Изобретение сейсмографа. Кто изобрел сейсмограф

Сейсмограф (от др.-греч. σεισμός - землетрясение и др.-греч. γράφω - записывать) или сейсмометр - измерительный прибор, который используется в сейсмологии для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн. Прибор для определения силы и направления землетрясения .

ЧжанХэн изобрел устройство, которому дал имя Хоуфэн «» и которое могло фиксировать колебания земной поверхности и направление их распространения.

Хоуфэн и стал первым в мире сейсмографом. Прибор состоял из большого бронзового сосуда диаметром 2 м, на стенках которого располагались восемь голов дракона. Челюсти у драконов раскрывались, и у каждого в пасти был шар.

Внутри сосуда находился маятник с тягами, прикрепленными к головам. В результате подземного толчка маятник приходил в движение, действовал на головы, и шар выпадал из пасти дракона в открытый рот одной из восьми жаб, восседавших у основания сосуда. Прибор улавливал подземные толчки на расстоянии 600 км от него.

1.2. Современные сейсмографы

Конструкция довольно проста: грузик подвешивается на вертикально или горизонтально расположенной пружине, а к другому концу груза крепится перо самописца.

Вращающаяся бумажная лента служит для записи колебаний груза. Чем сильнее толчок, тем дальше отклоняется перо и дольше колеблется пружина.

Вертикальный груз позволяет регистрировать горизонтально направленные толчки, и наоборот, горизонтальный самописец записывает толчки в вертикальной плоскости.

Как правило, горизонтальная запись ведется в двух направлениях: север–юг и запад-восток.

В сейсмологии в зависимости от решаемых задач используются различные виды сейсмографов: механический, оптический или электрический с различными видами усилений и методами обработки сигнала. Механический сейсмограф включает чувствительный элемент (обычно маятник и демпфер) и самописец.

Основание сейсмографа жёстко связано с исследуемым объектом, при колебаниях которого возникает движение груза относительно основания. Записывается сигнал в аналоговой форме на самописцах с механической записью.

1.3. Создание сейсмографа

Материалы: Картонная коробка; шило; лента; пластилин; карандаш; фломастер; бечевка или крепкая нитка; кусок тонкого картона.

Рамой для сейсмографа послужит картонная коробка. Нужно, чтобы она была сделана из достаточно жесткого материала. Открытая ее сторона будет лицевой частью прибора.

Надо проделать шилом отверстие в верхней крышке будущего сейсмографа. Если жесткости для «рамы » не хватает, надо обклеить скотчем углы и ребра коробки, укрепив ее, как показано на фотографии.

Скатать шарик из пластилина и проделать в нем отверстие карандашом. Протолкнуть фломастер в отверстие таким образом, чтобы кончик его ненамного высовывался с противоположной стороны пластилинового шарика.

Это указатель сейсмографа, предназначенный для того, чтобы вычерчивать линии земных вибраций.

Пропустить конец нити через дырочку в верхней части коробки. Установить коробку на нижнюю сторону и подтянуть нить таким образом, чтобы фломастер был свободно подвешен.

Привяжите верхний конец нити к карандашу и вращайте карандаш вокруг оси, пока не выберете слабину нити. Когда фломастер повиснет на нужной высоте (то есть будет лишь слегка касаться дна коробки), зафиксируйте карандаш на месте с помощью скотча.

Подсунуть лист картона под кончик фломастера на дно коробки. Отрегулировать все так, чтобы кончик фломастера легко касался картона и мог оставлять линии.

Сейсмограф готов к работе. Он использует тот же принцип действия, что и настоящее оборудование. Утяжеленный подвес, или маятник, будет более инерционным по отношению к тряске, чем рамка.

Чтобы проверить устройство на деле, незачем дожидаться землетрясения. Просто надо встряхнуть рамку. Подвес останется на месте, но начнет чертить линии на картонке, как самый настоящий.

Сейсмограф

Сейсмограф

Сейсмограф - специальный измерительный прибор , который используется для обнаружения и регистрации всех типов сейсмических волн. В большинстве случаев сейсмограф имеет груз с пружинным прикреплением, который при землетрясении остаётся неподвижным, тогда как остальная часть прибора (корпус, опора) приходит в движение и смещается относительно груза. Одни сейсмографы чувствительны к горизонтальным движениям, другие - к вертикальным. Волны регистрируются вибрирующим пером на движущейся бумажной ленте. Существуют и электронные сейсмографы (без бумажной ленты).

