Detectorul de cutremure chinezesc

În anul 132 e.n., un strălucit astronom chinez, matematician și inginer numit Zhang Heng a prezentat instanței Han o invenție impresionantă – primul seismoscop din lume.

Un seismoscop este un instrument care indica agitațiile create în adâncul pământului, în timpul unui cutremur. Nu trebuie confundat cu un seismometru sau un seismograf care înregistrează și mișcarea. În esență, orice pendul suspendat sau un obiect delicat, echilibrat care se poate mișca la cea mai mică perturbare, va funcționa ca un seismoscop. Este naiv să credem că aceste instrumente nu existau înainte de invenția lui Zhang Heng. Dar ceea ce face ca seismoscopul lui Heng să fie deosebit,este sensibilitatea și capacitatea sa de a spune direcția din care a venit cutremurul.

Instrumentul lui Zhang Heng semăna cu un borcan mare, din bronz cu diametrul de aproximativ șase metri. Pe exteriorul vasului se aflau opt capete de dragon, cu fața către cele opt direcții principale ale busolei. Situate sub capetele dragonului, pe baza vasului, erau opt broaște cu gura deschisă și capetele inclinate în sus. Nu se cunoaște conținutul borcanului, dar se suspectează că ar fi continut un fel de mecanism cu pendul.

Când un cutremur izbucnea, chiar dacă era prea slab pentru a fi simțit, pendulul se balansa și o minge de metal din gura dragonului cădea în cea a broaștei. Direcția din care a căzut mingea indica locul de unde au venit undele seismice. Mingea căzută făcea un zgomot puternic când ateriza pe gura broaștei, alertând oamenii din jur.

Zhang Heng a fost întâmpinat inițial cu scepticism, dar câțiva ani mai târziu, o minge a căzut în cele din urmă. Deoarece nimeni nu a simțit nicio zguduire în capitală, criticii săi au tratat instrumentul ca un eșec. Însă peste câteva zile, un mesager a sosit pentru a raporta un cutremur grav, care a avut la loc la sute de mile distanță în direcția indicată de seismoscop.


În secolele de după moartea lui Zhang Heng, se spune că alți intelectuali chinezi au recreat cu succes seismoscopul lui Zhang Heng, dar niciun instrument de lucru nu a supraviețuit trecerii timpului. Scriitorii contemporani au descris natura instrumentului si funcționarea interioară a acestuia, un mister. De exemplu, nu este clar cum un design antic cu pendul ar putea fi atât de sensibil încât să detecteze cutremure la sute de kilometri distanță, dar suficient de stabil pentru a nu deranja un set de pârghii.

Încercările de a construi seismoscopul lui Zhang Heng au avut loc în secolele XIX și XX, dar aceste replici nu au reușit să atingă nivelul de acuratețe și sensibilitate descrise în registrele istorice chineze. În 2005, un grup de seismologi și arheologi de la Academia Chineză de Științe au anunțat că au creat o replică funcțională.

În versiunea lor, cercetătorii au folosit o singură bila, în loc de cele opt direcții cardinale. Această minge era echilibrata delicat pe vârful unui piedestal subțire din centrul instrumentului. Chiar deasupra acesteia era un pendul suspendat care atingea ușor mingea. Când pendulul s-a învârtit, a aruncat ușor mingea de pe piedestal și a coborât intr-unul dintre cele opt canale, ieșind din gura dragonului.

Seismoscopul lui Zhang Heng ar putea avea 1.800 de ani, dar principiul de lucru din spatele său a rămas în esență neschimbat până în zilele moderne. Seismometrele pe bază de pendul au fost folosite până în secolul al XIX-lea. Seismograful modern folosește sisteme electronice sofisticate, dar senzorul este încă o masă suspendată, un fel de pendul, ținută de forțele electrice în loc de pârghii și tije mecanice. Unele instrumente folosesc arcuri în loc de pendule.

Între 2016 și 2017, o echipă de cercetători a demonstrat că este posibil să detecteze cutremure cu ajutorul unor cabluri obișnuite de telecomunicații submarine, măsurând fluctuațiile în faza impulsurilor de lumină transmise induse de evenimentul seismic. Spre deosebire de seismometrele care sunt situate într-un singur punct în spațiu și astfel măsoară doar un set de unde seismice, fibrele optice sunt supuse tulburărilor seismice pe întreaga lor lungime, ceea ce permite cercetătorilor să extragă informații valoroase despre cutremur, care altfel nu ar putea fi posibile cu un seismometru. Instalarea seismometrelor pe fundul oceanului este dificilă și costisitoare, dar există deja mii de kilometri de cabluri submarine care transportă date pe internet. Utilizând această infrastructură, ar putea fi posibilă implementarea unei rețele seismice globale, cu costuri foarte mici.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s