่ลิฟต์ในอาคารสูง การควบคุมโครงสร้างไฮดรอลิก บทบาทของเครื่องมือวัดแผ่นดินไหวในการสำรวจแร่ธาตุเกี่ยวกับแผ่นดินไหวและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการค้นหา "แหล่งกักเก็บ" น้ำมันถือเป็นสิ่งล้ำค่า นอกจากนี้ยังใช้ในการสืบสวนสาเหตุการเสียชีวิตของ Kursk ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือเหล่านี้จึงกำหนดเวลาและพลังของการระเบิดครั้งแรกและครั้งที่สอง

เครื่องมือวัดแผ่นดินไหวทางกล

หลักการทำงานของเซ็นเซอร์แผ่นดินไหว - เครื่องวัดแผ่นดินไหว - สร้างระบบเครื่องวัดแผ่นดินไหวซึ่งรวมถึงหน่วยดังกล่าว - เครื่องวัดแผ่นดินไหวตัวแปลงสัญญาณทางกลเป็นแรงดันไฟฟ้าและเครื่องบันทึก - อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขึ้นอยู่กับกฎข้อที่หนึ่งและสามของนิวตันทันที - คุณสมบัติของมวลต่อความเฉื่อยและแรงโน้มถ่วง องค์ประกอบหลักของเครื่องวัดแผ่นดินไหวคือมวลซึ่งมีสารแขวนลอยบางชนิดอยู่ที่ฐานของอุปกรณ์ ตามหลักการแล้ว มวลไม่ควรมีการเชื่อมต่อทางกลไกหรือแม่เหล็กไฟฟ้ากับร่างกาย แค่แขวนอยู่ในอวกาศ! อย่างไรก็ตาม ยังเป็นไปไม่ได้ภายใต้เงื่อนไขแรงโน้มถ่วงของโลก มีเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวตั้งและแนวนอน ประการแรก มวลสามารถเคลื่อนที่ได้ในระนาบแนวตั้งเท่านั้น และมักจะถูกสปริงแขวนไว้เพื่อต้านแรงโน้มถ่วงจากโลก ในเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอน มวลมีระดับความเป็นอิสระเฉพาะในระนาบแนวนอนเท่านั้น ตำแหน่งสมดุลของมวลจะถูกรักษาไว้ทั้งด้วยความช่วยเหลือของสปริงกันสะเทือนที่อ่อนแอกว่ามาก (โดยปกติจะเป็นแผ่นแบน) และให้ความสนใจเป็นพิเศษกับแรงโน้มถ่วงของโลกที่คืนสภาพซึ่งอ่อนลงอย่างมากจากปฏิกิริยาของสิ่งที่เกือบจะอยู่ในแนวตั้ง แกนของระบบกันสะเทือนและทำหน้าที่ในระนาบเกือบแนวนอนของการเคลื่อนที่ของมวล

อุปกรณ์บันทึกแผ่นดินไหวที่เก่าแก่ที่สุดถูกค้นพบและบูรณะในประเทศจีน [Savarensky E.F., Kirnos D.P., 1955] อุปกรณ์ดังกล่าวไม่มีวิธีการบันทึก แต่เพียงช่วยระบุความแรงของแผ่นดินไหวและทิศทางไปยังจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวเท่านั้น เครื่องมือดังกล่าวเรียกว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหว เครื่องตรวจคลื่นไหวสะเทือนแบบจีนโบราณมีอายุย้อนกลับไปถึงปี ค.ศ. 123 และเป็นงานศิลปะและวิศวกรรม ภายในเรือที่ออกแบบอย่างมีศิลปะนั้นมีลูกตุ้มที่ไร้สติอยู่ มวลของลูกตุ้มดังกล่าวตั้งอยู่ด้านบน องค์ประกอบยืดหยุ่นซึ่งรองรับลูกตุ้มในแนวตั้ง ปากของมังกรซึ่งมีลูกบอลโลหะวางอยู่ในภาชนะตามแนวราบ ในระหว่างเกิดแผ่นดินไหวรุนแรง ลูกตุ้มได้กระแทกลูกบอลและพวกมันก็ตกลงไปในภาชนะขนาดเล็กที่มีรูปร่างคล้ายกบโดยอ้าปากค้าง โดยธรรมชาติแล้ว จังหวะสูงสุดของลูกตุ้มเกิดขึ้นตามแนวราบของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว จากลูกบอลที่พบในกบสามารถระบุได้ว่าคลื่นแผ่นดินไหวมาจากไหน เครื่องมือดังกล่าวเรียกว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหว ปัจจุบันยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยให้ข้อมูลที่มีคุณค่าเกี่ยวกับแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในพื้นที่ขนาดใหญ่ ในแคลิฟอร์เนีย (สหรัฐอเมริกา) มีกล้องตรวจวัดคลื่นไหวสะเทือนหลายพันเครื่องบันทึกด้วยลูกตุ้มไม่คงที่บนกระจกทรงกลมที่เคลือบด้วยเขม่า โดยปกติแล้วจะมองเห็นภาพที่ซับซ้อนของการเคลื่อนไหวของปลายลูกตุ้มบนกระจกซึ่งสามารถแยกแยะการสั่นสะเทือนได้ คลื่นตามยาวบ่งบอกถึงทิศทางการระบาด และแอมพลิจูดสูงสุดของวิถีการบันทึกทำให้ทราบถึงความแรงของแผ่นดินไหว คาบการสั่นของลูกตุ้มและการหน่วงของลูกตุ้มถูกกำหนดในลักษณะที่จำลองพฤติกรรมของอาคารทั่วไป และเพื่อประเมินความรุนแรงของแผ่นดินไหว ความรุนแรงของแผ่นดินไหวถูกกำหนดโดยลักษณะภายนอกของผลกระทบของแรงสั่นสะเทือนต่อมนุษย์ สัตว์ ต้นไม้ อาคารทั่วไป เฟอร์นิเจอร์ จาน ฯลฯ มีระดับการให้คะแนนที่แตกต่างกัน สื่อใช้ "คะแนนมาตราริกเตอร์" คำจำกัดความนี้มีไว้สำหรับคนทั่วไปและไม่สอดคล้องกับคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ คำที่ถูกต้องคือขนาดของแผ่นดินไหวตามมาตราริกเตอร์ โดยพิจารณาจากการวัดด้วยเครื่องมือโดยใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหว และโดยทั่วไปจะระบุลอการิทึมของความเร็วการบันทึกสูงสุดที่เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว ค่านี้จะแสดงพลังงานที่ปล่อยออกมาของการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นที่แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวตามอัตภาพ

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบเดียวกันนี้ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2391 โดย Cacciatore ของอิตาลี ซึ่งลูกตุ้มและลูกบอลถูกแทนที่ด้วยปรอท เมื่อพื้นดินสั่นสะเทือน ปรอทก็ถูกเทลงในภาชนะที่อยู่เท่าๆ กันตามแนวราบ ในรัสเซียมีการใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวโดย S.V. Medvedev ส่วนในอาร์เมเนียมีการพัฒนาเครื่องวัดแผ่นดินไหว AIS โดย A.G. Nazarov ซึ่งใช้ลูกตุ้มหลายอันที่มีความถี่ต่างกัน พวกมันทำให้สามารถรับสเปกตรัมการสั่นสะเทือนโดยประมาณได้ เช่น การพึ่งพาแอมพลิจูดการบันทึกกับความถี่การสั่นสะเทือนระหว่างเกิดแผ่นดินไหว นี่เป็นข้อมูลที่มีค่าสำหรับนักออกแบบอาคารป้องกันแผ่นดินไหว

เครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกที่มี ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2422 ในประเทศญี่ปุ่นโดย Ewing น้ำหนักของลูกตุ้มคือวงแหวนเหล็กหล่อหนัก 25 กก. แขวนอยู่บนลวดเหล็ก ความยาวรวมของลูกตุ้มเกือบ 7 เมตร เนื่องจากความยาว จึงได้โมเมนต์ความเฉื่อย 1,156 กิโลกรัมּ ม 2. การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของลูกตุ้มและพื้นดินถูกบันทึกไว้บนกระจกรมควันที่หมุนรอบแกนตั้ง โมเมนต์ความเฉื่อยขนาดใหญ่ช่วยลดอิทธิพลของแรงเสียดทานระหว่างปลายลูกตุ้มกับกระจก ในปี พ.ศ. 2432 นักแผ่นดินไหววิทยาชาวญี่ปุ่นได้ตีพิมพ์คำอธิบายของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอน ซึ่งทำหน้าที่เป็นต้นแบบสำหรับเครื่องวัดแผ่นดินไหวจำนวนมาก เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่คล้ายกันนี้ผลิตขึ้นในประเทศเยอรมนีในปี พ.ศ. 2445-2458 เมื่อสร้างเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางกล ปัญหาการเพิ่มความไวสามารถแก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของคันโยกขยายของอาร์คิมิดีสเท่านั้น แรงเสียดทานเมื่อบันทึกการสั่นถูกเอาชนะโดยมวลมหาศาลของลูกตุ้ม ดังนั้น เครื่องวัดแผ่นดินไหวของวิเชิร์ตจึงมีลูกตุ้มที่มีมวล 1,000 กิโลกรัม ในกรณีนี้ เพิ่มขึ้นเพียง 200 เท่านั้นในช่วงเวลาของการสั่นที่บันทึกไว้ซึ่งไม่สูงกว่าคาบธรรมชาติของลูกตุ้ม 12 วินาที เครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวตั้ง Wichert มีมวลมากที่สุด น้ำหนักของลูกตุ้มอยู่ที่ 1,300 กิโลกรัม แขวนอยู่บนสปริงเกลียวอันทรงพลังขนาด 8 มม. ลวดเหล็ก. ความไวอยู่ที่ 200 สำหรับช่วงคลื่นแผ่นดินไหวไม่เกิน 5 วินาที Wichert เป็นนักประดิษฐ์และผู้ออกแบบเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางกลผู้ยิ่งใหญ่ และได้สร้างเครื่องมืออันชาญฉลาดที่แตกต่างและชาญฉลาดหลายอย่าง การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของมวลเฉื่อยของลูกตุ้มและพื้นดินถูกบันทึกไว้บนกระดาษรมควัน หมุนด้วยเทปต่อเนื่องโดยกลไกนาฬิกา

เครื่องวัดแผ่นดินไหวด้วยการบันทึกกัลวาโนเมตริก

การปฏิวัติเทคโนโลยีการวัดแผ่นดินไหวเกิดขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้ชาญฉลาดในสาขาทัศนศาสตร์และคณิตศาสตร์ Prince B.B. Golitsyn เขาคิดค้นวิธีการบันทึกแผ่นดินไหวแบบกัลวาโนเมตริก รัสเซียเป็นผู้บุกเบิกโลกแห่งเครื่องวัดแผ่นดินไหวด้วยการบันทึกกระแสไฟฟ้า นับเป็นครั้งแรกในโลกที่เขาพัฒนาทฤษฎีเครื่องวัดแผ่นดินไหวในปี 1902 สร้างเครื่องวัดแผ่นดินไหว และจัดตั้งสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวแห่งแรกที่มีการติดตั้งเครื่องมือใหม่ๆ เยอรมนีมีประสบการณ์ในการผลิตเครื่องวัดแผ่นดินไหวและมีการผลิตเครื่องวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกของ Golitsyn ที่นั่น อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์บันทึกเสียงได้รับการออกแบบและผลิตในโรงงาน สถาบันการศึกษารัสเซียวิทยาศาสตร์ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก และจนถึงทุกวันนี้อุปกรณ์นี้มีคุณสมบัติเฉพาะทั้งหมดของเครื่องบันทึกเครื่องแรก ดรัมซึ่งยึดกระดาษภาพถ่ายยาวเกือบ 1 ม. และกว้าง 28 ซม. ไว้ถูกกำหนดให้เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนโดยมีการกระจัดในแต่ละรอบตามระยะทางที่เลือกและเปลี่ยนแปลงตามงานสังเกตตามแนวแกนของดรัม การแยกเครื่องวัดแผ่นดินไหวและวิธีการบันทึกการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์ของมวลเฉื่อยของอุปกรณ์มีความก้าวหน้าและประสบความสำเร็จมากจนเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบเดียวกันนี้ได้รับการยอมรับทั่วโลกมานานหลายทศวรรษต่อจากนี้ B.B. Golitsyn เน้นย้ำข้อดีของวิธีการลงทะเบียนใหม่ดังต่อไปนี้

1. ความสามารถในการรับมากขึ้นในช่วงเวลาเหล่านั้นด้วยเคล็ดลับง่ายๆ ความไว .

2. ดำเนินการลงทะเบียนเมื่อวันที่ ระยะทางจากตำแหน่งที่ติดตั้งเครื่องวัดแผ่นดินไหว สถานที่ห่างไกล สถานที่แห้ง และการเข้าถึงบันทึกแผ่นดินไหวเพื่อการประมวลผลเพิ่มเติมได้เพิ่มคุณภาพใหม่ให้กับกระบวนการสังเกตแผ่นดินไหวและกำจัดอิทธิพลที่ไม่พึงประสงค์ต่อเครื่องวัดแผ่นดินไหวจากเจ้าหน้าที่สถานีแผ่นดินไหว

3. ความเป็นอิสระของคุณภาพการบันทึกจาก ดริฟท์เครื่องวัดแผ่นดินไหวเป็นศูนย์

ข้อได้เปรียบหลักเหล่านี้กำหนดการพัฒนาและการใช้งานการบันทึกกัลวาโนเมตริกทั่วโลกมานานหลายทศวรรษ

น้ำหนักของลูกตุ้มไม่ได้มีบทบาทเหมือนในเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางกลอีกต่อไป มีเพียงปรากฏการณ์เดียวเท่านั้นที่ต้องคำนึงถึง - ปฏิกิริยาแมกนีโตอิเล็กทริกของกรอบกัลวาโนมิเตอร์ที่อยู่ในช่องว่างอากาศ แม่เหล็กถาวรลงบนลูกตุ้มของเครื่องวัดแผ่นดินไหว ตามกฎแล้ว ปฏิกิริยานี้ช่วยลดการหน่วงของลูกตุ้ม ซึ่งนำไปสู่การกระตุ้นของการสั่นตามธรรมชาติที่มากเกินไป ซึ่งทำให้รูปแบบคลื่นของคลื่นที่บันทึกไว้ผิดเพี้ยนไปจากแผ่นดินไหว ดังนั้น B.B. Golitsyn จึงใช้มวลลูกตุ้มประมาณ 20 กิโลกรัม เพื่อละเลยปฏิกิริยาย้อนกลับของกัลวาโนมิเตอร์กับเครื่องวัดแผ่นดินไหว

แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในปี 1948 ในเมืองอาชกาบัตได้กระตุ้นการระดมทุนสำหรับการขยายเครือข่ายสังเกตการณ์แผ่นดินไหวในสหภาพโซเวียต เพื่อจัดเตรียมสถานีแผ่นดินไหวทั้งเก่าและใหม่ ศาสตราจารย์ D. P. Kirnos ร่วมกับวิศวกร V. N. Solovyov พัฒนาเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบกัลวาโนเมตริก ประเภททั่วไป SGK และ SVK พร้อมด้วยกัลวาโนมิเตอร์ GK-VI งานเริ่มต้นภายในกำแพงของสถาบันแผ่นดินไหวแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียตและการประชุมเชิงปฏิบัติการเกี่ยวกับเครื่องมือ อุปกรณ์ของ Kirnos มีความโดดเด่นด้วยการอธิบายรายละเอียดทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคอย่างรอบคอบ เทคนิคการสอบเทียบและการทำงานได้รับการพัฒนาให้สมบูรณ์แบบ ซึ่งรับประกันความแม่นยำสูง (ประมาณ 5%) ของการตอบสนองแอมพลิจูดและความถี่เฟส (AFC) เมื่อบันทึกเหตุการณ์ วิธีนี้ช่วยให้นักแผ่นดินไหววิทยาสามารถตั้งท่าและแก้ปัญหาได้ไม่เพียงแต่จลนศาสตร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัญหาแบบไดนามิกเมื่อตีความบันทึกด้วย นี่คือสิ่งที่โรงเรียนของ D.P.Kirnos แตกต่างไปในทางที่ดี โรงเรียนอเมริกันเครื่องมือที่คล้ายกัน D.P. Kirnos ปรับปรุงทฤษฎีของเครื่องวัดแผ่นดินไหวด้วยการบันทึกกัลวาโนเมตริกโดยการนำค่าสัมประสิทธิ์การควบแน่นระหว่างเครื่องวัดแผ่นดินไหวและกัลวาโนมิเตอร์ ซึ่งทำให้สามารถสร้างการตอบสนองความถี่แอมพลิจูดของเครื่องวัดแผ่นดินไหวเพื่อบันทึกการกระจัดของพื้นดิน โดยเริ่มแรกในย่านความถี่ 0.08 - 5 Hz และ จากนั้นในย่านความถี่ 0.05 - 10 Hz โดยใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวชนิด SKD ที่พัฒนาขึ้นใหม่ ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการแนะนำการตอบสนองความถี่บรอดแบนด์ในการวัดแผ่นดินไหว

เครื่องวัดแผ่นดินไหวทางกลของรัสเซีย

หลังจากภัยพิบัติใน Severo-Kurilsk รัฐบาลได้ออกพระราชกฤษฎีกาเกี่ยวกับการจัดตั้งบริการเตือนภัยสึนามิใน Kamchatka, Sakhalin และหมู่เกาะ Kuril การดำเนินการตามมติดังกล่าวได้รับความไว้วางใจจาก Academy of Sciences, USSR Hydrometeorological Service และกระทรวงการสื่อสาร ในปีพ.ศ. 2502 ได้มีการส่งคณะกรรมาธิการไปยังภูมิภาคที่ระบุเพื่อชี้แจงสถานการณ์ในพื้นที่ Petropavlovsk Kamchatsky, Severo-Kurilsk, Yuzhno-Kurilsk, Sakhalin วิธีการขนส่ง - เครื่องบิน LI-2 (เดิมชื่อดักลาส) เรือกลไฟที่ยกขึ้นจากก้นทะเลและเรือที่ได้รับการบูรณะ เที่ยวบินแรกกำหนดไว้เวลา 06.00 น. คณะกรรมาธิการไปถึงสนามบิน Halatyrka (Petropavlovsk-Kamchatsky) ตรงเวลา แต่เครื่องบินออกเร็วกว่านี้ - ท้องฟ้าเหนือชุมชูเปิดออก สองสามชั่วโมงต่อมา พบสินค้า LI-2 และมีการลงจอดอย่างปลอดภัยบนแถบฐานซึ่งมีสนามบินใต้ดินที่สร้างโดยชาวญี่ปุ่น ชุมชูเป็นเกาะทางเหนือสุดในสันเขาคูริล เฉพาะทางตะวันตกเฉียงเหนือเท่านั้นที่กรวยที่สวยงามของภูเขาไฟแอดิเลดโผล่ขึ้นมาจากน่านน้ำของทะเลโอค็อตสค์ เกาะนี้ดูแบนราบไปเลย ราวกับแพนเค้กหนาๆ ท่ามกลางน้ำทะเล บนเกาะจะมีเจ้าหน้าที่รักษาชายแดนเป็นหลัก คณะกรรมการมาถึงท่าเรือตะวันตกเฉียงใต้ เรือของกองทัพเรือกำลังรออยู่ที่นั่นซึ่งแล่นด้วยความเร็วสูงไปยังท่าเรือ Severo-Kurilsk มีผู้โดยสารหลายคนบนดาดฟ้า นอกเหนือจากค่าคอมมิชชัน บนเรือมีกะลาสีเรือและเด็กผู้หญิงคุยกันอย่างกระตือรือร้น เรือแล่นเข้าสู่น่านน้ำของท่าเรือด้วยความเร็วสูงสุด ผู้ถือหางเสือเรือใช้โทรเลขมือส่งสัญญาณไปที่ห้องเครื่อง: "Ding-ding" และ "Ding-ding" - ไม่มีผล! ทันใดนั้นกะลาสีที่อยู่ด้านข้างก็บินหัวฟาดส้นเท้า สายไปหน่อย เรือชนราวไม้ข้างเรือใบค่อนข้างแรง ชิปบินคนเกือบล้ม พวกกะลาสีก็จอดเรืออย่างเงียบๆ โดยไม่มีอารมณ์ใดๆ นี่คือลักษณะเฉพาะของการบริการในฟาร์อีสท์

มีทุกอย่างในการเดินทาง: ฝนตกปรอยๆ หยดที่บินเกือบขนานกับพื้นดิน ไม้ไผ่ขนาดเล็กและแข็ง - ที่อยู่อาศัยของหมี และ "ถุงเชือก" ขนาดใหญ่ที่ผู้โดยสารบรรทุก (ผู้หญิงและเด็กในนั้น) ตรงกลาง) และยกขึ้นด้วยเครื่องกว้านไอน้ำบนดาดฟ้าเรือที่ได้รับการบูรณะเนื่องจากคลื่นพายุขนาดใหญ่และรถบรรทุก GAZ-51 ในตัวเปิดซึ่งคณะกรรมาธิการข้ามเกาะ Kunashir จากมหาสมุทรแปซิฟิกไปยังชายฝั่ง Okhotsk และซึ่งครึ่งทางในแอ่งน้ำขนาดใหญ่หันกลับมาหลายครั้ง - ล้อหน้าใช้กาวอันหนึ่ง ล้อหลังในอีกอันหนึ่ง - จนกระทั่งถึงตอนนั้น จนกระทั่งร่องได้รับการแก้ไขด้วยพลั่วธรรมดาและแนวคลื่นที่ทางเข้าการวางไข่ ลำธารที่มีแถบไข่ปลาแซลมอนสีแดงต่อเนื่องกัน

คณะกรรมาธิการพบว่าขณะนี้เครื่องมือวัดแผ่นดินไหวเพียงชนิดเดียวที่สามารถตอบสนองภารกิจบริการเตือนภัยสึนามิได้ อาจเป็นได้เพียงเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบกลไกที่มีการบันทึกลงบนกระดาษเขม่า เครื่องวัดแผ่นดินไหวได้รับการพัฒนาในห้องปฏิบัติการแผ่นดินไหวของสถาบันฟิสิกส์โลกของ Academy of Sciences เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่มีกำลังขยายต่ำ 7 และเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่มีกำลังขยาย 42 ได้รับการจัดเตรียมไว้เพื่อติดตั้งสถานีสึนามิที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ กลองที่เต็มไปด้วยกระดาษรมควันถูกขับเคลื่อนโดยกลไกนาฬิกาสปริง มวลของเครื่องวัดแผ่นดินไหวด้วยกำลังขยาย 42 ถูกรวบรวมจากแผ่นเหล็กและมีน้ำหนัก 100 กิโลกรัม นี่เป็นการสิ้นสุดยุคของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบกลไก

การประชุมของรัฐสภาของ Academy of Sciences จัดขึ้นเพื่อดำเนินการตามมติของรัฐบาล ประธานนักวิชาการ Nesmeyanov ที่มีใบหน้าสีแทนขนาดใหญ่สง่างาม Topchiev นักวิชาการและเลขาธิการตัวเตี้ยซึ่งเป็นสมาชิกของรัฐสภา นักแผ่นดินไหววิทยาชื่อดัง E.F. Savarensky รายงาน โดยแสดงภาพถ่ายเต็มตัวของเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางกล [Kirnos D.P., Rykov A.V., 1961] นักวิชาการ Artsimovich เข้าร่วมในการอภิปราย: “ปัญหาสึนามิสามารถแก้ไขได้ง่ายด้วยการเคลื่อนย้ายวัตถุทั้งหมดบนชายฝั่งให้สูงกว่า 30 เมตร!” . สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ในเชิงเศรษฐกิจ และปัญหาของหน่วยต่างๆ ของกองเรือแปซิฟิกยังไม่ได้รับการแก้ไข

