מי המציא את הסייסמוגרף?

כשמדברים רעידת אדמה מחקר והחידושים שנבנו סביבו, ישנן דרכים רבות להסתכל עליו. יש את הסיסמוגרף, המשמש לאיתור רעידות אדמה ולרישום מידע עליהם, כמו כוח ומשך זמן. ישנם גם מספר כלים שנוצרו לניתוח ותיעוד של פרטי רעידת אדמה אחרים כמו עוצמה ועוצמה. אלה הם חלק מהכלים המעצבים את הדרך בה אנו לומדים רעידות אדמה.

גלים סיסמיים הם התנודות מרעידות אדמה העוברות דרך כדור הארץ. הם מוקלטים על מכשירים הנקראים סייסמוגרפים, העוקבים אחר עקבות זיגזג המראים את המשרעת המשתנה של תנודות קרקעיות מתחת לכלי. חלק החיישן של סייסמוגרף מכונה סייסמומטר ואילו יכולת הגרף נוספה כהמצאה מאוחרת יותר.

סיסמוגרפים רגישים, המגדילים מאוד את תנועות האדמה הללו, יכולים לגלות רעידות אדמה חזקות ממקורות בכל מקום בעולם. ניתן לקבוע את השעה, מיקומה, ועוצמתה של רעידת אדמה מהנתונים שנרשמו על ידי תחנות סייסמוגרף.

בסביבות 132 לספירה המציא המדען הסיני צ'אנג הנג את הראשון סיסמוסקופ, מכשיר שיכול לרשום את התרחשותה של רעידת אדמה שנקראה צנצנת דרקון. קנקן הדרקון היה צנצנת גלילית עם שמונה ראשי דרקון מסודרים סביב שוליה, וכל אחד מהם החזיק כדור בפיו. מסביב לרגלי הצנצנת היו שמונה צפרדעים, כל אחת ישירות מתחת לראש דרקון. כאשר התרחשה רעידת אדמה, כדור צנח מפיו של דרקון ונתפס על ידי פיו של הצפרדע.

כמה מאות שנים לאחר מכן, פותחו באיטליה מכשירים המשתמשים בתנועת מים ובהמשך, כספית. ליתר דיוק, לואיג'י פלמיירי עיצב מכשיר Seismometer כספית בשנת 1855. הסיסמומטר של פלמיירי היה בעל צינורות בצורת U מסודרים לאורך נקודות מצפן ומלאים בכספית. כאשר רעידת אדמה פגעה, הכספית הייתה נעה ויוצרת קשר חשמלי שעצר שעון והתחיל תוף הקלטה עליו תועדה תנועה של ציפה על פני הכספית. זה היה המכשיר הראשון שרשם את זמן רעידת האדמה ואת עוצמת התנועה ומשך הזמן.

ג'ון מילן היה הסייסמולוג והגיאולוג האנגלי שהמציא את הסייסמוגרף המודרני הראשון וקידם את בניית תחנות סייסמולוגיות. בשנת 1880 החלו סר ג'יימס אלפרד יואינג, תומאס גריי וג'ון מילן - כולם מדענים בריטים העובדים ביפן - ללמוד רעידות אדמה. הם הקימו את האגודה הסיסמולוגית של יפן, שמימנה את המצאת הסיסמוגרפים. מילן המציאה באותה השנה את סיסמוגרף המטוטלת של המטוטלת.

לאחר מלחמת העולם השנייה שופר הסייסמוגרף של המטוטלת האופקית בעזרת הסיסמוגרף Press-Ewing, שפותח בארצות הברית לצורך הקלטת גלים לאורך תקופה ארוכה. סייסמוגרף זה משתמש במטוטלת מילן, אך הציר התומך במטוטלת מוחלף בחוט אלסטי כדי למנוע חיכוך.

עוצמה ועוצמה הם תחומים חשובים נוספים בחקר רעידות אדמה. עוצמה מודד את האנרגיה המשתחררת במקור רעידת האדמה. זה נקבע מתוך הלוגריתם של משרעת הגלים שנרשמה בסיסמוגרמה בתקופה מסוימת. בינתיים, עוצמה מודד את חוזק הטלטול שנוצר על ידי רעידת האדמה במקום מסוים. זה נקבע על ידי השפעות על אנשים, מבנים אנושיים ועל הסביבה הטבעית. לאינטנסיביות אין בסיס מתמטי - קביעת העוצמה מבוססת על השפעות שנצפו.

הקרדיט על סולם האינטנסיביות המודרניות הראשון עובר במשותף למישל דה רוסי מאיטליה ופרנסואה פורל משוויץ, ששניהם פרסמו באופן עצמאי מאזני עוצמה דומים בשנת 1874 ו- 1881, בהתאמה. בהמשך רוסי ופורל שיתפו פעולה והפיקו את סולם הרוסי-פורל בשנת 1883, שהפך לסולם הראשון בו נעשה שימוש נרחב בינלאומי.

סולם רוסי-פורל השתמש בעשר דרגות עוצמה. בשנת 1902, הוולקנאולוג האיטלקי ג'וזפה מרקלי יצר סולם של 12 מעלות.

למרות שנוצרו מאזני עוצמה רבים כדי למדוד את ההשפעות של רעידות אדמה, זו המועסקת כיום על ידי ארצות הברית היא סולם העוצמה של ה- Mercalli (MM). הוא פותח בשנת 1931 על ידי הסיסמולוגים האמריקאים הארי ווד ופרנק נוימן. סולם זה מורכב מ 12 רמות עוצמה הולכות וגוברות שנעות בין טלטול בלתי מורגש להרס קטסטרופלי. אין לו בסיס מתמטי; במקום זאת זהו דירוג שרירותי המבוסס על השפעות שנצפו.

קנה המידה של ריכטר מגודל פותח בשנת 1935 על ידי צ'ארלס פ. ריכטר מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה. בסולם ריכטר, גודל מתבטא במספרים שלמים ובשברים עשרוניים. לדוגמה, רעידת אדמה בעוצמה 5.3 עשויה להיות מחושבת כבינונית, ורעידת אדמה חזקה עשויה להיות מדורגת כעוצמה 6.3. בגלל הבסיס הלוגריתמי של הסקאלה, כל עליית מספר שלם בעוצמה מייצגת עלייה פי עשרה במדד אמפליטודה. כאומדן של אנרגיה, כל שלב שלם שלם בסולם הגודל מתאים לשחרור של פי 31 יותר אנרגיה מהכמות הקשורה לערך המספר השלם הקודם.

כשנוצר לראשונה, ניתן היה להחיל את סולם ריכטר רק על התקליטים מכלי ייצור זהים. כעת מכשירים מכוילים בזהירות ביחס זה לזה. לפיכך, ניתן לחשב את גודל הגודל באמצעות סולם ריכטר מהתיעוד של כל סייסמוגרף מכויל.