Что такое сейсмограф?

Что такое сейсмограф?

Сейсмограф — это прибор, разработанный для регистрации сейсмической активности землетрясения.

Считается, что прототип уже существовал в Китае более 1800 лет назад, и его часто называют старейшим сейсмографом в мире. Говорят, что современный сейсмометр был изобретен в Японии в конце 1800-х годов, и с тех пор он претерпел значительные усовершенствования.

Схожий термин для сейсмографа — измеритель сейсмической интенсивности, который является типом сейсмографа. Измеритель сейсмической интенсивности имеет функцию расчета сейсмической интенсивности в дополнение к функции сейсмометра, поэтому название используется, чтобы отличить его от сейсмометра.

Применение сейсмографов

Данные, измеренные сейсмографами, используются для различных мер противодействия землетрясениям.

Сейсмографы также используются в качестве инструментов для наблюдения за вулканической активностью.

Принцип работы сейсмографов

Рисунок 1. Принцип работы сейсмографа

Сейсмографы — это приборы, использующие принцип маятника.

1. Закрепление неподвижной точки по закону инерции

Рисунок 2. Наблюдение за трехсторонним колебанием

Поскольку сейсмографы обычно устанавливаются на поверхности земли или под землей и движутся вместе с землей при ее сотрясениях, необходима контрольная точка, называемая неподвижной точкой, чтобы гарантировать, что сейсмографы никогда не будут двигаться относительно земли.

Предполагая, что точкой опоры маятника является земля, ручка помещается в положение груза, а рулон бумаги, подаваемый с постоянной скоростью, помещается на его конец. Если земля быстро трясется, все устройство будет трястись, но груз остается неподвижным в пространстве из-за закона инерции, поэтому сотрясение земли регистрируется на рулоне бумаги. Сотрясение землетрясения обычно происходит во всех направлениях, но сотрясение, параллельное движению рулонов бумаги, трудно записать, используются три сейсмографа, каждый из которых регистрирует три компонента: север-юг, восток-запад и вертикальное направление.

В последнее время также используются сейсмографы, которые регистрируют движение маятника как электрический сигнал, используя катушку и магнит вместо рулона бумаги.

2. Наблюдение за перемещением, скоростью и ускорением

Рисунок 3. Связь между естественным периодом маятника и периодом качания

Наблюдение смещения, скорости или ускорения земли связано с естественным периодом маятника.

Время, необходимое для возврата груза в исходное положение при свободном качании маятника, называется естественным периодом. Если период качания земли очень мал по сравнению с собственным периодом, груз останется неподвижным. С другой стороны, если период качания земли очень велик по сравнению с собственным периодом, груз будет качаться так же, как и земля. Если период сотрясения земли совпадает с естественным периодом, груз будет сотрясаться гораздо сильнее земли из-за резонанса.

Для предотвращения резонанса на груз устанавливается демпфер, и рассматривается кривая отклика сейсмографов с периодом земли по горизонтальной оси и смещением по вертикальной оси.

В области, где период сотрясения намного короче естественного периода, а смещение постоянно, грузы неподвижны в пространстве. Поэтому можно наблюдать, насколько земля сдвинулась от своего первоначального положения из-за сотрясения, другими словами, смещения.

В области, где период сотрясения равен естественному периоду, можно наблюдать скорость, а в области, где период длиннее естественного периода, можно наблюдать ускорение.

Другая информация о сейсмографах

1. Типы сейсмографов

Существует три основных типа сейсмографов: высокочувствительные сейсмографы для небольших толчков, широкополосные сейсмографы для медленных толчков и сильные сейсмографы для сильных толчков.

Они используются соответствующим образом для разных целей. Например, высокочувствительный сейсмограф из-за своих характеристик может обнаруживать толчки, которые не имеют ничего общего с предполагаемой целью, поэтому могут потребоваться такие меры, как бурение наблюдательных скважин.

2. Метод наблюдения с использованием сейсмографов

Существует два типа сейсмических наблюдений: регулярное наблюдение и временное наблюдение.

Регулярное наблюдение — это метод непрерывного наблюдения в течение длительного периода времени, в то время как временное наблюдение — это метод ограниченного наблюдения в течение короткого периода времени. Временные наблюдения проводятся для определенных целей, таких как наблюдение за афтершоками после сильного землетрясения.

3. Использование сейсмографов

Сейсмографы используются в различных целях по предотвращению и смягчению последствий стихийных бедствий.