Землетрясения - страница 80
Сейсмограф Вихерта представляет собой не что иное, как огромный волчок (рис. 15), балансирующий на острие. Хотя равновесие этого волчка поддерживается двумя пружинами R и R' малейший толчок заставляет его отклоняться то в одну, то в другую сторону. Легко усилить и зарегистрировать это Движение, снабдив волчок пером и пропуская под ним ленту закопченной бумаги.
Прибор Вихерта очень экономичен, по обратной стороной медали здесь выступает механическая регистрация, которая вызывает трение, а это нельзя не учитывать. Чтобы преодолеть трение, вес массы волчка значительно увеличивали. Вес 1 тысяча килограммов — обычен для сейсмографа Вихерта. Столько весит этот прибор в обсерватории Сен-Морского парка. Но более мощные станции пользуются еще более тяжелым волчком. В институте Физики Земли в Страсбурге волчок весит не менее 19 тонн!
Читатель, вероятно, заметил, что все эти сейсмографы регистрируют только горизонтальные компоненты землетрясения. Чтобы записать вертикальную компоненту, пользуются другим прибором, состоящим в основном из тяжелой массы, подвешенной на спиральной пружине. Чтобы масса как можно меньше зависела от грунта, выбирается слабая пружина. В этом случае решающую роль играет инерция. Будет ли грунт резко прогибаться или подниматься, пружина, связанная через станину с тяжелой массой, растягивается или сжимается, а масса остается неподвижной. Можно, следовательно, заставить ее, как и в горизонтальном сейсмографе, вычертить график на закопченной или фотографической бумаге.
Но большинством этих приборов, как вертикальных, так и горизонтальных, тяжелых, громоздких и неудобных в работе, перестали пользоваться с 1906 года, когда русский физик Б. Б. Голицын изобрел прибор, применяющийся теперь во всех странах мира. Этот ученый начал с того, что сконструировал горизонтальный сейсмограф, подобный тому, который изображен на рис. 14, но уменьшил вес тяжелой массы до нескольких килограммов. К концу маятника он прикрепил индукционную катушку, а сам маятник поместил между двумя магнитами. Не трудно догадаться, что, когда землетрясение вдруг начинает раскачивать маятник в катушке, которая перемещается относительно магнитов, возникает индуцированный переменный ток. Ток замыкается на гальванометре, и его зеркальце отражает синусоиды со светящимися точками, проектируя их на фотографическую бумагу. Так получается сейсмограмма без физической связи с грунтом, причем возможности увеличения практически не ограничены.
Конструкция вертикального сейсмографа не отличается большей сложностью. Представим себе рычаг ОА (рис. 16), движущийся в вертикальной плоскости вокруг точки О. Он поддерживается пружиной R и несет тяжелую массу М и индукционные катушки В. Когда рычаг, приводимый в движение вертикальным толчком, колеблется, катушки перемещаются между двумя магнитами. Как и в горизонтальном приборе, фотографическое отображение индуцированного тока получается после замыкания на гальванометр. Голицын предложил свои сейсмографы в 1911 году и снабдил ими сеть станций, начиная от Пулковской обсерватории и кончая Владивостоком. Не приходится сомневаться, что Голицын сразу же добился блестящих результатов, поскольку его прибором пользуются почти на всех станциях Советского Союза с усовершенствованиями, внесенными Никифоровым. Специалисты в других странах добились только повышения точности показаний, улучшив некоторые детали прибора Голицына. Это позволило улавливать сейсмические волны различной длины. До изобретения Голицына проблема увеличения амплитуды имела решающее значение. Вспомним, что сейсмические волны, какой бы разрушительной силы они ни достигали, всегда отличаются ничтожной амплитудой (порядка одного миллиметра) и что эти волны не отразились бы на сейсмограмме без их увеличения. Для этого и удлиняли маятники, использовавшиеся в XIX веке в качестве сейсмографов. Именно с этой целью Вихерт применил систему рычагов, которые усиливали ничтожные колебания астатического маятника, но электромагнитное реле Голицына сняло эту проблему. Оно позволило добиться увеличения в тысячу раз, а американский коллега Голицына Бениофф усилил амплитуду в 200 тысяч раз.
