Чӣ тавр сейсмограф дар муайян кардани заминларзаҳо кор мекунад
Заминларзаҳо яке аз мураккабтарин падидаҳои табиӣ буда, барои ҳаёти инсон хатари зиёд эҷод мекунанд. Ларзишҳое, ки дар натиҷаи тағйирёбии плитаҳои тектоникӣ, фаъолияти вулқонӣ, фурӯпошии зеризаминӣ ва ҳатто таркишҳои сунъӣ ба вуҷуд меоянд, метавонанд масофаҳои дурро тавассути қишри Замин тай кунанд ва ба сатҳ таъсир расонанд. Барои фаҳмидани он, ки кай ва дар куҷо заминларзаҳо рух медиҳанд, онҳо то чӣ андоза қавӣ ҳастанд ва чӣ гуна мавҷҳо паҳн мешаванд, олимон ба асбобҳои дақиқи ченкунӣ ниёз доранд. Асбоби асосии истифодашаванда сейсмограф аст - асбобе, ки ҳаракати заминро пайваста сабт мекунад ва онро ба маълумоте табдил медиҳад, ки таҳлил карда мешавад.
Сейсмограф чист?
Истилоҳи "сейсмограф" аксар вақт барои ишора ба системаи пурраи сабти заминларза истифода мешавад. Аз нигоҳи техникӣ, сенсоре, ки ҳаракати заминро муайян мекунад, сейсмометр номида мешавад, дар ҳоле ки дастгоҳи сабт ва системаи коркарди маълумот вазифаи сейсмографро иҷро мекунанд. Аммо, дар истифодаи ҳаррӯза, сейсмограф маҷмӯи ҳарду ҳисобида мешавад: дастгоҳе, ки ларзишҳоро муайян, чен ва сабт мекунад.
Натиҷаҳои сабти сейсмограф сейсмограммаҳо номида мешаванд, ки графикҳое мебошанд, ки амплитудаи ларзишҳоро нисбат ба вақт нишон медиҳанд. Аз ин сейсмографҳо, муҳаққиқон метавонанд вақти расидани мавҷҳои сейсмикиро муайян кунанд, макони манбаи заминларзаро ҳисоб кунанд, бузургиро тахмин кунанд ва механизмҳои рахнаро таҳлил кунанд.
Принсипҳои асосӣ: Инерсия ва ҳаракати нисбӣ
Механизми кори сейсмограф бар асоси як принсипи оддии физикӣ асос ёфтааст: инерсия. Вақте ки замин аз сабаби заминларза ҳаракат мекунад, қисми сейсмограф, ки ба замин пайваст аст, бо он ҳаракат мекунад. Аммо, сейсмограф вазни муқобил (масса) дорад, ки майл ба истодан дорад (ё бо тағйироти ҳадди ақал ҳаракат мекунад). Дар натиҷа, ҳаракати нисбӣ байни чаҳорчӯбаи асбоб (ки бо замин ҳаракат мекунад) ва масса (ки аз сабаби инерсия "қафо мемонад") ба амал меояд. Сипас ин ҳаракати нисбӣ ба сигнале табдил дода мешавад, ки сабт карда мешавад.
Тасаввур кунед, ки шумо тахтаро нигоҳ медоред ва ба он вазни овезоншудаи пружинаро мегузоред. Вақте ки тахтаро ҷунбонед, ба назар чунин мерасад, ки вазн ба самти муқобил ҳаракат мекунад ё аз он ақиб мемонад. Ин фарқияти ҳаракат моҳияти андозагириҳои сейсмикӣ аст.
Қисмҳои асосии сейсмограф
Умуман, сейсмограф аз якчанд ҷузъҳои муҳим иборат аст:
1. Массаи инерсиалӣ (массаи исботӣ)
Қисми муҳимтарин ҳамчун "эълон" хизмат мекунад, зеро он майли устувор мондан дорад. Ин масса метавонад массаи металли вазнин бошад, ки ба системаи пружинӣ ё маятник пайваст карда шудааст.
2. Системаи пружинӣ/маятникӣ
Вазифаҳо барои дастгирии масса ва танзими вокуниши асбоб ба ларзиш. Параметрҳо ба монанди доимии пружинӣ ва хомӯшкунӣ басомади табиии асбоб ва ҳассосияти онро муайян мекунанд.
