Ποιος ετοίμασε τον σεισμογράφο;

Κατά τη συζήτηση σεισμός τη μελέτη και τις καινοτομίες που δημιουργούνται γύρω από αυτήν, υπάρχουν πολλοί τρόποι να το εξετάσουμε. Υπάρχει ο σεισμογράφος, ο οποίος χρησιμοποιείται για την ανίχνευση σεισμών και την καταγραφή πληροφοριών σχετικά με αυτά, όπως η δύναμη και η διάρκεια. Υπάρχουν επίσης διάφορα όργανα που δημιουργήθηκαν για να αναλύσουν και να καταγράψουν άλλες σεισμικές λεπτομέρειες όπως η ένταση και το μέγεθος. Αυτά είναι μερικά από τα εργαλεία που διαμορφώνουν τον τρόπο που μελετάμε τους σεισμούς.

Τα σεισμικά κύματα είναι οι δονήσεις από σεισμούς που ταξιδεύουν στη γη. Καταγράφονται σε όργανα που ονομάζονται σεισμογράφοι, τα οποία ακολουθούν ένα ίχνος ζιγκ-ζαγκ που δείχνει το μεταβαλλόμενο εύρος των ταλαντωμάτων εδάφους κάτω από το όργανο. Το τμήμα αισθητήρα ενός σεισμογράφου αναφέρεται ως σεισμόμετρο, ενώ η ικανότητα γραφημάτων προστέθηκε ως μια μεταγενέστερη εφεύρεση.

Οι ευαίσθητοι σεισμογράφοι, οι οποίοι μεγεθύνουν σε μεγάλο βαθμό αυτές τις κινήσεις εδάφους, μπορούν να ανιχνεύσουν ισχυρούς σεισμούς από πηγές οπουδήποτε στον κόσμο. Ο χρόνος, η θέση και το μέγεθος ενός σεισμού μπορούν να καθοριστούν από τα δεδομένα που καταγράφονται από σταθμούς σεισμογραφίας.

Περίπου το 2002, ο κινέζος επιστήμονας Chang Heng εφευρέθηκε ο πρώτος σεισμοσκόπιο, ένα όργανο που θα μπορούσε να καταγράψει την εμφάνιση ενός σεισμού που ονομάζεται βάζο δράκων. Το βάζο του δράκου ήταν ένα κυλινδρικό βάζο με οκτώ κεφαλές δράκων διατεταγμένες γύρω από το χείλος του, καθένα κρατώντας μια μπάλα στο στόμα του. Περίπου στους πρόποδες του βάζου υπήρχαν οκτώ βάτραχοι, καθένας κάτω από ένα δράκο. Όταν σημειώθηκε σεισμός, μια μπάλα έπεσε από το στόμα του δράκου και πιάστηκε από το στόμα του βατράχου.

Λίγους αιώνες αργότερα, στην Ιταλία αναπτύχθηκαν συσκευές που χρησιμοποιούν νερό και αργότερα ο υδράργυρος. Ειδικότερα, ο Luigi Palmieri σχεδίασε σεισμόμετρο υδραργύρου το 1855. Το σεισμομέτμετρο Palmieri είχε σωλήνες σχήματος U τοποθετημένους κατά μήκος σημείων πυξίδας και γεμάτοι με υδράργυρο. Όταν ένας σεισμός χτυπήσει, ο υδράργυρος θα κινηθεί και θα κάνει ηλεκτρική επαφή που σταμάτησε ένα ρολόι και ξεκίνησε ένα τύμπανο εγγραφής στο οποίο καταγράφηκε η κίνηση ενός πλωτήρα στην επιφάνεια του υδραργύρου. Αυτή ήταν η πρώτη συσκευή που κατέγραψε την ώρα του σεισμού και την ένταση και τη διάρκεια των κινήσεων.

Ο John Milne ήταν ο αγγλικός σεισμολόγος και γεωλόγος που εφευρέθηκε ο πρώτος σύγχρονος σεισμογράφος και προώθησε την κατασκευή σεισμολογικών σταθμών. Το 1880, ο Sir James Alfred Ewing, ο Thomas Gray και ο John Milne - όλοι οι Βρετανοί επιστήμονες που εργάζονται στην Ιαπωνία - άρχισαν να μελετούν σεισμούς. Ίδρυσαν τη Σεισμολογική Εταιρεία της Ιαπωνίας, η οποία χρηματοδότησε την εφεύρεση των σεισμογράφων. Η Milne εφευρέθηκε στον οριζόντιο εκκρεμές σεισμογράφο το ίδιο έτος.