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ยุคของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์เริ่มต้นขึ้น ทรานสดิวเซอร์แบบพาราเมตริกจะวางอยู่บนลูกตุ้มของเครื่องวัดแผ่นดินไหวในเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์ พวกเขาได้ชื่อมาจากคำว่า - พารามิเตอร์ พารามิเตอร์ตัวแปรอาจเป็นความจุของตัวเก็บประจุอากาศ, รีแอคแตนซ์แบบเหนี่ยวนำของหม้อแปลงความถี่สูง, ความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์, ค่าการนำไฟฟ้าของโฟโตไดโอดภายใต้ลำแสง LED, เซ็นเซอร์ฮอลล์และทุกสิ่งที่มาถึงมือนักประดิษฐ์ ของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์ ในเกณฑ์การคัดเลือก หลักเกณฑ์หลักคือความเรียบง่ายของอุปกรณ์ ความเป็นเชิงเส้น ระดับเสียงต่ำ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์เหนือเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่มีการบันทึกกัลวาโนเมตริกคือ ก) การตอบสนองความถี่จะลดลงไปสู่ความถี่ต่ำ ขึ้นอยู่กับความถี่ของสัญญาณ f ไม่ใช่เป็น f^3 แต่เป็น f^2 - กล่าวคือ ช้ากว่ามาก b) คุณสามารถใช้เอาต์พุตไฟฟ้าของเครื่องวัดแผ่นดินไหวในเครื่องบันทึกสมัยใหม่ได้ และที่สำคัญที่สุดคือการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการวัด จัดเก็บ และประมวลผลข้อมูล c) ความสามารถในการมีอิทธิพลต่อพารามิเตอร์ทั้งหมดของเครื่องวัดแผ่นดินไหว ใช้การควบคุมอัตโนมัติที่รู้จักกันดีโดยใช้ข้อเสนอแนะ (OS) ) [Rykov A.V., 1963] อย่างไรก็ตาม จุด c) มีการใช้งานเฉพาะของตัวเองในด้านการวัดแผ่นดินไหว การใช้ OS จะทำให้เกิดการตอบสนองความถี่ ความไว ความแม่นยำ และความเสถียรของเครื่องวัดแผ่นดินไหว มีการค้นพบวิธีการเพิ่มคาบธรรมชาติของการแกว่งของลูกตุ้มโดยใช้การป้อนกลับเชิงลบ ซึ่งไม่ทราบทั้งในการควบคุมอัตโนมัติหรือในการวัดแผ่นดินไหวที่มีอยู่ในโลก [Rykov A.V.,]

ในรัสเซีย ปรากฏการณ์ของการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นของความไวเฉื่อยของเครื่องวัดแผ่นดินไหวในแนวตั้งและแนวนอนไปสู่ความไวต่อแรงโน้มถ่วงเมื่อความถี่ของสัญญาณลดลงนั้นมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน [Rykov A.V., 1979] ที่ความถี่สัญญาณสูง พฤติกรรมเฉื่อยของลูกตุ้มมีอิทธิพลเหนือกว่า ที่ความถี่ต่ำมาก ผลกระทบเฉื่อยจะลดลงมากจนสัญญาณโน้มถ่วงมีความโดดเด่น มันหมายความว่าอะไร? ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการสั่นสะเทือนในแนวตั้งของพื้นดิน แรงเฉื่อยทั้งสองเกิดขึ้น บังคับให้ลูกตุ้มรักษาตำแหน่งในอวกาศ และการเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงระยะห่างของอุปกรณ์จากศูนย์กลางของโลก เมื่อระยะห่างระหว่างมวลกับศูนย์กลางของโลกเพิ่มขึ้น แรงโน้มถ่วงจะลดลง และมวลจะได้รับแรงเพิ่มเติม โดยยกลูกตุ้มขึ้นด้านบน และในทางกลับกัน เมื่ออุปกรณ์ลดลง มวลจะได้รับแรงเพิ่มเติมโดยลดระดับลง

สำหรับการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่มีความถี่สูง ผลกระทบเฉื่อยจะมากกว่าแรงโน้มถ่วงหลายเท่า ที่ความถี่ต่ำ สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเป็นจริง - ความเร่งมีขนาดเล็กมากและผลกระทบเฉื่อยนั้นน้อยมาก และผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงแรงโน้มถ่วงของลูกตุ้มของเครื่องวัดแผ่นดินไหวจะยิ่งใหญ่กว่าหลายเท่า สำหรับเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอน ปรากฏการณ์เหล่านี้จะเกิดขึ้นเมื่อแกนแกว่งของลูกตุ้มเบี่ยงเบนไปจากเส้นดิ่ง ซึ่งกำหนดโดยแรงโน้มถ่วงเดียวกัน เพื่อความชัดเจน การตอบสนองความถี่แอมพลิจูดของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวตั้งจะแสดงในรูปที่ 1 มีการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเมื่อความถี่ของสัญญาณลดลง ความไวของเครื่องวัดแผ่นดินไหวจะเปลี่ยนจากแรงเฉื่อยไปเป็นความโน้มถ่วงได้อย่างไร เป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายความจริงที่ว่าเครื่องวัดความโน้มถ่วงและเครื่องวัดแผ่นดินไหวสามารถบันทึกกระแสน้ำบนดวงจันทร์ - แสงอาทิตย์ได้ โดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงนี้ ตามประเพณี จำเป็นต้องขยายเส้น "ความเร็ว" ไปสู่ความไวต่ำที่กระแสน้ำ ซึ่งมีคาบนานถึง 25 ชั่วโมง และแอมพลิจูดในมอสโก 0.3 เมตร ไม่สามารถค้นพบได้ ตัวอย่างการบันทึกกระแสน้ำและความลาดเอียงในคลื่นยักษ์แสดงในรูปที่ 2 โดยที่ Z คือบันทึกการกระจัดของพื้นผิวโลกในมอสโกเป็นเวลา 45 ชั่วโมง H คือบันทึกความโน้มเอียงของคลื่นยักษ์ จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่าความชันสูงสุดไม่ได้เกิดขึ้นที่โหนกน้ำ แต่อยู่ที่ความชันของคลื่นยักษ์

ดังนั้น, คุณสมบัติลักษณะเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เป็นคุณลักษณะความถี่บรอดแบนด์ตั้งแต่ 0 ถึง 10 เฮิรตซ์ของการสั่นของพื้นผิวโลก และวิธีการดิจิทัลในการวัดการสั่นเหล่านี้ ความจริงที่ว่า Benieof สังเกตการสั่นสะเทือนของโลกหลังเกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในปี 1964 โดยใช้เครื่องวัดความเครียด (strainmeters) ขณะนี้มีให้ใช้กับเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์ธรรมดาแล้ว (แผ่นดินไหวที่ใหญ่ที่สุดที่บันทึกไว้ในสหรัฐอเมริกาคือขนาด 9.2 ที่กระทบกับ Prince William Sound, Alaska ในวันศุกร์ศักดิ์สิทธิ์ 28 มี.ค. 1964 ผลที่ตามมาของแผ่นดินไหวครั้งนั้นยังคงมองเห็นได้ชัดเจนรวมทั้งในพื้นที่ป่ากว้างใหญ่ที่สูญพันธุ์ไปแล้วด้วยเนื่องจากที่ดินบางส่วนทรุดตัวลงไปกว่า 500 กม. ในบางกรณีสูงถึง 16 ม. และในหลาย ๆ แห่งก็ลงสู่น้ำใต้ดิน น้ำทะเล,ป่าไม้ตายแล้ว เอ็ด หมายเหตุ)