3. Системаи демпферӣ
Бе демпфер, масса пас аз гузаштани ларзиш хеле тӯлонӣ ларзиш мекунад ва хондани маълумотро душвор мегардонад. Демпфер метавонад моеъ, магнитӣ ё электронӣ бошад, то ларзиши аз ҳад зиёдро кам кунад.
4. Табдилдиҳанда (Ҳаракатро ба сигнал табдил медиҳад)
Табдил додани ҳаракати нисбӣ ба сигнали электрикӣ. Усулҳои маъмул сенсорҳои электромагнитӣ (спирал ва магнитӣ), сиғимӣ ё оптикӣ мебошанд.
5. Системаи сабткунанда ва ҷамъоварии маълумот
Сигналҳои аналогӣ тавассути ADC (Табдилдиҳандаи аналогӣ ба рақамӣ) ба рақамӣ табдил дода мешаванд, бо мӯҳри вақт (одатан дар асоси GPS) муайян карда мешаванд ва сипас нигоҳ дошта мешаванд ва/ё ба маркази таҳлил фиристода мешаванд.
6. Хонаи асбобҳо ва таҳкурсӣ
Сейсмографҳо дар таҳкурсии устувор, аксар вақт дар таҳхонаҳо ё чоҳҳо, насб карда мешаванд, то халалдоркуниро аз фаъолияти инсон, шамол ё тағирёбии ҳарорат ба ҳадди ақалл расонанд.
Чӣ тавр сейсмографҳо мавҷҳои заминларзаро "мешунаванд"?
Ҳангоми заминларза, энергия хориҷ мешавад ва ҳамчун мавҷҳои сейсмикӣ паҳн мешавад, асосан:
– Мавҷҳои P (аввалинӣ): мавҷҳои фишурда, ки зудтарин меоянд ва метавонанд дар байни ҷисмҳои сахт ва моеъ паҳн шаванд.
– Мавҷҳои S (дуюмдараҷа): мавҷҳои буришӣ, сусттар, танҳо тавассути муҳитҳои сахт паҳн мешаванд.
– Мавҷҳои сатҳӣ (Рейли ва Лав): умуман харобиовартарин мавҷҳо буда, дар наздикии сатҳи Замин паҳн мешаванд.
Сейсмографҳо тағйиротро дар ҳаракати замин дар тӯли вақт сабт мекунанд. Дар сейсмограмма, мавҷҳои P одатан аввал ҳамчун ларзишҳои хурд ва босуръат, баъдан мавҷҳои S бо амплитудаҳои калонтар ва сипас мавҷҳои сатҳӣ бо давомнокии дарозтар ва эҳтимолан амплитудаҳои хеле калон пайдо мешаванд.
Бо муқоисаи фарқияти вақти расидани мавҷҳои P ва S дар як истгоҳ, муҳаққиқон метавонанд масофаи манбаи заминларзаро аз он истгоҳ тахмин кунанд. Бо якҷоя кардани маълумот аз якчанд истгоҳ, макони заминларзаро бо истифода аз триангуляция муайян кардан мумкин аст.
Сейсмографҳои муосир: Аз қалам то рақамӣ
Аз нигоҳи таърихӣ, сейсмографҳои аввал аз системаҳои механикӣ истифода мебурданд: массае, ки ба қаламе пайваст буд, ки дар барабани коғазии гардишкунанда менавишт. Дар ҳоле ки ин консепсия дар рушди илми Замин муҳим буд, асбобҳои муосир ба системаҳои рақамии баланддақиқ гузаштаанд.
Сейсмографҳои рақамӣ аз сенсорҳое истифода мебаранд, ки сигналҳои электрикиро мутаносибан ба суръат ё шитоби ҳаракати замин тавлид мекунанд. Сипас, маълумот бо суръати муайян (масалан, 100 Гц ё баландтар) вобаста ба ниёз намуна гирифта мешавад ва барои кам кардани садо филтр карда мешавад. Рақамӣ кардан имкон медиҳад, ки интиқоли осони маълумот дар вақти воқеӣ ба амал ояд ва системаи назорати хеле босуръати заминларзаро имконпазир созад.
Баъзе намудҳои сенсорҳое, ки маъмулан истифода мешаванд, инҳоянд:
– Сейсмометри фарохнавор: қобилияти сабти ларзишҳо бо диапазони басомади васеъ, ки барои заминларзаҳои маҳаллӣ то заминларзаҳои дурдаст (телесейсмикӣ) мувофиқ аст.
