Древний китайский детектор землетрясений, который озадачивает современных исследователей
Точная копия сейсмоскопа Чжана Хэна
Занимаетесь строительством? Тогда конструкционный профиль качественный и с доставкой всегда в одном клике от вас.
В 132 году н. э. гениальный китайский астроном, математик и инженер по имени Чжан Хэн представил суду Хань впечатляющее изобретение — первый в мире сейсмоскоп.
Сейсмоскоп — это прибор, который показывает сотрясение земли во время землетрясения. Его не следует путать с сейсмометром или сейсмографом, который также фиксирует движение. По сути, любой подвесной маятник или тонко сбалансированный объект, который может колебаться при малейшем сотрясении, будет функционировать как сейсмоскоп. Наивно полагать, что таких инструментов не существовало до изобретения Чжана Хэна. Но что делает сейсмоскоп Хэна особенным, так это его чувствительность и способность определять направление, откуда пришло землетрясение.
Прибор Чжана Хэна напоминал большой кувшин для вина, сделанный из бронзы, он обладал диаметром около 1,8 метра. На внешней стороне сосуда было восемь драконьих голов, обращённых к восьми главным направлениям компаса. Под головами драконов, на дне сосуда, сидели восемь лягушек с открытыми ртами и запрокинутыми назад головами. Содержимое кувшина неизвестно, но есть подозрение, что в нём имелся какой-то маятниковый механизм.
Когда происходило землетрясение, даже если оно было слишком слабым, чтобы его можно было почувствовать, маятник качался вместе с дрожащей землей и выбивал металлический шар из пасти дракона в пасть лягушки. Направление, с которого падал шар, указывало, откуда происходили толчки. Падающий шар также издал громкий звук, когда он приземлился в рот лягушки, предупреждая о землетрясении.
Чжан Хэн назвал своё изобретение Houfeng Didong Yi, или «флюгер землетрясения».
Чжана Хэна первоначально восприняли со скептицизмом, но, как гласит история, через несколько лет спустя всё изменилось. Поскольку в столице никто не ощущал никаких сотрясений, критики сочли прибор провальным. Но через несколько дней прибыл человек, который сообщил о серьёзном землетрясении, произошедшем в сотнях километров – в том направлении, которое указал сейсмоскоп.
Сейсмоскоп Чжана Хэна
В течение столетий после смерти Чжана Хэна другие китайские интеллектуалы, как говорят, успешно воссоздали сейсмоскоп Чжана Хэна, но ни один прибор не сохранился. Современные писатели описали природу этого инструмента, но его внутренняя часть остаётся загадкой. Например, пока неясно, почему древняя конструкция маятника была настолько чувствительной, что могла обнаруживать землетрясения на расстоянии сотен километров.
Возможный механизм работы сейсмоскопа
Попытки построить сейсмоскоп Чжана Хэна были предприняты в 19-м и 20-м веках, но эти копии не достигли уровня точности и чувствительности, описанных в китайских исторических записях. Ещё в 2005 году группа сейсмологов и археологов из Китайской академии наук объявила, что они создали функционирующую копию.
В своей версии исследователи использовали только один шар, а не восемь отдельных для каждой из сторон света. Этот шар был аккуратно сбалансирован на тонкой подставке в центре прибора. Прямо над шаром был подвешен маятник, с которым он слегка соприкасался. Когда маятник качался, он мягко толкал шар с подставки вниз по одному из восьми каналов. Таким образом, инструмент можно было запустить только один раз, и последующее движение маятника не могло вытолкнуть шары из других ртов просто потому, что их больше не было.
Возраст сейсмоскопа Чжана Хэна насчитывает 1800 лет, но принцип его работы остался практически неизменным. Маятниковые сейсмометры использовались до 19-го века. Современный сейсмограф использует сложную электронику, но датчик по-прежнему представляет собой подвешенную массу, своего рода маятник, удерживаемый электрическими силами вместо механических рычагов и стержней. Некоторые модели используют пружины вместо маятников.
В период с 2016 по 2017 год группа исследователей продемонстрировала, что можно обнаруживать землетрясения с помощью обычных подводных телекоммуникационных кабелей путём измерения колебаний в фазе передаваемых световых импульсов, вызванных сейсмическим событием. В отличие от сейсмометров, которые располагаются в одной точке пространства и таким образом измеряют только один ряд сейсмических волн, оптические волокна подвергаются сейсмическим влияниям по всей длине; это позволяет исследователям извлекать ценную информацию о землетрясении, что может быть невозможно с помощью сейсмометра. Установка сейсмометров на дне океана является сложной и дорогостоящей, но уже существуют тысячи километров подводных кабелей для передачи Интернета и голосовых данных по всему миру. Используя эту существующую инфраструктуру, можно было бы создать глобальную сейсмическую сеть с очень небольшими затратами.
