Wie vond de seismograaf uit?

Bij het bespreken van aardbevingsonderzoek en de daarop gebouwde innovaties zijn er meerdere manieren om ernaar te kijken. Er is de seismograaf, die wordt gebruikt om aardbevingen te detecteren en informatie daarover op te nemen, zoals kracht en duur. Er is ook een aantal instrumenten gemaakt om andere aardbevingsdetails zoals intensiteit en omvang te analyseren en vast te leggen. Dit zijn enkele van de hulpmiddelen die bepalend zijn voor de manier waarop we aardbevingen bestuderen.

Definitie van een seismograaf

Seismische golven zijn de trillingen van aardbevingen die door de aarde reizen. Ze worden opgenomen op instrumenten die seismografen worden genoemd, die een zigzagspoor volgen dat de variërende amplitude van aardschommelingen onder het instrument laat zien. Het sensorgedeelte van een seismograaf wordt de seismometer genoemd, terwijl de grafische mogelijkheid werd toegevoegd als een latere uitvinding.

Gevoelige seismografen, die deze grondbewegingen aanzienlijk vergroten, kunnen sterke aardbevingen van bronnen overal ter wereld detecteren. De tijd, locatie en omvang van een aardbeving kunnen worden bepaald op basis van de gegevens die zijn vastgelegd door seismograafstations.

De drakenkruik van Chang Heng

Rond 132 CE vond de Chinese wetenschapper Chang Heng de eerste seismoscoop uit, een instrument dat het optreden van een aardbeving, een drakenpot, kon registreren. De drakenpot was een cilindrische pot met acht drakenkoppen gerangschikt rond zijn rand, elk met een bal in zijn mond. Rond de voet van de pot waren acht kikkers, elk direct onder een drakenkop. Toen een aardbeving plaatsvond, viel een bal uit de mond van een draak en werd gevangen door de mond van de kikker.

Water- en kwikseismometers

Enkele eeuwen later werden in Italië apparaten met waterbeweging en later kwik ontwikkeld. Meer specifiek ontwierp Luigi Palmieri een kwikseismometer in 1855. Palmieri's seismometer had U-vormige buizen gerangschikt langs kompaspunten en gevuld met kwik. Wanneer een aardbeving toesloeg, zou het kwik bewegen en elektrisch contact maken dat een klok stopte en een opnametrommel startte waarop de beweging van een drijver op het oppervlak van kwik werd opgenomen. Dit was het eerste apparaat dat de tijd van de aardbeving en de intensiteit en duur van bewegingen registreerde.

Moderne seismografen

John Milne was de Engelse seismoloog en geoloog die de eerste moderne seismograaf uitvond en de bouw van seismologische stations bevorderde. In 1880 begonnen Sir James Alfred Ewing, Thomas Gray en John Milne - alle Britse wetenschappers die in Japan werken - aardbevingen te bestuderen. Ze richtten de Seismological Society of Japan op, die de uitvinding van seismografen financierde. Milne vond in hetzelfde jaar de horizontale slinger-seismograaf uit.

Na de Tweede Wereldoorlog werd de horizontale slinger-seismograaf verbeterd met de Press-Ewing-seismograaf, ontwikkeld in de Verenigde Staten voor het opnemen van langdurige golven. Deze seismograaf maakt gebruik van een Milne-slinger, maar de spil die de slinger ondersteunt, wordt vervangen door een elastische draad om wrijving te voorkomen.

Andere innovaties in aardbevingsonderzoek

Intensiteits- en magnitudeschalen begrijpen

Intensiteit en omvang zijn andere belangrijke gebieden in de studie van aardbevingen. Magnitude meet de energie die vrijkomt bij de bron van de aardbeving. Het wordt bepaald aan de hand van de logaritme van de amplitude van golven die zijn opgenomen op een seismogram in een bepaalde periode. Ondertussen meet de intensiteit de sterkte van het schudden die door de aardbeving op een bepaalde locatie wordt geproduceerd. Dit wordt bepaald door effecten op mensen, menselijke structuren en de natuurlijke omgeving. Intensiteit heeft geen wiskundige basisbepalende intensiteit die is gebaseerd op waargenomen effecten.

Rossi-Forel schaal

De eer voor de eerste moderne intensiteitsschalen gaat gezamenlijk naar Michele de Rossi uit Italië en Francois Forel uit Zwitserland, die beiden onafhankelijk vergelijkbare intensiteitsschalen publiceerden in respectievelijk 1874 en 1881. Rossi en Forel werkten later samen en produceerden de Rossi-Forel-schaal in 1883, en het werd de eerste schaal die internationaal op grote schaal werd gebruikt.

De Rossi-Forel-schaal gebruikte 10 graden van intensiteit. In 1902 creëerde de Italiaanse vulkanoloog Giuseppe Mercalli een schaal van 12 graden.

Gemodificeerde Mercalli-intensiteitsschaal

Hoewel er talloze intensiteitsschalen zijn gemaakt om de effecten van aardbevingen te meten, is de schaal die momenteel door de Verenigde Staten wordt gebruikt de Modified Mercalli (MM) -intensiteitsschaal. Het werd ontwikkeld in 1931 door Amerikaanse seismologen Harry Wood en Frank Neumann. Deze schaal bestaat uit 12 toenemende intensiteitsniveaus die variëren van onmerkbaar schudden tot catastrofale vernietiging. Het heeft geen wiskundige basis; in plaats daarvan is het een willekeurige rangorde op basis van waargenomen effecten.