Землетрясения - страница 78

Говорят, что этот странный прибор относится к 132 году. Его создал китаец, по имени Чжан Хэн, человек широкой эрудиции, которого многие сравнивают с Леонардо да Винчи или с Омаром Хайямом. Полюбуемся же его искусным изобретением. Оно состоит из колокола, внутри которого подвешен язык. По окружности колокола сделаны отверстия, причем из каждого высовывается голова дракона. Каждый дракон держит в своей пасти шарик. Стоит только разразиться землетрясению, как язык начнет резко раскачиваться. Он ударит изнутри в один из шариков и тот упадет в пасть лягушки, сидящей внизу. Под ударом шарика она издает резкий звук. Так лягушка оповещает о подземном толчке и указывает его направление. Во II веке, подумаете вы, люди не предъявляли слишком больших требований к опознаванию землетрясений.

Вы заблуждаетесь, дорогой читатель! Сейсмоскопами, которые произошли от этого простейшего прибора, пользовались в течение многих веков. Только в 1703 году французский физик Жан Отфёй решил сделать их менее занятными внешне, но несколько более научными. Он заменил шарики ванночкой, наполненной ртутью. Прошло еще более столетия, прежде чем догадались добавить вращающийся барабан с регистром, чтобы отмечать время землетрясения.

Систематически сейсмоскопами[55] начали пользоваться в 1865 году в Маниле. Впрочем, они были тогда крайне примитивны и их показания имели значение только при единичном толчке. Если же толчки следовали один за другим, начиналась путаница. Вот почему физики решили серьезно заняться вопросом, как поточнее выявить и зарегистрировать движения грунта.

Проблема кажется простой только на первый взгляд. Стоит немного призадуматься, и становится ясным, что движение грунта нельзя установить с такой же легкостью, как какого-либо тела. Действительно, идет ли речь о пешеходе, повозке или самолете, их движение заметно лишь по отношению к окружающей местности, то есть по отношению к дороге, деревьям, домам и т. д. Но если движется сама местность, то из чего исходить при определении ее движения?

Что же принять за фиксированное основание, достаточно независимое от грунта, чтобы малейшие его движения были бы заметны относительно этой основы?

Нужно было найти абсолютно неподвижное тело, подвешенное над грунтом и не касающееся его: тогда можно было бы заметить движение грунта по отношению к этому телу.

К сожалению, нельзя зафиксировать тело в пространстве, поскольку все тела падают. Нужно, следовательно, смириться с тем, что тело должно на чем-то покоиться, и постараться, чтобы его связь с грунтом была предельно слабой. Это условие подсказывает решение. Не подойдет ли в данном случае маятник? Подвесим тяжелый шар за нить, которую в свою очередь прикрепим к какой-нибудь опоре. Дадим щелчок по этой опоре: шар остается неподвижным. Инерция шара гарантирует его неподвижность, а сама инерция зависит от массы шара. Всем известно: чем тяжелее гиря маятника, тем менее она чувствительна к резким движениям опоры.

«Итак, — решили физики в середине XIX века, — вот он, наш идеальный сейсмоскоп — это маятник! Поскольку он остается более или менее неподвижным, нет ничего проще, как определять движения грунта относительно маятника. Мы можем даже прикрепить к маятнику карандаш, который, когда грунт заколеблется, оставит черту на бумаге, положенной под ним на полу».

Впрочем, поскольку грунт может смещаться в трех направлениях, важно, чтобы прибор записал три компоненты движения. Нужно, следовательно, чтобы наблюдение производилось тремя приборами; один запишет колебания в направлении север — юг, другой — восток — запад и третий — вертикальную компоненту.

Эти соображения породили целую серию тромометров, которыми пользовались на первых сейсмологических станциях. Конструкция тромометров очень проста: штатив, к верхней точке которого подвешен маятник. К его гире-шарику прикреплена игла. Шарик движется над закопченной поверхностью. Как только начинается землетрясение, поверхность сдвинется по отношению к маятнику и острие прочертит зигзаг (рис. 13).