地震释疑:张衡地动仪能否记录地震
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5月12日四川地动,牵动了天下夷易近众的心。震感刹时传至天下各地。一些网友觉得,既然汉朝就有“地动仪”,为甚么仍然没法料想地动呢?
也有网友指出,此前的“蟾蜍迁徙”已预报了地动。动物真的能预报地动吗?
问题1
张衡地动仪能记实地动吗?
地动仪没法记实发震时候,更没法记实震级。是以,从当代地动学的角度来看,候风地动仪其实不克不及记实地动,不是地动仪。
一些科技史著作传播鼓吹,张衡在公元132年制作的“候风地动仪”可以或许准确记实地动,比西方第一台地动仪(由意大年夜利人路吉·帕米里制作于1856年)早了1700多年。也有些材料说,候风地动仪可以“料想地动”。
不外,史乘中有关候风地动仪的记录,仅见于《后汉书》。这一段记录只有区区196字,此中描述地动仪内部布局的内容更只有“中有都柱,傍行八道,施关发机”这12个意义隐晦、众说纷繁的字。今后,北齐的信都芳和隋朝的临孝恭,也都制作过地动仪,还留下了相干著作,惋惜他们的著作都亡佚了。明显,仅按照《后汉书》中的大略记录,要答复复兴张衡的候风地动仪底子不成能。当天的复成品,其实是在史乘那些“束缚前提”之下所作的新创作发明。
虽然如斯,《后汉书》的记录,还是向我们供应了一些有用信息。起首,候风地动仪尽不是地动料想仪。它只有在地动产生以后才起感化,只不外能比从驿卒更早地关照都城的人士罢了。这就好比我们看到闪电,就知道接下来很大概会听到雷声,但在闪电产生时,雷声也已同时产生,只不外还没有传到我们耳朵里罢了。
其次,按照地动波的传播机理,候风地动仪是不太大概做到“验之以事,合契若神”的。地动产生时,从震源会发出两种波:一种叫P波,是纵波,它引发的物体震撼标的目标和波的进步标的目标同等;一种叫S波,是横波,它引发的物体震撼标的目标和波的进步标的目标垂直。P波的速率比S波快,是以最早达到地面,构成地动波中的初波。据初波的震撼标的目标便可以知道震源标的目标。
但初波特别非常薄弱,因为它只能从震源直直地向着地动波领受处地面传播的P波,而这部门P波携带的能量只占地动波悉数能量的一小部门。假定候风地动仪能敏感到对“第一哨”初波就做出相应,那么足以有许多别的和地动无关的震撼,好比在它周围顿脚,能引发它的反应,从而让人误把许多不是地动的震撼也当作是地动。但假定要让候风地动仪保持必然的“痴钝”性,它又有大概没法“感触感染”到地动的初波,直到以后的各种波连续传来时才被“惊醒”,但是这些迟来的波的震撼标的目标已完整不克不及代表震源的标的目标了。
何况,记实一次地动必需有三个要素:发震时候,震中地位和震级(地动强度)。候风地动仪只能记实震中标的目标。几台地动仪“联网”也可测出震中地位;但它却没法记实发震时候,更没法记实震级。是以,从当代地动学的角度来看,候风地动仪其实不克不及记实地动,不是地动仪,当然也就更不成能是“天下上第一台地动仪”了。
问题2
动物真能预报地动吗?