รูปที่ 3 แสดงการโยกเยกในแนวรัศมี (แนวตั้ง) ของโลกที่โทนสีพื้นฐานที่ 3,580 วินาที หลังจากเกิดแผ่นดินไหว

รูปที่ 3 ส่วนประกอบ Z แนวตั้งและ H แนวนอนของบันทึกการสั่นสะเทือนหลังแผ่นดินไหวในอิหร่าน 14/03/98, M = 6.9 จะเห็นได้ว่าการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีมีอิทธิพลเหนือการสั่นสะเทือนแบบบิดซึ่งมีการวางแนวในแนวนอน

ให้เราแสดงในรูปที่ 4 ว่าการบันทึกแผ่นดินไหวรุนแรงแบบสามองค์ประกอบจะเป็นอย่างไรหลังจากแปลงไฟล์ดิจิทัลให้เป็นภาพ

รูปที่ 4. ตัวอย่างการบันทึกแผ่นดินไหวแบบดิจิทัลในอินเดีย M=7.9, 26/01/2001 ได้รับจากสถานีบรอดแบนด์ถาวร KSESH-R

การมาถึงครั้งแรกของคลื่นตามยาวสองคลื่นจะมองเห็นได้อย่างชัดเจนนานถึง 25 นาที จากนั้นในเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวนอน คลื่นตามขวางเข้ามาที่ประมาณ 28 นาที และคลื่นรักที่ 33 นาที ในองค์ประกอบแนวตั้งตรงกลาง คลื่นความรักหายไป (เป็นแนวนอน) และต่อมาคลื่นเรย์ลีเริ่มต้นขึ้น (38 นาที) ซึ่งมองเห็นได้ทั้งบนเส้นทางแนวนอนและแนวตั้ง

ในภาพที่ 3.4 คุณสามารถดูเครื่องวัดแผ่นดินไหวแนวตั้งแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย ​​ซึ่งแสดงตัวอย่างการบันทึกกระแสน้ำ การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของโลก และการบันทึกแผ่นดินไหวที่รุนแรง องค์ประกอบโครงสร้างหลักของลูกตุ้มแนวตั้งมองเห็นได้ชัดเจน: แผ่นมวลสองแผ่นน้ำหนักรวม 2 กก. สปริงทรงกระบอกสองตัวเพื่อชดเชยแรงโน้มถ่วงของโลกและยึดมวลของลูกตุ้มไว้ในแนวนอน ระหว่างมวลบนฐานของอุปกรณ์จะมีแม่เหล็กทรงกระบอกอยู่ในช่องว่างอากาศซึ่งมีขดลวดลวดเข้ามา ขดลวดรวมอยู่ในการออกแบบลูกตุ้ม ตรงกลางบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์ของคอนเวอร์เตอร์คาปาซิทีฟจะ "โผล่ออกมา" ตัวเก็บประจุอากาศตั้งอยู่ด้านหลังแม่เหล็กและมีขนาดเล็ก พื้นที่ตัวเก็บประจุเพียง 2 ซม. (+2) แม่เหล็กที่มีขดลวดทำหน้าที่ออกแรงบนลูกตุ้มด้วยความช่วยเหลือของการป้อนกลับในการกระจัด ความเร็ว และอินทิกรัลของการกระจัด ระบบปฏิบัติการให้การตอบสนองความถี่ที่แสดงในรูปที่ 1 ความเสถียรของเครื่องวัดแผ่นดินไหวเมื่อเวลาผ่านไป และความแม่นยำสูงในการวัดการสั่นสะเทือนของพื้นดินตามลำดับร้อยเปอร์เซ็นต์

รูปที่ 34 เครื่องวัดแผ่นดินไหวในแนวตั้งของการติดตั้ง KSESH-R โดยถอดตัวเรือนออก

เครื่องวัดแผ่นดินไหว Wieland-Strekeisen ได้รับการยอมรับและนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการปฏิบัติงานระดับนานาชาติ เครื่องมือเหล่านี้ถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานสำหรับเครือข่ายสังเกตการณ์แผ่นดินไหวแบบดิจิทัลโลก (IRIS) การตอบสนองความถี่ของเครื่องวัดแผ่นดินไหว IRIS มีความคล้ายคลึงกับการตอบสนองความถี่ที่แสดงในรูปที่ 1 ข้อแตกต่างก็คือสำหรับความถี่ที่น้อยกว่า 0.0001 เฮิร์ตซ์ เครื่องวัดแผ่นดินไหวของ Wieland จะถูก "ยึด" มากกว่าโดยระบบปฏิบัติการอินทิกรัล ซึ่งนำไปสู่ความเสถียรทางเวลาที่สูงขึ้น แต่ความไวที่ความถี่ต่ำพิเศษลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องวัดแผ่นดินไหว KSESh ประมาณ 3 เท่า

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์สามารถเปิดเผยสิ่งมหัศจรรย์ที่แปลกใหม่ที่อาจยังไม่มีข้อโต้แย้ง ศาสตราจารย์ E.M. Linkov จากมหาวิทยาลัย Peterhof ใช้เครื่องตรวจคลื่นไหวสะเทือนแนวตั้งแบบแมกนีตรอน ตีความการแกว่งที่มีระยะเวลา 5 - 20 วัน ว่าเป็นการสั่นแบบ "ลอย" ของโลกในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ยังคงเป็นแบบดั้งเดิม และโลกมีการแกว่งไปมาบ้างราวกับใช้สายจูง ไปตามพื้นผิวทรงรีด้วยแอมพลิจูดสองเท่าที่สูงถึง 400 ไมครอน มีความเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างความผันผวนเหล่านี้กับกิจกรรมสุริยะ [คุณสามารถดู 22]

ดังนั้น เครื่องวัดแผ่นดินไหวจึงได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมากในช่วงศตวรรษที่ 20 เจ้าชายบอริส โบริโซวิช โกลิทซิน นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียเป็นผู้ริเริ่มการปฏิวัติของกระบวนการนี้ เทคโนโลยีใหม่ในวิธีการวัดแรงเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงสามารถคาดหวังได้ต่อไป เป็นไปได้ว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบอิเล็กทรอนิกส์จะสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในจักรวาลได้ในที่สุด

วรรณกรรม

1. โกลิทซิน บี. อิซวี. คณะกรรมาธิการแผ่นดินไหวถาวร AN 2, c. 2 พ.ศ. 2449

2. โกลิทซิน บี.บี. อิซวี คณะกรรมาธิการแผ่นดินไหวถาวร AN 3, c. 1 พ.ย. 2450

3. โกลิทซิน บี.บี. อิซวี คณะกรรมาธิการแผ่นดินไหวถาวร AN 4, c. 2 พ.ย. 2454

4. Golitsyn B. การบรรยายเรื่องแผ่นดินไหว เอ็ด AN, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก, 2455

5. E.F. Savarensky, D.P. Kirnos, องค์ประกอบของแผ่นดินไหววิทยาและเครื่องวัดแผ่นดินไหว เอ็ด ประการที่สอง ปรับปรุง รัฐ เอ็ด เทค.-ทฤษฎี. วรรณกรรมแปล ม. 1955

6. อุปกรณ์และวิธีการสังเกตการณ์แผ่นดินไหวในสหภาพโซเวียต สำนักพิมพ์ "วิทยาศาสตร์", ม. 2517

7. ดี.พี.เคอร์นอส. การดำเนินการ Geophys. สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียตหมายเลข 27 (154) พ.ศ. 2498

8. ดี.พี.เคอร์นอส และ เอ.วี.ไรคอฟ อุปกรณ์แผ่นดินไหวความเร็วสูงพิเศษสำหรับการเตือนภัยสึนามิ กระดานข่าว สภาแผ่นดินไหววิทยา "ปัญหาสึนามิ" ฉบับที่ 9 พ.ศ. 2504

9. เอ.วี.ริคอฟ อิทธิพล ข้อเสนอแนะบนพารามิเตอร์ของลูกตุ้ม อิซวี สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต, ser. ธรณีฟิสิกส์ ฉบับที่ 7 พ.ศ. 2506

10. เอ.วี.ริคอฟ ว่าด้วยปัญหาการสังเกตการสั่นของโลก อุปกรณ์ วิธีการ และผลลัพธ์ของการสังเกตแผ่นดินไหว ม., "วิทยาศาสตร์", เสาร์. “อุปกรณ์แผ่นดินไหว”, เล่ม. 12 กันยายน 1979

11. เอ.วี.ริคอฟ เครื่องวัดแผ่นดินไหวและการสั่นสะเทือนของโลก อิซวี Russian Academy of Sciences, ser. ฟิสิกส์ของโลก ม. "วิทยาศาสตร์" 2535

12. Wieland E.., Streckeisen G. เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบแหนบ - การออกแบบและประสิทธิภาพ // Bullแผ่นดินไหว..สค. อเมร., 1982. ฉบับที่ 72. หน้า 2349-2367.