До недавнего времени в качестве чувствительных элементов сейсмографов в основном использовались механические или электромеханические устройства. Вполне естественно, что стоимость таких инструментов, содержащих элементы точной механики, является настолько высокой, что они практически недоступны для рядового исследователя, а сложность механической системы и, соответственно, требования к качеству ее исполнения фактически означают невозможность изготовления подобных приборов в промышленных масштабах.

Бурное развитие микроэлектроники и квантовой оптики в настоящее время привело к появлению серьёзных конкурентов традиционным механическим сейсмографам в средне- и высокочастотной области спектра. Однако, такие устройства на основе микромашинной технологии, волоконной оптики или лазерной физики, обладают весьма неудовлетворительными характеристиками в области инфранизких частот (до нескольких десятков Гц), что является проблемой для сейсмологии (в частности, организации телесейсмических сетей).

Существует и принципиально иной подход к построению механической системы сейсмографа - замена твёрдой инерционной массы жидким электролитом. В таких устройствах внешний сейсмический сигнал вызывает поток рабочей жидкости, который, в свою очередь, преобразуется в электрический ток с помощью системы электродов. Чувствительные элементы подобного типа получили название молекулярно-электронных. Преимуществами сейсмографов с жидкой инерционной массой является низкая стоимость, продолжительный, порядка 15 лет, срок службы и отсутствие элементов точной механики, что резко упрощает их изготовление и эксплуатацию.

Компьютеризированные сейсмоизмерительные системы

С появлением компьютеров и аналого-цифровых преобразователей функциональность сейсмоизмерительного оборудования резко повысилась. Появилась возможность одновременно фиксировать и анализировать в реальном времени сигналы с нескольких сейсмодатчиков, учитывать спектры сигналов. Это обеспечило принципиальный скачок в информативности сейсмоизмерений.

Примеры сейсмографов

• Молекулярно-электронный сейсмограф. .
• Автономный донный сейсмограф. . Архивировано из первоисточника 3 декабря 2012.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Сейсмограф" в других словарях:

Сейсмограф … Орфографический словарь-справочник

- (греч., от seismos колебание, сотрясение, и grapho пишу). Аппарат для наблюдения землетрясений. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СЕЙСМОГРАФ греч., от seismos, потрясение, и grapho, пишу. Аппарат для… … Словарь иностранных слов русского языка

Син. термина сейсмоприемник. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия

Геофон, сейсмоприемник Словарь русских синонимов. сейсмограф сущ., кол во синонимов: 2 геофон (1) … Словарь синонимов

- (от сейсмо... и...граф) прибор для записи колебаний земной поверхности во время землетрясений или при взрывах. Основные части сейсмографа маятник и регистрирующее устройство … Большой Энциклопедический словарь

- (сейсмометр), прибор для измерения и записи СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, вызванных движением (ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ или взрывом) в земной коре. Колебания записываются с помощью пишущего элемента на вращающемся барабане. Некоторые сейсмографы способны улавливать… … Научно-технический энциклопедический словарь

СЕЙСМОГРАФ, сейсмографа, муж. (от греч. seismos трясение и grapho пишу) (геол.). Прибор для автоматической записи колебаний земной поверхности. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

СЕЙСМОГРАФ, а, муж. Прибор для записи колебаний земной поверхности во время землетрясений или при взрывах. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Сейсмограф - - прибор, предназначенный для записи колебаний земной поверхности, вызываемых сейсмическими волнами. Состоит из маятника, например, стальной гирьки, которая на пружине или тонкой проволоке подвешена к стойке, прочно закрепленной в грунте.… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

сейсмограф - Прибор для преобразования механических колебаний почвы в электрические и последующей записи на светочувствительной бумаге. [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики геология, геофизика Обобщающие… … Справочник технического переводчика

Книги

• Игровые миры: от homo ludens до геймера , Тендрякова Мария Владимировна. Автор обращается к самому широкому кругу игр: от архаичных игрищ, игр-гаданий и состязаний до новомодных компьютерных игр. Сквозь призму игры и происходящих с играми трансформаций - моду на…

В 132 году нашей эры в Китае учёный-изобретатель Чжан Хэн представил первый сейсмоскоп, который, как считается, был способен предсказывать землетрясения с точностью современных инструментов.

