Сейсмограф (грецьке походження і утворено від двох слів: «seismos» - струс, коливання, і «grapho» - писати, записувати) - спеціальний вимірювальний прилад, який використовується в сейсмології для виявлення і реєстрації всіх типів сейсмічних хвиль.
Стародавні часи
Китай славиться своїми винаходами, а й вони, на жаль, стають застарілими і змінюються. Папір еволюціонувала до цифрових носіїв, порох давно став «рідким» і навіть компасів розвелося більше дюжини різновидів. Або, наприклад, сейсмограф. Сучасний апарат для фіксування коливань землі виглядає солідно - вилитий детектор брехні або шпигунський прилад. Він зовсім не схожий на найперший сейсмограф - трохи безглуздий на вид, але досить точний. Його винайшов за часів правління династії Хань (25-220 н.е.) вчений Чжан Хен.
Творець першого сейсмографа народився в місті Наньян (провінція Хенань). Ще в дитинстві Хен виявляв любов до наук. З роками він увійшов в китайську історію і зробив багато корисного для астрономії та математики. В історичних замітках того часу значиться, що цей винахідник був спокійним і врівноваженим і намагався не висовуватися. Крім захоплення наукою Чжан Хена вмів писати вірші.
Землетрус - порушення балансу між Інь і Ян У стародавні часи вважалося, що землетруси - дуже недобрий знак і гнів небес. У древній китайській філософії навіть було придумано спеціальне навчання, яке розбирала по кісточках баланс між двома силами Інь і Ян. Природно, ця наука не могла обійтися без пояснення такого феномену, як землетрус. На думку китайців того часу, земля здригається не просто так, а через глобальне порушення балансу.
Чому іноді трапляються підземні поштовхи, сила яких може привести до катастрофи? Все списувалося на неправильні рішення китайських правителів. Збільшилися податки? Небеса покарають Китай землетрусом! Розв'язана війна? Чекай біди! Великий відсоток землетрусів, які відбувалися тоді, були скрупульозно описані. Історики вважали важливим писати про все, що діялося в такий несприятливий день.
Завдяки дослідженням Чжан Хена було встановлено, що землетруси - природне явище, дізнатися про який можна заздалегідь. Для цієї мети він і створив сейсмограф.
Принцип роботи першого китайського сейсмографа
Схема, за якою працював апарат була наступною:
-
Коли починалося землетрус, перші поштовхи землі змушували детектор трястися.
-
При цьому, кулька, який був поміщений всередину дракона, починав рухатися.
-
Потім він падав з пащі міфічної рептилії прямо в рот жаби.
Принцип роботи китайського сейсмографа
Під час падіння кульки лунав характерний брязкітливий звук. Дивно, але перший сейсмограф вказував навіть напрямок, в якому знаходився епіцентр землетрусу (для цього на приладі були прикріплені додаткові дракони). Наприклад, якщо куля випав з дракона з східній частині приладу, значить, біди потрібно чекати на заході.
Перший сейсмограф - не тільки науковий, але і художній артефакт. Чому в його конструкцію входять саме дракони і жаби? Вони є філософським символом часу. Відповідно, дракони - це Інь, а жаби - Ян. Взаємодія між ними символізують баланс між «верхом» і «низом». Навіть з урахуванням всіх наукових відкриттів, Чжан Хен не забував вплести в свій винахід традиційні вірування.
Доля-лиходійка
Доля багатьох стародавніх діячів науки була не самою райдужної (деяких навіть на вогнищах спалювали за переконання). Дійсно, одна справа винайти те, що прославить тебе на століття, а інше - зробити так, щоб тебе оцінили сучасники. Навіть Чжан Хен не зміг уникнути скепсису під час демонстрації сейсмографа імператору Шунь Ян Цзя. Придворні поставилися до винаходу вченого з великою недовірою.
Скепсис трохи розвіявся в 138 році н.е. коли сейсмограф Чжан Хена зафіксував землетрус в районі Лунс. Але навіть після докази того, що апарат в польових умовах працює успішно, більшість побоювалося Чжан Хена. Так, стародавні китайці не позбавлені забобонів.
Точна копія пристрої
Оригінальний сейсмограф вже давно канув у Лету. Проте, китайські та іноземні вчені, які досліджували праці Чжан Хена, змогли реконструювати його винахід. Останні випробування підтверджують: сейсмограф стародавнього китайця може виявити землетрус з точністю, яка практично не поступається сучасному обладнанню.
Китайський сейсмограф в музеї
Сьогодні відтворений стародавній сейсмограф зберігається у виставковому залі Музею історії Китаю в місті Пекін.
У Європі серйозно вивчати землетрусу почали значно пізніше.
У 1862 р вийшла в світ книга ірландського інженера Роберта Малета «Велике неаполітанське землетрус 1857 р основні принципи сейсмологічних спостережень». Малет здійснив експедицію в Італію і склав карту ураженої території, розділивши її на чотири зони. Введені Малета зони представляють собою першу, досить примітивну, шкалу інтенсивності струсів. Але сейсмологія як наука почала розвиватися тільки з повсюдним появою і впровадженням в практику приладів для реєстрації коливань грунту, т. Е. З появою наукової сейсмометрії.
У 1855 р італієць Луїджі Пальміері винайшов сейсмограф, здатний реєструвати віддалені землетруси. Діяв він за таким принципом: при землетрусі ртуть проливалася з кулястого обсягу в спеціальний контейнер в залежності від напрямку коливань. Індикатор контакту з контейнером зупиняв годинник, вказуючи точний час, і запускав запис коливань землі на барабан.
У 1875 р ще один італійський вчений, Філіппо Секи, сконструював сейсмограф, який включав годинник в момент першого поштовху і записувати перше коливання. Перша дійшла до нас сейсмічна запис зроблено саме за допомогою цього приладу в 1887 р Після цього почався швидкий прогрес в області створення інструментів для реєстрації коливань грунту. У 1892 р група англійських учених, які працювали в Японії, створила перший досить зручний в обігу прилад сейсмограф Джона Мілна. Уже в 1900 р функціонувала світова мережа з 40 сейсмостанцій, обладнаних приладами Мілна.
Перший сейсмограф сучасної конструкції винайшов російський вчений, князь Б. Голіцин, який використовував перетворення механічної енергії коливань в електричний струм.
Б. Голіцин
Конструкція досить проста: грузик підвішується на вертикально або горизонтально розташованої пружині, а до іншого кінця вантажу кріпиться перо самописця.
Обертається паперова стрічка служить для запису коливань вантажу. Чим сильніше поштовх, тим далі відхиляється перо і довше коливається пружина. Вертикальний вантаж дозволяє реєструвати горизонтально спрямовані поштовхи, і навпаки, горизонтальний самописець записує поштовхи в вертикальній площині. Як правило, горизонтальна запис ведеться в двох напрямках: північ-південь і захід-схід.
висновок
Як правило, великі землетруси не виникають несподівано. Їм передують серії дрібних, майже непомітних поштовхів особливого характеру. Навчившись передбачати землетруси, люди зможуть уникати загибелі через цих катаклізмів і мінімізувати наноситься ними матеріальні збитки.