Kto wynalazł sejsmograf?

Podczas dyskusji trzęsienie ziemi studium i oparte na nim innowacje, można na to spojrzeć na wiele sposobów. Jest sejsmograf używany do wykrywania trzęsień ziemi i rejestrowania informacji o nich, takich jak siła i czas trwania. Istnieje również szereg instrumentów stworzonych do analizowania i rejestrowania innych szczegółów trzęsienia ziemi, takich jak intensywność i wielkość. Oto niektóre z narzędzi kształtujących sposób, w jaki badamy trzęsienia ziemi.

Fale sejsmiczne to wibracje trzęsień ziemi, które przemieszczają się przez ziemię. Są one rejestrowane na instrumentach zwanych sejsmografami, które podążają zygzakowatym śladem, który pokazuje zmienną amplitudę oscylacji gruntu pod instrumentem. Część czujnikowa sejsmografu nazywana jest sejsmometrem, natomiast możliwość tworzenia wykresów została dodana jako późniejszy wynalazek.

Wrażliwe sejsmografy, które znacznie powiększają te ruchy naziemne, mogą wykryć silne trzęsienia ziemi ze źródeł w dowolnym miejscu na świecie. Czas, lokalizację i wielkość trzęsienia ziemi można określić na podstawie danych zarejestrowanych przez stacje sejsmograficzne.

Około 132 roku n.e. chiński naukowiec Chang Heng wynalazł pierwszy sejsmoskop, instrument, który może rejestrować wystąpienie trzęsienia ziemi zwanego smoczym słojem. Smoczy słoik był cylindrycznym słoikiem z ośmioma smoczymi głowami ułożonymi wokół jego brzegu, z których każda miała kulkę w pysku. Wokół podstawy słoika znajdowało się osiem żab, każda bezpośrednio pod smoczym głowem. Kiedy miało miejsce trzęsienie ziemi, kula spadła z pyska smoka i została złapana przez pysk żaby.

Kilka wieków później we Włoszech opracowano urządzenia wykorzystujące ruch wody, a później rtęć. Mówiąc dokładniej, Luigi Palmieri zaprojektował sejsmometr rtęciowy w 1855 r. Sejsmometr Palmieri miał rurki w kształcie litery U ułożone wzdłuż punktów kompasu i wypełnione rtęcią. Po uderzeniu trzęsienia ziemi rtęć poruszała się i tworzyła kontakt elektryczny, który zatrzymał zegar i uruchomił bęben rejestrujący, na którym zarejestrowano ruch pływaka na powierzchni rtęci. Było to pierwsze urządzenie, które zarejestrowało czas trzęsienia ziemi oraz intensywność i czas trwania ruchów.

John Milne był angielskim sejsmologiem i geologiem, który wynalazł pierwszy nowoczesny sejsmograf i promował budowę stacji sejsmologicznych. W 1880 r. Sir James Alfred Ewing, Thomas Gray i John Milne - wszyscy brytyjscy naukowcy pracujący w Japonii - zaczęli badać trzęsienia ziemi. Założyli Japońskie Towarzystwo Sejsmologiczne, które sfinansowało wynalazek sejsmografów. W tym samym roku Milne wynalazł sejsmograf poziomy.

Po II wojnie światowej sejsmograf poziomy wahadła został ulepszony za pomocą sejsmografu Press-Ewing, opracowanego w Stanach Zjednoczonych do rejestrowania fal długich. Ten sejsmograf wykorzystuje wahadło Milne'a, ale czop podtrzymujący wahadło jest zastąpiony przez elastyczny drut, aby uniknąć tarcia.

Intensywność i wielkość to inne ważne obszary badań nad trzęsieniami ziemi. Wielkość mierzy energię uwolnioną u źródła trzęsienia ziemi. Jest określany na podstawie logarytmu amplitudy fal zarejestrowanych na sejsmogramie w pewnym okresie. W międzyczasie, intensywność mierzy siłę wstrząsów wywołanych trzęsieniem ziemi w określonym miejscu. Jest to determinowane przez wpływ na ludzi, ludzkie struktury i środowisko naturalne. Intensywność nie ma podstaw matematycznych - określenie intensywności opiera się na zaobserwowanych efektach.

Podziękowania dla pierwszych nowoczesnych skal intensywności należą wspólnie z Michele de Rossi z Włoch i Francois Forel ze Szwajcarii, który obaj niezależnie opublikował podobne skale intensywności w 1874 i 1881 r., odpowiednio. Rossi i Forel współpracowali później i wyprodukowali Skalę Rossi-Forel w 1883 roku, która stała się pierwszą skalą szeroko stosowaną na arenie międzynarodowej.

Skala Rossi-Forel zastosowała 10 stopni intensywności. W 1902 roku włoski wulkanolog Giuseppe Mercalli stworzył skalę 12 stopni.

Chociaż stworzono wiele skal intensywności do pomiaru skutków trzęsień ziemi, obecnie stosowaną przez Stany Zjednoczone jest zmodyfikowana skala intensywności Mercalli (MM). Został opracowany w 1931 roku przez amerykańskich sejsmologów Harry'ego Wooda i Franka Neumanna. Ta skala składa się z 12 rosnących poziomów intensywności, od niezauważalnego wstrząsu po katastrofalne zniszczenie. Nie ma podstaw matematycznych; zamiast tego jest to arbitralny ranking oparty na zaobserwowanych efektach.

Skala wielkości Richtera została opracowana w 1935 roku przez Charlesa F. Richter z California Institute of Technology. W Skali Richtera wielkość jest wyrażana w liczbach całkowitych i ułamkach dziesiętnych. Na przykład trzęsienie ziemi o sile 5,3 może być obliczone jako umiarkowane, a silne trzęsienie ziemi o sile 6,3. Ze względu na logarytmiczną podstawę skali, każdy wzrost wartości liczb całkowitych reprezentuje dziesięciokrotny wzrost mierzonych amplituda. Jako oszacowanie energii, każdy krok liczby całkowitej w skali wielkości odpowiada uwolnieniu około 31 razy więcej energii niż ilość związana z poprzednią wartością liczby całkowitej.

Kiedy został utworzony po raz pierwszy, skalę Richtera można było zastosować tylko do zapisów z instrumentów identycznej produkcji. Teraz instrumenty są starannie skalibrowane względem siebie. W ten sposób wielkość można obliczyć za pomocą Skali Richtera z zapisu dowolnego skalibrowanego sejsmografu.