13. วีแลนด์ อี., สไตน์ เจ.เอ็ม. เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบวงกว้างมากแบบดิจิทัล // แอนธรณีฟิสิกส์ เซอร์ บี. 1986. ฉบับ. 4, N 3. หน้า 227 - 232.

14. A.V.Rykov, I.P.Bashilov ชุดเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบดิจิตอลแถบความถี่กว้างพิเศษ นั่ง. “อุปกรณ์แผ่นดินไหว”, เล่ม. 27, M., สำนักพิมพ์ OIPHZ RAS, 1997

15. K. Krylov แผ่นดินไหวรุนแรงในซีแอตเทิลเมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ 2544 http://www.pereplet.ru/nauka/1977.html

16. K. Krylov ภัยพิบัติแผ่นดินไหวในอินเดีย http:// /www.pereplet.ru/cgi/nauka.cgi?id=1549#1549

17. http://earthquake.usgs.gov/ 21. http://neic.usgs.gov/neis/eqlists/10maps_world.html นี่คือแผ่นดินไหวที่รุนแรงที่สุดในโลก

22. http://www.pereplet.ru/cgi/nauka.cgi?id=1580#1580 สารตั้งต้นของแผ่นดินไหวในบริเวณใกล้โลก นอกโลก- มีบทความใหม่ปรากฏในนิตยสาร Urania (ในภาษารัสเซียและภาษาอังกฤษ) งานของพนักงาน MEPhI มุ่งเน้นไปที่การพยากรณ์แผ่นดินไหวโดยใช้การสังเกตการณ์ด้วยดาวเทียม

เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการ แต่มีแผ่นดินไหวประมาณล้านครั้งเกิดขึ้นบนโลกของเราทุกปี! แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นอาการสั่นเล็กน้อย แผ่นดินไหวที่เกิดจากแรงทำลายล้างเกิดขึ้นไม่บ่อยมากนัก โดยเฉลี่ยทุกๆ สองสัปดาห์ โชคดีที่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ก้นมหาสมุทรและไม่ก่อให้เกิดปัญหาใด ๆ ต่อมนุษยชาติ เว้นแต่จะเกิดสึนามิอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของแผ่นดินไหว

ทุกคนรู้ดีเกี่ยวกับผลที่ตามมาจากหายนะของแผ่นดินไหว: การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกทำให้ภูเขาไฟตื่นขึ้น คลื่นยักษ์พัดพาเมืองทั้งเมืองลงสู่มหาสมุทร รอยเลื่อนและแผ่นดินถล่มทำลายอาคารต่างๆ ทำให้เกิดไฟไหม้และน้ำท่วม และคร่าชีวิตมนุษย์นับแสนคน

ดังนั้นผู้คนจึงพยายามศึกษาแผ่นดินไหวและป้องกันผลที่ตามมาตลอดเวลา ดังนั้นอริสโตเติลในศตวรรษที่ 4 ก่อนที่ผมจะ. จ. เชื่อว่ากระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศทะลุผ่านพื้นดินซึ่งมีช่องว่างและรอยแยกมากมาย กระแสน้ำวนทวีความรุนแรงขึ้นด้วยไฟและหาทางออก ทำให้เกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด อริสโตเติลยังสังเกตการเคลื่อนที่ของดินระหว่างเกิดแผ่นดินไหวและพยายามจำแนกประเภทโดยระบุการเคลื่อนไหวหกประเภท: ขึ้นและลง จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง ฯลฯ

ความพยายามครั้งแรกในการสร้างอุปกรณ์ทำนายแผ่นดินไหวเป็นของนักปรัชญาและนักดาราศาสตร์ชาวจีน จางเหิง ในประเทศจีนเหล่านี้ ภัยพิบัติทางธรรมชาติเกิดขึ้นและเกิดขึ้นบ่อยมาก ยิ่งไปกว่านั้น 3 ใน 4 แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ยังเกิดขึ้นที่ประเทศจีนอีกด้วย และในปี 132 จางเหิงได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า Houfeng "ใบพัดตรวจอากาศแผ่นดินไหว" ซึ่งสามารถบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นผิวโลกและทิศทางของการแพร่กระจายของพวกมัน Hoofeng กลายเป็นเครื่องวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกของโลก (จากภาษากรีกว่า "oscillation" และ grapho "write") ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจจับและบันทึกคลื่นแผ่นดินไหว

ผลที่ตามมาของแผ่นดินไหวที่ซานฟรานซิสโกในปี 1906

พูดอย่างเคร่งครัดอุปกรณ์นี้มีลักษณะเหมือนเครื่องวัดแผ่นดินไหว (จากภาษากรีก skopeo "ฉันดู") เพราะการอ่านไม่ได้ถูกบันทึกโดยอัตโนมัติ แต่ด้วยมือของผู้สังเกตการณ์

Hoofeng ทำจากทองแดงรูปร่างคล้ายภาชนะใส่ไวน์ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 180 ซม. และมีผนังบาง ด้านนอกเรือมีมังกรแปดตัว หัวมังกรชี้ไปทางแปดทิศทาง: ตะวันออก, ใต้, ตะวันตก, เหนือ, ตะวันออกเฉียงเหนือ, ตะวันออกเฉียงใต้, ตะวันตกเฉียงเหนือ และตะวันตกเฉียงใต้ มังกรแต่ละตัวถือลูกบอลทองแดงไว้ในปาก และมีคางคกอ้าปากอยู่ใต้หัว สันนิษฐานว่ามีการติดตั้งลูกตุ้มที่มีแท่งในแนวตั้งภายในเรือซึ่งติดอยู่กับหัวของมังกร เมื่อผลของการกระแทกใต้ดิน ลูกตุ้มเริ่มเคลื่อนที่ ไม้ที่เชื่อมต่อกับหัวหันหน้าไปทางทิศทางของการกระแทกก็เปิดปากของมังกร และลูกบอลก็กลิ้งออกมาจากปากของคางคกที่เกี่ยวข้อง หากมีลูกบอลสองลูกกลิ้งออกมา ก็ถือว่ามีความแรงของแผ่นดินไหวได้ หากอุปกรณ์อยู่ที่จุดศูนย์กลาง ลูกบอลทั้งหมดก็จะกลิ้งออกมา ผู้สังเกตการณ์สามารถบันทึกเวลาและทิศทางของแผ่นดินไหวได้ทันที อุปกรณ์นี้มีความไวสูง: ตรวจจับได้แม้กระทั่งแรงสั่นสะเทือนเล็กน้อย ซึ่งศูนย์กลางอยู่ห่างจากศูนย์กลางออกไป 600 กม. ในปี 138 เครื่องวัดแผ่นดินไหวนี้ระบุแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในภูมิภาคหลงซีได้อย่างแม่นยำ