В исторических записях сохранилось точное описание его внешнего вида и того, как он функционировал, а вот точная внутренняя конструкция до сих пор остаётся загадкой. Неоднократно учёные предпринимали попытки создать модель такого сейсмоскопа, выдвигая различные теории о принципе его работы.

Наиболее распространённая из них гласит, что маятник внутри медной колбы приходит в движение во время подземных толчков, даже если эпицентр землетрясение находится за сотни километров. В свою очередь маятник ударял по системе рычагов, с помощью которой открывалась пасть одного из восьми драконов, располагающихся снаружи.

Реконструкция древнего сейсмоскопа времён династии Восточная Хань (25—220 н.э.) и его изобретатель Чжан

В пасти каждого животного находился бронзовый мяч, который падал в железную жабу, производя при этом громкий звон. В исторических очерках говорится, что производимый звук был настолько громким, что мог разбудить всех жителей императорского двора.

Дракон, пасть которого раскрывалась, указывал, в какой стороне произошло землетрясение. Каждому из восьми животных принадлежало одно из направлений: Восток, Запад, Север, Юг, северо-восток, северо-запад, юго-восток и юго-запад соответственно.

Изобретение поначалу встретили со скепсисом, несмотря на то, что Чжан уже на тот момент был известным учёным, которого имперский двор назначил на пост главного астронома. Но примерно в 138 году нашей эры, бронзовый мяч издал первый сигнал тревоги, указав, что землетрясение произошло к западу от столицы Лоян.

Сигнал был проигнорирован, так как никто в городе не ощутил признаков землетрясения. Спустя несколько дней из Лояна прибыл гонец с новостью о сильных разрушениях: город, находящийся на расстоянии 300 км, в результате стихийного бедствия лежал в руинах.

Учёный из Института геофизики в Китае определил, что первое землетрясение, обнаруженное таким сейсмоскопом, произошло 13 декабря 134 года и имело силу в 7 баллов.

Таким образом, аппарат был создан с целью выявления землетрясений в отдалённых регионах, но он функционировал только при жизни своего изобретателя. По всей видимости, устройство первого сейсмоскопа было настолько сложным, что только сам учёный мог поддерживать его в работоспособном состоянии.

Современные попытки воссоздания копии увенчивались переменным успехом, и все они были созданы на основе использования инерции, принципа, который используется и в современных сейсмографах.

В 1939 году японский учёный создал модель подобного сейсмоскопа, но не во всех случаях мяч падал точно по направлению эпицентра землетрясения.

Более точную реконструкцию изобретения удалось создать совместно учёным из Китайской академии наук, Национального музея и Китайского сейсмологического бюро в 2005 году.

Как сообщают китайские СМИ, аппарат отреагировал точно на воспроизведённые волны пяти произошедших землетрясений в Таншане, Юньнани, Цинхай-Тибетском нагорье и Вьетнаме. В сравнении с современными приборами, сейсмоскоп показал удивительную точность, а его форма была такой же, как описано в исторических текстах.

Тем не менее, не все склонны верить в эффективность работы первого сейсмоскопа. Роберт Райтерман, исполнительный директор Консорциума университетов по исследованиям в области сейсмостойкого строительства, выразил скептицизм в отношении точности аппарата, описанного в исторических рассказах.

«В случае, если эпицентр землетрясения находился на близком расстоянии, вcя конструкция так сильно шаталась, что шары одновременно выпадали бы из всех драконов. На далёком же расстоянии движения земли не оставляют чёткого следа, чтобы идентифицировать, из какой именно стороны исходят вибрации. Так как до того момента, когда колебания земной поверхности достигают сейсмоскопа, они происходят в разных направлениях скорее всего хаотично», — пишет он в своей книге «Инженеры и землетрясения: международная История».

Если сейсмоскоп действительно так точно работал, как это было описано в исторических записях, на что также намекает функционирование современных копий, то гений Чжана до сих пор остаётся недосягаемым.

Чжан Хэн (78 — 139) — китайский философ, мыслитель-энциклопедист, литератор, поэт, государственный деятель и учёный, которому принадлежат мировые открытия и изобретения в математике, астрономии, механике, сейсмологии и географии.