Пьер Руссо - Землетрясения

• Название: Землетрясения
• Автор: Пьер Руссо
• Издательство: Прогресс
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1966

В этой книге Пьер Руссо, известный во Франции писатель — популяризатор научных знаний, дает читателю всестороннее представление об одном из самых грозных и разрушительных стихийных бедствий, наносивших огромный ущерб человечеству на всем протяжении его истории.

Руссо популярно излагает теории происхождения землетрясений и обобщает опыт по применению различных методов прогнозирования сейсмических катастроф и ликвидации их последствий.

---

8,6–1 февраля 1938 года — Молуккские острова

8,6 — 21 декабря 1939 года — Турция

8,6 — 24 августа 1942 года — Турция

8,6–4 марта 1952 года — Япония

8,4 — 24 января 1939 года — Мексика

8,4 — 29 октября 1900 года — Венесуэла

8,4–9 августа 1901 года — Монголия

8,4 — 23 сентября 1902 года — Бенгальский залив

8,4 — 22 января 1905 года — Остров Сулавеси (Целебес)

8,4–9 июля 1905 года — Монголия

8,4 — 21 января 1906 года — Япония

8,4 — 14 сентября 1906 года — Новая Гвинея

8,4 — 30 апреля 1919 года — Новые Гебриды

8,4 — 11 ноября 1922 года — Аргентина

8,4–3 февраля 1923 года — Камчатка

8,4 — 15 января 1934 года — Индия

8,4 — 24 мая 1940 года — Эквадор

8,4 — 25 ноября 1941 года — Атлантический океан

8,4 — 20 декабря 1946 года — Япония

8,4–4 ноября 1952 года — Камчатка

Другими словами, разрушительное землетрясение совсем не обязательно характеризуется большой магнитудой, и, наоборот, сейсмические возмущения с такой магнитудой вызывают мало толков, потому что они происходят на краю света, в малодоступных районах.

Читатель теперь понимает, почему колыбелью большинства землетрясений был Тихий океан или его побережье. И что наша старушка Европа, за исключением Турции, ни разу в списках не упомянута. Впрочем, это обстоятельство заслуживает более детального рассмотрения, что мы и сделаем в десятой главе.

Глава девятая Язык сейсмографов

Какой странный прибор изображен на рисунке 12! Что это, крышка от суповой миски, мышеловка или игрушка для лягушат? Отнюдь нет! Неужели вы не догадались? Это же просто-напросто предок наших сейсмографов, скажем точнее: первый сейсмоскоп.

Краткая история сейсмоскопа

Говорят, что этот странный прибор относится к 132 году. Его создал китаец, по имени Чжан Хэн, человек широкой эрудиции, которого многие сравнивают с Леонардо да Винчи или с Омаром Хайямом. Полюбуемся же его искусным изобретением. Оно состоит из колокола, внутри которого подвешен язык. По окружности колокола сделаны отверстия, причем из каждого высовывается голова дракона. Каждый дракон держит в своей пасти шарик. Стоит только разразиться землетрясению, как язык начнет резко раскачиваться. Он ударит изнутри в один из шариков и тот упадет в пасть лягушки, сидящей внизу. Под ударом шарика она издает резкий звук. Так лягушка оповещает о подземном толчке и указывает его направление. Во II веке, подумаете вы, люди не предъявляли слишком больших требований к опознаванию землетрясений.

Рис. 12. Сейсмоскоп Чжан Хэна (по Масселуэйну и Милну).

Вы заблуждаетесь, дорогой читатель! Сейсмоскопами, которые произошли от этого простейшего прибора, пользовались в течение многих веков. Только в 1703 году французский физик Жан Отфёй решил сделать их менее занятными внешне, но несколько более научными. Он заменил шарики ванночкой, наполненной ртутью. Прошло еще более столетия, прежде чем догадались добавить вращающийся барабан с регистром, чтобы отмечать время землетрясения.

Систематически сейсмоскопами[55] начали пользоваться в 1865 году в Маниле. Впрочем, они были тогда крайне примитивны и их показания имели значение только при единичном толчке. Если же толчки следовали один за другим, начиналась путаница. Вот почему физики решили серьезно заняться вопросом, как поточнее выявить и зарегистрировать движения грунта.

Проблема кажется простой только на первый взгляд. Стоит немного призадуматься, и становится ясным, что движение грунта нельзя установить с такой же легкостью, как какого-либо тела. Действительно, идет ли речь о пешеходе, повозке или самолете, их движение заметно лишь по отношению к окружающей местности, то есть по отношению к дороге, деревьям, домам и т. д. Но если движется сама местность, то из чего исходить при определении ее движения?

Что же принять за фиксированное основание, достаточно независимое от грунта, чтобы малейшие его движения были бы заметны относительно этой основы?