ในยุโรป แผ่นดินไหวเริ่มมีการศึกษาอย่างจริงจังในเวลาต่อมา ในปี ค.ศ. 1862 หนังสือ “แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในเนเปิลส์ในปี ค.ศ. 1857: หลักการพื้นฐานของการสังเกตแผ่นดินไหว” ได้รับการตีพิมพ์โดยวิศวกรชาวไอริช Robert Malet Malet เดินทางไปอิตาลีและวาดแผนที่ของดินแดนที่ได้รับผลกระทบโดยแบ่งออกเป็นสี่โซน โซนที่ Malet นำเสนอแสดงถึงระดับความรุนแรงของการสั่นแรกที่ค่อนข้างดั้งเดิม

แต่แผ่นดินไหววิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์เริ่มพัฒนาเฉพาะเมื่อมีการปรากฏตัวอย่างกว้างขวางและการแนะนำเครื่องมือสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นดินเช่นกับการถือกำเนิดของเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางวิทยาศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1855 ชาวอิตาลี ลุยจิ ปาลมิเอรี ได้ประดิษฐ์เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่สามารถบันทึกแผ่นดินไหวในระยะไกลได้ มันทำงานบนหลักการดังต่อไปนี้: ในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ปรอทจะรั่วไหลจากปริมาตรทรงกลมไปยังภาชนะพิเศษ ขึ้นอยู่กับทิศทางของการสั่นสะเทือน ตัวบ่งชี้การสัมผัสภาชนะหยุดนาฬิกาเพื่อบ่งชี้ เวลาที่แน่นอนและเริ่มบันทึกการสั่นสะเทือนของโลกบนถัง

ในปี พ.ศ. 2418 Filippo Sechi นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีอีกคนหนึ่งได้ออกแบบเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่เปิดนาฬิกาในขณะที่เกิดการสั่นสะเทือนครั้งแรกและบันทึกการสั่นสะเทือนครั้งแรก บันทึกแผ่นดินไหวครั้งแรกที่มาถึงเราถูกสร้างขึ้นโดยใช้อุปกรณ์นี้ในปี พ.ศ. 2430 หลังจากนั้นความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วก็เริ่มขึ้นในด้านการสร้างเครื่องมือสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นดิน ในปี พ.ศ. 2435 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่ทำงานในญี่ปุ่นได้สร้างอุปกรณ์ที่ค่อนข้างใช้งานง่ายเครื่องแรก นั่นคือ เครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวของจอห์น มิลน์ ในปี 1900 เครือข่ายสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหว 40 แห่งทั่วโลกที่ติดตั้งเครื่องมือของ Milne ได้เปิดดำเนินการแล้ว

เครื่องวัดแผ่นดินไหวประกอบด้วยลูกตุ้มแบบใดแบบหนึ่งและระบบสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือน ตามวิธีการบันทึกการสั่นของลูกตุ้ม เครื่องวัดแผ่นดินไหวสามารถแบ่งออกเป็นอุปกรณ์ที่มีการลงทะเบียนโดยตรง ทรานสดิวเซอร์การสั่นสะเทือนทางกล และเครื่องวัดแผ่นดินไหวพร้อมข้อมูลป้อนกลับ

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบบันทึกโดยตรงใช้วิธีการบันทึกแบบกลไกหรือแบบออปติคัล ในขั้นต้น ด้วยวิธีการบันทึกเชิงกล ปากกาถูกวางไว้ที่ปลายลูกตุ้ม โดยขีดเส้นบนกระดาษรมควัน จากนั้นจึงปิดด้วยสารยึดติด แต่ลูกตุ้มของเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่มีการบันทึกเชิงกลได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการเสียดสีของปากกาบนกระดาษ เพื่อลดอิทธิพลนี้ จำเป็นต้องมีมวลลูกตุ้มที่มีขนาดใหญ่มาก

ด้วยวิธีการบันทึกด้วยแสง กระจกได้รับการแก้ไขบนแกนหมุนซึ่งส่องสว่างผ่านเลนส์ และลำแสงสะท้อนตกบนกระดาษภาพถ่ายที่พันอยู่บนดรัมที่กำลังหมุน

วิธีการบันทึกโดยตรงยังคงใช้อยู่ในโซนที่เกิดแผ่นดินไหวซึ่งมีการเคลื่อนที่ของพื้นดินค่อนข้างมาก แต่หากต้องการบันทึกการเกิดแผ่นดินไหวที่อ่อนแรงและในระยะห่างจากแหล่งกำเนิดมาก จำเป็นต้องเพิ่มการสั่นของลูกตุ้มให้รุนแรงขึ้น สิ่งนี้ดำเนินการโดยตัวแปลงการเคลื่อนไหวทางกลต่างๆเป็นกระแสไฟฟ้า

แผนภาพการแพร่กระจายของคลื่นแผ่นดินไหวจากแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว หรือศูนย์กลางแผ่นดินไหว (ด้านล่าง) และศูนย์กลางแผ่นดินไหว (ด้านบน)

การเปลี่ยนแปลงของการสั่นสะเทือนทางกลถูกเสนอครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย บอริส โบริโซวิช โกลิทซิน ในปี 1902 เป็นการบันทึกแบบกัลวาโนเมตริกโดยใช้วิธีอิเล็กโทรไดนามิก ขดลวดเหนี่ยวนำที่ติดอยู่กับลูกตุ้มอย่างแน่นหนาถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กถาวร เมื่อลูกตุ้มแกว่งไปมา สนามแม่เหล็กเปลี่ยนไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นในขดลวด และกระแสไฟฟ้าถูกบันทึกโดยมิเรอร์กัลวาโนมิเตอร์ ลำแสงพุ่งตรงไปที่กระจกกัลวาโนมิเตอร์ และลำแสงสะท้อนก็ตกลงบนกระดาษภาพถ่ายเช่นเดียวกับวิธีเชิงแสง เครื่องวัดแผ่นดินไหวดังกล่าวได้รับการยอมรับทั่วโลกมานานหลายทศวรรษ

ใน เมื่อเร็วๆ นี้ตัวแปลงพาราเมตริกที่เรียกว่าเป็นที่แพร่หลาย ในคอนเวอร์เตอร์เหล่านี้ การเคลื่อนที่ทางกล (การเคลื่อนที่ของมวลลูกตุ้ม) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์บางตัว วงจรไฟฟ้า(ตัวอย่างเช่น, ความต้านทานไฟฟ้า, ความจุไฟฟ้า, ตัวเหนี่ยวนำ, ฟลักซ์ส่องสว่าง ฯลฯ)

บี. โกลิทซิน.

แก้ไขสถานีแผ่นดินไหว อุปกรณ์ที่ติดตั้งที่นั่นจะบันทึกการสั่นสะเทือนในดินแม้เพียงเล็กน้อย

การติดตั้งแบบเคลื่อนที่สำหรับการวิจัยทางธรณีฟิสิกส์และแผ่นดินไหว

การเปลี่ยนพารามิเตอร์นี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรและในกรณีนี้ เป็นการกระจัดของลูกตุ้ม (ไม่ใช่ความเร็ว) ที่กำหนดขนาดของสัญญาณไฟฟ้า ในบรรดาตัวแปลงพาราเมตริกต่างๆ ในเครื่องวัดแผ่นดินไหว ทั้งสองชนิดที่ใช้เป็นหลักคือโฟโตอิเล็กทริกและคาปาซิทีฟ ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือตัวแปลง Benioff แบบ capacitive ในเกณฑ์การคัดเลือก หลักเกณฑ์หลักคือความเรียบง่ายของอุปกรณ์ ความเป็นเชิงเส้น ระดับเสียงต่ำ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

เครื่องวัดแผ่นดินไหวสามารถไวต่อการสั่นสะเทือนในแนวตั้งหรือแนวนอนของโลก ในการสังเกตการเคลื่อนที่ของดินในทุกทิศทาง โดยปกติจะใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวสามเครื่อง ได้แก่ เครื่องหนึ่งที่มีลูกตุ้มแนวตั้ง และอีกสองเครื่องมีลูกตุ้มแนวนอนที่หันไปทางทิศตะวันออกและทิศเหนือ การออกแบบลูกตุ้มแนวตั้งและแนวนอนแตกต่างกันดังนั้นจึงค่อนข้างยากที่จะบรรลุเอกลักษณ์ความถี่ที่สมบูรณ์

