Сергей Бердышев - Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек

Когда люди столкнулись с проявлениями подземной стихии, мыслители и изобретатели попытались найти способы определить время начала землетрясения. В дальнейшем возникла потребность вычислить место его максимальной активности (эпицентр), силу толчков и направление их движения. Первыми попытались регистрировать признаки надвигающихся каменных штормов древние греки. Греческие геометры и философы предлагали различные способы для осуществления этой цели.

Бытует мнение, что греки даже разработали сейсмограф — прибор для регистрации колебаний почвы. Но никакими детальными сведениями об этом ученые не располагают. Достоверно можно утверждать лишь то, что греки прекрасно знали о способности многих животных улавливать сейсмические толчки. Античные хроники 323 г. до н. э. отмечают: «За несколько дней до землетрясения, разрушившего город Геликос, кроты, ласки, ехидны и сороконожки вышли из своих норок, обратившись в беспорядочное бегство».

Первый настоящий сейсмограф был сконструирован китайским астрономом Чжан Хэном 1870 лет назад, в 132 г. К сожалению, устройство не сохранилось до настоящего времени, однако китайские историки сумели реконструировать его облик по старинным летописям. Согласно традициям того времени, прибор был украшен скульптурными изображениями животных, причем эти скульптуры одновременно служили деталями конструкции. Предположительно фигурки изображали драконов и лягушат (жаб) или каких-то еще зверей.

Прибор выглядел следующим образом. Он был отлит из бронзы и представлял собой сосуд диаметром 2 м. Внутри сосуда располагался высокочувствительный маятник, реагировавший на подземные толчки на расстоянии до 600 км от места максимальной активности. Улавливая сейсмические колебания, маятник приходил в движение. Он был соединен специальными тягами, выполнявшими функцию опорных рычагов, с указателями сторон света и основных румбов. Всего сейсмограф содержал 8 указателей, определявших направление хода колебаний грунта.

Эти указатели соответствовали румбам: север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад и северо-запад. В зависимости от направления толчков и, следовательно, от расположения эпицентра маятник начинал колебаться в определенной плоскости и посредством какой-то тяги приводил в движение нужный указатель. Последний, видимо, изготавливался в форме головы дракона, держащего в зубах металлический шарик. Головы были обращены в направлении 8 выбранных румбов. Если толчки приходили с северо-востока, то маятник заставлял двигаться драконью голову, обращенную на северо-восток.

Когда голова приводилась в движение, шарик выскальзывал из раскрывавшихся металлических челюстей дракона и падал в специальную небольшую чашу (тарелочку). Всего вокруг основания прибора на земле устанавливалось 8 чаш, по одной на каждую голову. Чаши были выполнены в форме лягушат с широко открытыми ртами. Таким образом, выпавший из драконьей пасти шарик попадал в рот восседавшего под указателем лягушонка. Астроном проверял, в какую чашу упал шарик, и тем самым узнавал о направлении сейсмических волн в грунте.

Одним из первых европейских сейсмографов был сейсмоскоп итальянского изобретателя Н. Кассиатори. Построенный в 1848 г., этот прибор принципиально не отличался по принципу действия и конструкции от сейсмографа Чжан Хэна. Устройство также было снабжено указателями направления толчков, только на этот раз его детали не были выполнены в виде зверей. В 1856 г. более совершенное устройство установили на Везувии. Сейсмограф измерял, помимо прочего, амплитуду волн и время толчка.

На протяжении 1890-х гг. впервые активно разрабатываются и создаются разные модели вертикального сейсмографа с инертной (инерционной) массой. Последняя представляет собой подвесной груз, слабо реагирующий на вертикальные толчки. Во время землетрясения корпус сейсмографа колебался, тогда как сама инерционная масса оставалась почти неподвижной. Ее положение относительно колеблющегося корпуса отмечалось самописцем на угольной ленте. Таким способом ученые получали диаграмму землетрясения.

Устройства такого рода, изготовленные в 1890-х гг., являются настоящими сейсмографами, тогда как приборы Чжан Хэна и Кассиатори в действительности представляют собой сейсмоскопы. Название сейсмографа в переводе с греческого означает «пишущий сотрясения земли», а сейсмоскоп — «видящий сотрясения земли». В популярной литературе оба вида приборов принято называть сейсмографами. Посредством новых сейсмографов были получены ценные данные о характеристиках разных катастроф — землетрясении 1894 г. в Японии, подземных катаклизмах 1897 г. в Индии и т. д.

Конструкция сейсмометра была затем существенно усовершенствована в 1900-х гг. академиком Б. Б. Голициным, который заложил основы современной сейсмологии. Он же первым понял, что сейсмические толчки как бы простукивают планету насквозь и помогают тем самым заглянуть в ее недра. Землетрясения Голицин сравнил с ярким лучом фонаря, высвечивающим глубинное строение Земли.

Приборами нового образца с 1920-х гг. оснащаются сейсмические станции, которые открываются по всему миру. Очередной значительный прорыв сейсмологии произошел в начале 1960-х гг. В 1960 г. разбросанные по разным уголкам планеты сейсмостанции были объединены во Всемирную эталонную сейсмографическую сеть, которая стала работать по одному временному графику и пользоваться определенными техническими стандартами. Это позволило успешно обобщать данные сотен измерений.

В 1962 г. впервые высокочувствительные сейсмографы были испытаны в районах, где отсутствует опасность землетрясений. Ученые хотели узнать, насколько серьезны подвижки земной коры, приводящие к катастрофам. Измерения проводились в европейской части России, главным образом в Поволжье. Оказалось, что ничтожно малые подвижки блоков коры все же создают порядочный фон малых колебаний, т. н. фон микросейсм.

Измерение микросейсм позволило узнать много нового о движениях литосферных плит и о возникновении очагов сейсмической активности. Малые землетрясения прояснили вопросы, связанные с геологической историей планеты. В наши дни при строительстве ускорителей элементарных частиц непременно учитывается уровень микросейсм, поскольку фоновые колебания могут повлиять на точность научных экспериментов. Земля постоянно пребывает в движении, она неспокойна повсюду. Таким образом, важнейшим выводом современного естествознания, в т. ч. и геологической науки, является заключение о том, что Земля — живая планета.