Нужно было найти абсолютно неподвижное тело, подвешенное над грунтом и не касающееся его: тогда можно было бы заметить движение грунта по отношению к этому телу.

От сейсмоскопа до тромометра[56]

К сожалению, нельзя зафиксировать тело в пространстве, поскольку все тела падают. Нужно, следовательно, смириться с тем, что тело должно на чем-то покоиться, и постараться, чтобы его связь с грунтом была предельно слабой. Это условие подсказывает решение. Не подойдет ли в данном случае маятник? Подвесим тяжелый шар за нить, которую в свою очередь прикрепим к какой-нибудь опоре. Дадим щелчок по этой опоре: шар остается неподвижным. Инерция шара гарантирует его неподвижность, а сама инерция зависит от массы шара. Всем известно: чем тяжелее гиря маятника, тем менее она чувствительна к резким движениям опоры.

«Итак, — решили физики в середине XIX века, — вот он, наш идеальный сейсмоскоп — это маятник! Поскольку он остается более или менее неподвижным, нет ничего проще, как определять движения грунта относительно маятника. Мы можем даже прикрепить к маятнику карандаш, который, когда грунт заколеблется, оставит черту на бумаге, положенной под ним на полу».

Рис. 13. Тромометр, сконструированный в Париже около 1888 года для Манилы. Прибор состоит из маятника, к тяжелой массе которого прикреплена игла. Эта игла вычерчивает линию на сферической закопченной пластинке.

Впрочем, поскольку грунт может смещаться в трех направлениях, важно, чтобы прибор записал три компоненты движения. Нужно, следовательно, чтобы наблюдение производилось тремя приборами; один запишет колебания в направлении север — юг, другой — восток — запад и третий — вертикальную компоненту.

Эти соображения породили целую серию тромометров, которыми пользовались на первых сейсмологических станциях. Конструкция тромометров очень проста: штатив, к верхней точке которого подвешен маятник. К его гире-шарику прикреплена игла. Шарик движется над закопченной поверхностью. Как только начинается землетрясение, поверхность сдвинется по отношению к маятнику и острие прочертит зигзаг (рис. 13).

Поскольку движения грунта никогда не достигают большой амплитуды, зигзаг не бывает длинным. Чтобы его изучить, ученым при применении тромометра приходилось прибегать к микроскопу. Естественно, что вскоре они задумались над тем, как увеличить зигзаг. Казалось, что для этого достаточно удлинить иглу. Но вслед за этим потребовалось удлинить и нить, чтобы колебания грунта как можно слабее действовали на маятник. Маятник с короткой нитью будет колебаться в унисон с грунтом. Удлинение нити устраняет этот недостаток.

Тогда ученые начали конструировать тромометры с нитью в несколько метров. Итальянец Вицентини из Падуи сконструировал пользовавшийся большим успехом тромометр с нитыо длиной 10 метров. Однако и этого оказалось недостаточно. Для замедления периода колебаний до 10 секунд нужна нить длиной в 25 метров. Разумеется, установить маятник с такой нитью немыслимо. Ученые быстро сообразили, что надо вести поиски в другом направлении. И в 1880 году это новое направление нашел англичанин.

От тромометра к сейсмографу

Англичанин этот, Джон Милн, работал горным инженером в Японии.

Разве мог специалист по горному делу не заинтересоваться землетрясениями, самым обыденным явлением в этой стране? Милн, склонный к научным исследованиям, заинтересовался этой проблемой и задался целью изобрести для изучения землетрясений более чувствительный прибор, чем маятник.

Проблема заключалась в том, чтобы увеличить период колебаний маятника. Но как добиться этого, не удлиняя нити? Известен и другой способ: уменьшить тяжесть гири[57]. Как это осуществить? Да заменить обычный вертикально подвешенный маятник горизонтальным! И вместе со своими друзьями физиками Юингом и Грейем Милн сконструировал первый сейсмограф.

Рис. 14. Принципы действия горизонтального сейсмографа. Стержень CD движется вокруг слабо наклонной оси АВ, регистрируя перпендикулярные толчки.

Принцип, на котором основана конструкция сейсмографа с горизонтальным маятником, очень прост. Представьте себе дверь, ось которой не совсем вертикальна, а слегка наклонна. В этом случае дверь сама перемещается в вертикальную плоскость и чувствительна к любому толчку, перпендикулярному этой плоскости. Прибор состоит из горизонтального кронштейна CD (рис. 14), несущего на конце тяжелую массу D (весом несколько сот килограммов). Эта масса может свободно колебаться вокруг слегка наклонной оси АВ. Малейшее сотрясение каменной станины отражается соответствующим перемещением тяжелой массы D. В результате получаем период колебания, равный 15 и даже 20 секундам.