ด้วยการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์และตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล ฟังก์ชันการทำงานของอุปกรณ์เกี่ยวกับแผ่นดินไหวได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก ขณะนี้สามารถบันทึกและวิเคราะห์สัญญาณแบบเรียลไทม์จากเซ็นเซอร์แผ่นดินไหวหลายตัวพร้อมกันได้ และคำนึงถึงสเปกตรัมสัญญาณด้วย นี่เป็นการก้าวกระโดดขั้นพื้นฐานในเนื้อหาข้อมูลของการวัดแผ่นดินไหว

เครื่องวัดแผ่นดินไหวใช้เพื่อศึกษาปรากฏการณ์แผ่นดินไหวเป็นหลัก ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา จึงเป็นไปได้ที่จะระบุความแรงของแผ่นดินไหว สถานที่ที่เกิดแผ่นดินไหว ความถี่ของการเกิดขึ้นในสถานที่ที่กำหนด และสถานที่หลักที่เกิดแผ่นดินไหวด้วยเครื่องมือ

อุปกรณ์สถานีแผ่นดินไหวในประเทศนิวซีแลนด์

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ โครงสร้างภายในโลกยังได้มาจากข้อมูลแผ่นดินไหวโดยการตีความสนามคลื่นแผ่นดินไหวที่เกิดจากแผ่นดินไหวและ การระเบิดอันทรงพลังและสังเกตได้บนพื้นผิวโลก

นอกจากนี้ยังใช้การบันทึกคลื่นแผ่นดินไหวเพื่อศึกษาโครงสร้างของเปลือกโลกด้วย ตัวอย่างเช่น การศึกษาในช่วงทศวรรษปี 1950 แสดงให้เห็นว่าความหนาของชั้นเปลือกโลกและความเร็วของคลื่นในชั้นเปลือกโลกนั้นแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่ ในเอเชียกลางความหนาของเปลือกโลกถึง 50 กม. และในญี่ปุ่น -15 กม. มีการสร้างแผนที่แสดงความหนาของเปลือกโลก

เราคาดหวังได้ว่าเทคโนโลยีใหม่ๆ ในวิธีการวัดแรงเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงจะปรากฏขึ้นเร็วๆ นี้ เป็นไปได้ว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหวรุ่นใหม่จะสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในจักรวาลได้

การบันทึกแผ่นดินไหว

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังพัฒนาโครงการสร้างระบบเตือนภัยแผ่นดินไหวผ่านดาวเทียม โครงการหนึ่งคือเรดาร์รูรับแสงแบบอินเทอร์เฟอโรเมตริก-สังเคราะห์ (InSAR) เรดาร์นี้หรือเรียกว่าเรดาร์ ติดตามการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง และด้วยข้อมูลที่ได้รับ แม้แต่การเคลื่อนตัวที่ละเอียดอ่อนก็สามารถบันทึกได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าด้วยความไวนี้ ทำให้สามารถระบุบริเวณที่มีความเครียดสูงและโซนอันตรายจากแผ่นดินไหวได้แม่นยำยิ่งขึ้น

เครื่องวัดแผ่นดินไหวประกอบด้วยลูกตุ้ม เช่น ตุ้มน้ำหนักเหล็ก ซึ่งแขวนไว้ด้วยสปริงหรือลวดเส้นเล็กจากขาตั้งที่ยึดกับพื้นอย่างแน่นหนา ลูกตุ้มเชื่อมต่อกับปากกาที่วาดเส้นต่อเนื่องบนแถบกระดาษ เมื่อดินสั่นสะเทือนอย่างรวดเร็ว กระดาษจะสั่นตามไปด้วย แต่ความเฉื่อยของลูกตุ้มและปากกายังคงนิ่งอยู่ เส้นหยักปรากฏบนกระดาษ สะท้อนแรงสั่นสะเทือนของดิน ส่วนโค้งบนเทปกระดาษที่ติดตั้งบนดรัมที่หมุนช้าๆ ใต้ปากกาวาดเส้นเรียกว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหว

การทำงานของเครื่องวัดแผ่นดินไหวขึ้นอยู่กับหลักการที่ว่าลูกตุ้มที่แขวนลอยอย่างอิสระจะยังคงไม่เคลื่อนไหวในระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหว เครื่องวัดแผ่นดินไหวส่วนบนบันทึกแนวนอน และเครื่องวัดแผ่นดินไหวด้านล่างบันทึกการสั่นสะเทือนในแนวตั้งของโลก

ถังสีแดงสามใบ สูงประมาณ 20 ซม. เป็นตัวรับคลื่นไหวสะเทือนที่สถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวสมัยใหม่ กลองแบบยืนได้รับการสั่นสะเทือนในแนวตั้งของดิน บนกลองแบบใดแบบหนึ่งการสั่นสะเทือนจะถูกบันทึกไว้ในทิศทางเหนือ - ใต้อีกด้านหนึ่ง - ตะวันออก - ตะวันตก อุปกรณ์ที่ยืนอยู่ใกล้ๆ จะบันทึกการเปลี่ยนแปลงใต้ดินที่ช้าที่สุด ซึ่งเครื่องรับอีกสามเครื่องไม่สามารถตรวจพบได้ ค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือทั้งสี่จะถูกส่งไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนเพื่อบันทึกกราฟคลื่นไหวสะเทือน

ในปี พ.ศ. 2434 แผ่นดินไหวที่รุนแรงที่สุดครั้งหนึ่งที่เคยบันทึกไว้ในญี่ปุ่นได้ทำลายล้างพื้นที่ขนาดใหญ่ทางตะวันตกของโตเกียว ผู้เห็นเหตุการณ์บรรยายถึงการทำลายล้างดังนี้: “หลุมลึกก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว เขื่อนที่ป้องกันพื้นที่ลุ่มจากน้ำท่วมพังทลาย บ้านเรือนเกือบทั้งหมดถูกทำลาย เนินเขาเลื่อนลงสู่เหว มีผู้เสียชีวิต 10,000 ราย บาดเจ็บ 20,000 ราย”

แผนภาพแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2526 เวลา 13.00 น. 49ม. เบลเยียม เนเธอร์แลนด์ และนอร์ธไรน์-เวสต์ฟาเลีย บันทึกโดยสถานีแผ่นดินไหวฮัมบูร์ก เส้นโค้งด้านบนแสดงการแกว่งในแนวตั้ง เส้นโค้งด้านล่างแสดงการแกว่งในแนวนอน มีผู้เสียชีวิตสองคนจากแผ่นดินไหว

นักธรณีวิทยาชาวญี่ปุ่นที่ศึกษาผลที่ตามมาของภัยพิบัติครั้งนี้ต้องประหลาดใจเมื่อพบว่าไม่มีจุดศูนย์กลางที่ชัดเจน พื้นผิวถูกตัดด้วยรอยแยกเกือบเป็นเส้นตรงยาวประมาณ 110 กม. ราวกับว่ามีดยักษ์ถูกตัดเป็นสองส่วน และขอบของการตัดก็ขยับสัมพันธ์กัน นักธรณีวิทยาคนหนึ่งรายงานว่า “โลกถูกฉีกออกเป็นบล็อกใหญ่และยกขึ้น ดูเหมือนมีร่องรอยเหลืออยู่จากตุ่นยักษ์ ถนนและถนนขาดๆ หายๆ มีช่องว่างยาวหลายเมตรอ้าออก ต้นไม้สองต้นซึ่ง เดิมเคยยืนเคียงข้างกันในทิศตะวันออก-ตะวันตกว่า “บัดนี้พวกเขาอยู่ไกลพอสมควรตามแนวแกนเหนือ-ใต้ แผ่นดินไหวทำให้คนหนึ่งไปทางเหนือ อีกคนหนึ่งไปทางทิศใต้”