Hvem oppfant seismografen?

Og andre innovasjoner rundt jordskjelvstudien

Daderot / Wikimedia Commons

Når man diskuterer jordskjelv studier og innovasjonene bygget rundt det, er det flere måter å se på det. Det er seismografen, som brukes til å oppdage jordskjelv og registrere informasjon om dem, for eksempel kraft og varighet. Det er også laget en rekke instrumenter for å analysere og registrere andre jordskjelvdetaljer som intensitet og størrelse. Dette er noen av verktøyene som former måten vi studerer jordskjelv på.

Definisjon av en seismograf

Seismiske bølger er vibrasjoner fra jordskjelv som reiser gjennom jorden. De er registrert på instrumenter kalt seismografer, som følger et sikksakk-spor som viser den varierende amplituden til jordsvingninger under instrumentet. Sensordelen av en seismograf omtales som seismometeret, mens graffunksjonen ble lagt til som en senere oppfinnelse.

Sensitive seismografer, som i stor grad forstørrer disse bakkebevegelsene, kan oppdage sterke jordskjelv fra kilder hvor som helst i verden. Tiden, stedet og størrelsen på et jordskjelv kan bestemmes fra dataene registrert av seismografstasjoner.

Chang Hengs Dragon Jar

Rundt 132 e.Kr. oppfant den kinesiske forskeren Chang Heng den første seismoskop , et instrument som kan registrere forekomsten av et jordskjelv kalt en dragekrukke. Dragekrukken var en sylindrisk krukke med åtte dragehoder arrangert rundt kanten, som hver holdt en ball i munnen. Rundt foten av krukken var det åtte frosker, hver rett under et dragehode. Da et jordskjelv inntraff, falt en ball fra munnen til en drage og ble fanget av froskens munn.

Vann- og kvikksølvseismometre

Noen hundre år senere ble det utviklet enheter som bruker vannbevegelse og senere kvikksølv i Italia. Mer spesifikt designet Luigi Palmieri et kvikksølvseismometer i 1855. Palmieris seismometer hadde U-formede rør arrangert langs kompasspunkter og fylt med kvikksølv. Når et jordskjelv rammet, ville kvikksølvet bevege seg og lage elektrisk kontakt som stoppet en klokke og startet en opptakstrommel der bevegelsen til en flottør på overflaten av kvikksølv ble registrert. Dette var den første enheten som registrerte tidspunktet for jordskjelvet og intensiteten og varigheten av bevegelsene.

Moderne seismografer

John Milne var den engelske seismologen og geologen som oppfant den første moderne seismografen og fremmet byggingen av seismologiske stasjoner. I 1880 begynte Sir James Alfred Ewing, Thomas Gray og John Milne – alle britiske forskere som jobbet i Japan – å studere jordskjelv. De grunnla Seismological Society of Japan, som finansierte oppfinnelsen av seismografer. Milne oppfant den horisontale pendelseismografen samme år.

Etter andre verdenskrig ble den horisontale pendelseismografen forbedret med Press-Ewing seismografen, utviklet i USA for opptak av langtidsbølger. Denne seismografen bruker en Milne-pendel, men pivoten som støtter pendelen er erstattet av en elastisk wire for å unngå friksjon.

Andre innovasjoner i jordskjelvstudier

Forstå intensitets- og størrelsesskalaer

Intensitet og størrelse er andre viktige områder i studiet av jordskjelv. Omfanget måler energien som frigjøres ved kilden til jordskjelvet. Det bestemmes ut fra logaritmen til amplituden til bølger registrert på et seismogram i en viss periode. I mellomtiden, intensitet måler styrken til risting som er produsert av jordskjelvet på et bestemt sted. Dette bestemmes av effekter på mennesker, menneskelige strukturer og det naturlige miljøet. Intensitet har ikke et matematisk grunnlag - å bestemme intensiteten er basert på observerte effekter.

Rossi-Forel skala

Kreditt for de første moderne intensitetsskalaene går i fellesskap til Michele de Rossi fra Italia og Francois Forel fra Sveits, som begge uavhengig publiserte lignende intensitetsskalaer i henholdsvis 1874 og 1881. Rossi og Forel samarbeidet senere og produserte Rossi-Forel Scale i 1883, som ble den første skalaen som ble mye brukt internasjonalt.

Rossi-Forel-skalaen brukte 10 graders intensitet. I 1902 skapte den italienske vulkanologen Giuseppe Mercalli en 12-graders skala.

Modifisert Mercalli Intensity Scale

Selv om det har vært laget mange intensitetsskalaer for å måle effekten av jordskjelv, er den som for tiden er ansatt av USA, Modified Mercalli (MM) Intensity Scale. Den ble utviklet i 1931 av amerikanske seismologer Harry Wood og Frank Neumann. Denne skalaen er sammensatt av 12 økende intensitetsnivåer som spenner fra umerkelig risting til katastrofal ødeleggelse. Den har ikke et matematisk grunnlag; i stedet er det en vilkårlig rangering basert på observerte effekter.

Richter størrelsesskala

Richter Magnitude Scale ble utviklet i 1935 av Charles F. Richter ved California Institute of Technology. På Richterskalaen uttrykkes størrelsen i hele tall og desimalbrøker. For eksempel kan et jordskjelv med en styrke på 5,3 beregnes som moderat, og et kraftig jordskjelv kan vurderes til en styrke på 6,3. På grunn av det logaritmiske grunnlaget for skalaen, representerer hver hele talløkning i størrelsesorden en tidobling i målt amplitude. Som et estimat av energi tilsvarer hvert heltallstrinn i størrelsesskalaen frigjøring av omtrent 31 ganger mer energi enn mengden assosiert med den foregående heltallsverdien.

Da den først ble opprettet, kunne Richter-skalaen bare brukes på postene fra instrumenter av identisk produksjon. Nå er instrumentene nøye kalibrert med hensyn til hverandre. Dermed kan størrelsen beregnes ved å bruke Richter-skalaen fra registreringen av en hvilken som helst kalibrert seismograf.