美国地质查询拜访局(USGS)曾进步履物非常反应与地动的研讨,结果是“没有找到二者间可托的接洽”。
动物预报地动的最早的记实可以追溯到公元前373年,在地动把希腊的海利斯城(Helice)夷为平地之前,许多人看到动物纷繁迁出城外。的确,许多动物具有比人类敏感很多的感触感染体系。洞居动物对震撼非常活络。
许多震前动物非常行动都是是以而产生的。大年夜地动到临之前,大概有多次范围很小的前震。前震大概惊扰了那些对震撼敏感的动物。
生物声学家穆根塔勒(Elizabeth VonMuggenthaler)研讨过动物园中的动物对藐小震撼的反应。她发明,犀牛和老虎并没有特别的行动,只有洞居的***滨鼠在震撼时停息活动。
也有科学家觉得,水活泼物会对地动激发的藐小的脉冲电场作出反应。日本科学家MotojiIkeya发明鲇鱼是此中最敏感的动物之一。他用摄像机24小时记实鲇鱼的活动,希看能为地动预报做一点供献。
更多的人把精力放在不雅测宠物上。美国地质学家博柯蓝的事情之一就是记实当天报纸上登载的寻觅走掉宠物的告白。他觉得宠物的非常走掉大概意味着它们感触感染到了地动的到临。博柯蓝乃至胜利“料想”了一次地动,当然他弊端“料想”了更多次。
动物有没有大概发展出一套专门用来回避地动的特别本领来呢?从演变生物学的角度来看,这或许毫无须要。大年夜部门地动并舛错动物的性命构成巨大年夜的威胁。对一个动物个别而言,地动灾害是一种极小概率的事件。特别是那些寿命很短的动物,好比老鼠,在它的性命周期内遭受粉碎性地动的大概性根基为零。
为了一个概率几近为零的事件特别预备一套庞杂的预警机制是极度浪费的。
这就好比当代人类无领悟遭受触电的不测,但是人们没须要每天穿戴尽缘服。
上世纪70年代,美国地质查询拜访局(USGS)曾进步履物非常反应与地动的研讨,结果“没有找到二者间可托的接洽”。当然地动前震大概惊扰了那些对震撼敏感的动物,但许多其他事件也能够引发动物类似的反应。养过宠物的读者恐怕见地过本身的宠物莫名其妙发脾气。
动物预报地动这一说法还被“生理聚焦效应”强化。当人们遭受诸如地动如许的庞大年夜事件后,常常能更清晰地回想起事件产生前的事情———并强化此中的“非常”行动。传言也会加强这一效应。
一个常见的说法是,印度洋大年夜海啸过后,传闻人们几近没有发明动物的尸身。但是泰国普吉岛流浪狗基金会的志愿者帕克(MargotPark)说:“我在距离海边500米的院子里有9只狗,我没有留意到它们有任何非常行动。我丈夫在早上8点感触感染到地动,但狗没有任何反应。”
问题3
地动时报酬甚么会头晕?
晃悠时,人的前庭器官会遭到刺激,节制躯干,保持均衡。刺激强度太大年夜,过于高兴的前庭体系会导致中枢神经非常,令人产生眩晕感。
头晕主如果“晃”出来的。人的均衡感首要由位于内耳的前庭器官卖力,本地动引发地面、修建物晃悠时,人的前庭器官会遭到刺激,并经由过程前庭神经向中枢神经体系发送电旗帜暗号。中枢神经体系随之反应,令人感知到身材的地位转变,同时节制躯干、四肢做出调剂性行动,以保持均衡。
当刺激的强度和时候在必然限度内时,人不会有不良反应,而一旦超出这个限度,过于高兴的前庭体系会导致中枢神经体系呈现非常,结果就会令人产生眩晕感,并伴随以恶心、呕吐、冒盗汗等症状。
这个限度被称为致晕阈值,致晕阈值的个别差别很大年夜,受遗传身分制约。
致晕阈值同时还遭到视觉空间、身材状态、精力状态和客不雅环境(如温度、通风状态、噪声、氛围异味)
等身分的影响,统一小我在不合环境下的致晕阈值是不合的。
由地面、修建物的晃悠“晃”出来的头晕与晕车、晕船、晕飞机是统一个晕法,启事不异。
除晃悠,次声波也会导致头晕,那就是地动产生的。次声波是频率低于可听声频率范围的声波,范围大年夜致为10-5至20赫兹。地动、火山发作、风暴、波浪打击、枪炮发射、热核爆炸等都可以产生次声波,地动中的次声波应当是来自于地层岩石在断裂、碰撞过程中所产生的震撼。
因为频率低,大年夜气对次声波的接收系数很小,是以它可以传播很远。好比1883年8月,南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山发作,所产生的次声波绕地球转了3圈,用时108小时。同时次声波的穿透性很强,能很等闲穿透修建物、船只等停滞物。
一样因为频率低,次声波很等闲引发人体脏器产生共振。这是因为人体的内脏器官有其固有的振动频率,这类频率也小于20赫兹,此中头部为8—12赫兹,腹部内脏为4—6赫兹,当次声波的频率与某种内脏器官的振动频率同等或靠近时,就会激发该内脏器官的共振,而如许的共振会导致头晕、恶心、心悸等症状的呈现。
因而头晕的另外一个启事很多是如许:在此次地动产生时,除地动波外,还产生了强功率的次声波,其以与声波不异的速率四散传播,很快达到千里以外的地区,并穿透各种修建物,接着穿透在内里的人,在穿透人体时,激发了体内脏器的共振,人们是以产生了头晕、恶心、心慌等不适反应。
不外这类不适不会连续很长时候,在次声波和晃悠过今后,症状会天然消逝。值得留意的是生理上所受的影响,身材衰弱或生理抗逆力较差者大概会因为生理身分而有长期的不良反应。及时调剂心态,舒缓情感,须要时向生理大夫寻求帮忙。值得留意的是,在此次地动产生后,一些生理指导、医治机构已开端构造、介入火线的抢险救济事情。他们和赶赴本地的救济人员、医疗、防疫人员一起,为那些被地动灾害伤害的人们供应帮忙。