– Акселерометри ҳаракати қавӣ: барои сабти шитобҳои қавӣ бидуни «сершавӣ» тарҳрезӣ шудааст, ки барои таҳлили ларзишҳо дар наздикии манбаъҳои заминларза ва ниёзҳои муҳандисии сохтмон муҳим аст.
Муайян кардани бузургӣ ва шиддат аз маълумоти сейсмограф
Маълумоти сейсмограф барои ҳисоб кардани бузургӣ, ки ченаки энергияи заминларза аст, истифода мешавад. Дар амалияи муосир, бузургӣ аксар вақт ҳамчун Mw (Момент Магнитуда) ифода карда мешавад, ки бо моменти сейсмикӣ (дараҷаи кафида, бузургии лағжиш ва сахтии санг) алоқаманд аст. Сейсмограммаҳо ба ҳисоб кардани ин параметрҳо тавассути таҳлили амплитуда ва спектри мавҷҳо кӯмак мекунанд.
Дар айни замон, шиддат таъсири заминларзаро дар макони мушаххас тавсиф мекунад, ки аз масофа то манбаъ, шароити замин ва сифати бино вобаста аст. Сейсмографҳо барои чен кардани параметрҳои ларзиш, ба монанди Шитоби авҷи замин (PGA) ё Суръати авҷи замин (PGV), ки барои кам кардани хатар ва тарҳрезии сохторӣ муҳиманд, кӯмак мерасонанд.
Чаро макони насби сейсмограф ин қадар муҳим аст?
Дақиқии сейсмограф на танҳо аз технология, балки аз муҳити насб низ вобаста аст. Дар ҳолати беҳтарин, асбоб бояд чунин ҷойгир карда шавад:
– дуртар аз шоҳроҳҳо, корхонаҳо ва фаъолиятҳои инсонӣ барои кам кардани ларзишҳои ғайризаминӣ,
– дар болои санги устувор,
– дар ҳуҷрае, ки ҳарорати нисбатан доимӣ дорад;
– ва дорои системаи дақиқи вақтсанҷӣ (GPS timing) мебошад, то маълумот байни истгоҳҳо ҳамоҳанг карда шавад.
Хатарҳо ба монанди ҳаракати нақлиёт, техника, мавҷҳои уқёнус ё шамоли сахт метавонанд садои сабтшударо ба вуҷуд оранд, ки бояд тавассути коркарди сигнал ҷудо карда шавад.
Сейсмографҳо дар системаҳои огоҳкунии барвақтӣ
Дар бисёре аз кишварҳои дорои хатари заминларза, сейсмографҳо асоси системаҳои огоҳкунии барвақти заминларза мебошанд. Азбаски мавҷҳои P зудтар меоянд ва одатан камтар зарароваранд, система метавонад мавҷҳои P-ро муайян кунад ва пеш аз расидани мавҷҳои S ва мавҷҳои рӯизаминӣ ба минтақаи муайян огоҳӣ фиристад. Дар ҳоле ки вақти огоҳӣ аксар вақт танҳо аз чанд сония то даҳҳо сония аст, ин барои боздоштани қатораҳо, хомӯш кардани сӯзишворӣ ё додани имконият ба одамон барои паноҳ бурдан кофӣ аст.
Penutup
Механизми кори сейсмограф асосан аз ҳаракати нисбии инерсияи масса нисбат ба ҳаракати замин истифода мебарад. Аз як консепсияи оддии физика, сейсмограф ба асбоби рақамии хеле ҳассос табдил ёфтааст, ки қодир аст ларзишҳоро аз манбаъҳои хурди заминларза то рӯйдодҳои калон ва трансконтиненталӣ сабт кунад. Тавассути сейсмографҳо, олимон метавонанд вақти ҳодиса, макони маркази заминларза, умқ, бузургӣ ва хусусияти рахнаро муайян кунанд - ҳама маълумоти муҳим барои фаҳмидани динамикаи Замин ва коҳиш додани хатари офатҳо. Бо шабакаҳои зичи сейсмограф ва рушди системаҳои таҳлили вақти воқеӣ, қобилияти инсоният барои муайян ва вокуниш ба заминларзаҳо беҳтар шуда истодааст, гарчанде ки мушкилоти коҳиш додани онҳо то ҳол дастгирии инфрасохтор, маориф ва омодагии ҷомеаро талаб мекунанд.