Μετά τον Β Παγκόσμιο Πόλεμο, ο σεισμογράφος οριζόντιας εκκρεμούς βελτιώθηκε με τον σεισμογράφο τύπου Press-Ewing, που αναπτύχθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες για την εγγραφή κυμάτων μεγάλης διάρκειας. Αυτός ο σεισμογράφος χρησιμοποιεί ένα εκκρεμές Milne, αλλά ο στροφέας που υποστηρίζει το εκκρεμές αντικαθίσταται από ένα ελαστικό σύρμα για να αποφευχθεί η τριβή.

Η ένταση και το μέγεθος είναι άλλοι σημαντικοί τομείς στη μελέτη των σεισμών. Μέγεθος μετρά την ενέργεια που απελευθερώνεται στην πηγή του σεισμού. Καθορίζεται από τον λογάριθμο του πλάτους των κυμάτων που καταγράφεται σε ένα σεισμογράφημα σε μια ορισμένη περίοδο. Εν τω μεταξύ, ένταση μετρά τη δύναμη της ανακίνησης που παράγεται από τον σεισμό σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία. Αυτό καθορίζεται από τις επιπτώσεις στους ανθρώπους, στις ανθρώπινες δομές και στο φυσικό περιβάλλον. Η ένταση δεν έχει μαθηματική βάση - η καθοριστική ένταση βασίζεται στα παρατηρούμενα αποτελέσματα.

Η πίστωση για τις πρώτες σύγχρονες κλίμακες έντασης πηγαίνει από κοινού με τον Michele de Rossi της Ιταλίας και τον Francois Forel της Ελβετίας, που και οι δύο δημοσίευσαν ανεξάρτητα παρόμοιες κλίμακες έντασης το 1874 και το 1881, αντίστοιχα. Οι Rossi και Forel συνεργάστηκαν αργότερα και παρήγαγαν την κλίμακα Rossi-Forel το 1883, η οποία έγινε η πρώτη κλίμακα που χρησιμοποιείται ευρέως διεθνώς.

Η κλίμακα Rossi-Forel χρησιμοποίησε 10 βαθμούς έντασης. Το 1902, ο ιταλικός ηφαιστειολόγος Giuseppe Mercalli δημιούργησε κλίμακα 12 βαθμών.

Παρόλο που έχουν δημιουργηθεί πολυάριθμες κλίμακες εντάσεων για τη μέτρηση των επιπτώσεων των σεισμών, αυτή που χρησιμοποιείται σήμερα από τις Ηνωμένες Πολιτείες είναι η τροποποιημένη κλίμακα έντασης Mercalli (MM). Αναπτύχθηκε το 1931 από τους Αμερικανούς σεισμολόγους Harry Wood και Frank Neumann. Αυτή η κλίμακα αποτελείται από 12 αυξανόμενα επίπεδα έντασης που κυμαίνονται από την ανεπιθύμητη ανάδευση έως την καταστροφική καταστροφή. Δεν έχει μαθηματική βάση. Αντίθετα, είναι μια αυθαίρετη κατάταξη βασισμένη στα παρατηρούμενα αποτελέσματα.

Η κλίμακα Richter Magnitude αναπτύχθηκε το 1935 από τον Charles F. Richter του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας. Στη κλίμακα Richter, το μέγεθος εκφράζεται σε ακέραιους αριθμούς και δεκαδικά κλάσματα. Για παράδειγμα, ένας σεισμός μεγέθους 5.3 μπορεί να υπολογιστεί ως μετριοπαθής και ένας ισχυρός σεισμός μπορεί να βαθμολογηθεί ως μέγεθος 6,3. Λόγω της λογαριθμικής βάσης της κλίμακας, κάθε αύξηση μεγέθους ολόκληρου του αριθμού αντιπροσωπεύει δέκα φορές αύξηση στις μετρήσεις εύρος. Ως εκτίμηση της ενέργειας, κάθε βήμα πλήρους αριθμού στην κλίμακα μεγέθους αντιστοιχεί στην απελευθέρωση περίπου 31 φορές περισσότερης ενέργειας από το ποσό που σχετίζεται με την προηγούμενη τιμή ολόκληρου του αριθμού.

Όταν δημιουργήθηκε αρχικά, η κλίμακα Richter μπορούσε να εφαρμοστεί μόνο στα αρχεία από όργανα ίδιας κατασκευής. Τώρα, τα όργανα βαθμονομούνται προσεκτικά σε σχέση με το άλλο. Έτσι, το μέγεθος μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τη κλίμακα Richter από την εγγραφή οποιουδήποτε βαθμονομημένου σεισμογράφου.