seismometri on tärinälle herkkä laite. Se toimii periaatteella heiluri: raskas, inertti massa tietty kestää liikkumista (eli inertia), koska sen paino on ripustettu runko, jonka jousi, joka mahdollistaa liikkeen. Minkä tahansa seismisen toiminnan energia kiihottaa tätä geofyysikkojen kutsumaa” proof-massaa”, jolloin se värähtelee.
mikä oikeasti liikkuu? Se riippuu teidän näkökulmastanne!,
Tämä näkemys liikkuva massa on voimassa, jos ajatellaan, että runko, jonka massa on kiinnitetty ja joka on kiinnitetty tukevasti maahan—ei liiku. Kuitenkin, kun järistys tapahtuu, tai vapina on valmistettu minkäänlaista shokki, se on oikeastaan maa—ja siksi runko on kiinnitetty siihen—että liikkuu!
Jos muutat näkökulmasta ja katsoa, massa, voimme harkita, että kun maanjäristys tapahtuu, massa—, joka on inertia, koska sen paino—vain siirtää tietyn ajan jälkeen, kun runko siirtyy sopusoinnussa maahan liikkeen.,
massan, jousen ja rungon lisäksi seismometri tarvitsee laitteen, joka tallentaa massan liikkeen jatkuvasti suhteessa runkoon. Tämä on seismisen sensorin keskeinen osa ja seismometriteknologioiden ero, sillä jotkut mittaavat massan nopeutta ja muuta sen iskutilavuutta. Molemmissa tapauksissa, tallennus, joka osoittaa maan liike ajan mittaan tunnetaan seismogrammi.
tätä signaalia vielä yksinkertaisempi tekniikka on kynän kiinnittäminen heiluriin. Kynä koskettaa pyörivän rummun ympärillä olevaa paperirullaa., Tämä tunnetaan nimellä seismografi, väline, joka suoraan tontteja signaalin sijaan tallennus digitaalisessa muodossa.
Yksinkertainen pendulums ja ylösalaisin pendulums
toimintaperiaate seismometri (© Adobe Stock).
ensimmäiset kehitetyt seismometrit perustuivat yksinkertaiseen heiluriin, jossa liikkuva massa ripustetaan pystysuoraan rungosta.
herkkyyden lisäämiseksi tämän tyyppinen laite asennettiin sitten ylösalaisin, minkä vuoksi se tunnetaan käänteisenä heilurina. Tällöin heilurin massakeskiö on pivot-pisteen yläpuolella.,
toisin Kuin ensimmäinen muotoilu, tämä kokoonpano on luonnostaan epävakaa ja vähiten häiriötä tekee, että massa jättää sen tasapainopisteen ja siirrä vasemmalle tai oikealle, kun painovoima vetää sitä alaspäin.
käänteisen heilurin luontainen epävakaus kuitenkin saa tämän laitteen reagoimaan pienimpään liikkeeseen, kuitenkin pieneen. Kuten näet myöhemmin, InSight-avaruusaluksen SEIS-instrumentti perustuu ylösalaisin käännettyyn heiluriperiaatteeseen.,
Piirtämistä seismogram
seismometri tarjoaa tietoja, kuten seismogram, joka on tallenne suuruus maahan liikkeen ajan, kun säännöllisesti mittaus-offset välillä aseman massa ja runko, johon se on kiinnitetty, kun kyse on tasapainotila eli kun laite on levossa ilman mitään seismistä toimintaa.
Historiallisesti, ensimmäinen seismograms oli tuottanut perusasiaa: metalli neula kiinnitetty liikkuva massa jätti seurata sen liikkeitä paperilla peitetty noki., Myöhemmin neula korvattiin mustekynällä, joka tallensi liikkeitä pyörivälle paperirullalle. Nykyään digitaaliaikana seismometrit tarjoavat tietokoneiden tallentamia digitaalisia signaaleja. Se seismometers lentänyt Kuuhun Apollo virkamatkat olivat ensimmäisten joukossa tällaista, koska vielä 1970-luvun alussa, useimmat seismiset asemat Maan päällä olivat vielä varustettu seismographs.,
rooli modernin anturit on seurata liikkeen massa, ja ne voi ottaa kolme erilaista mittausta: muutokset aseman massa suhteessa sen ”nolla” tasapainotila (siirtymä), nopeus massa (eli liikkeen ajan), ja lopuksi vaihtelu nopeuden ajan (eli kiihtyvyys tai hidastuvuus).
seismisen signaalin tallennus (© Adobe Stock).
Joidenkin anturi ovat tarkoituksenmukaisempia kuin toiset riippuen siitä, minkälainen mittaus halutaan tehdä., Induktiiviset anturit on suunnattu nopeuden mittaamiseen, kun taas kapasitiiviset anturit ovat ihanteellisia massan sijainnin mittaamiseen. Insightin SEIS-seismometri käyttää erittäin herkkää kapasitiivista sensoria.
Useita akseleita
Kuten maahan liikettä tapahtuu kolmiulotteisessa avaruudessa (pystyakselille tai kaksi vaaka-akselit), poikkeamat on kirjattava käyttäen kolmea erillistä pendulums. Tämä on ainoa tapa, jolla seisminen aktiivisuus voidaan dokumentoida kattavasti.
hienostuneet seismometrit mittaavat yleensä kaikki kolme akselia, yhden kutakin avaruussuuntaa kohti., Yksinkertaiset yksiakseliset seismometrit mittaavat yleensä vain pystysuuntaista liikettä; vaakasuora pintaliike jätetään huomiotta, koska sitä ei mitata.
SEIS-laite, joka on suunniteltu lentämään InSight-aluksella Marsiin, on kolmiakselinen seismometri. Mielenkiintoinen yksityiskohta on, että kolme akselit seismometri eivät ole linjassa vaaka-ja pystysuunnassa, joka voisi ehkä olla ”looginen”.
Vaikka jokainen SEIS on kolme akselit on sijoitettu 90° kulmaan muut, koko kokoonpano on kallistettu noin 30,5° suhteessa vaaka-akselilla., On monia, joskus monimutkaisia syitä, mutta yksinkertaistaa asioita, olkaamme vain sanoa, että tällainen kokoonpano, minimoi kohinan vaikutusta.
herkkyys seismometri riippuu suhde seisminen signaali, jonka haluat tallentaa ja erilaisia häiriöitä, jotka häiritsevät signaalia. Tämä” kohina”, joka voi mennä niin pitkälle kuin mittausten estäminen, muistuttaa lumiefektiä, jonka näkee televisioruudusta.
30.,5° kulma InSight on Erittäin Laajakaista (VBB) pendulums vastaa kulma, jossa pystysuora komponentti on mitattu paras herkkyys suhteessa instrumentti on oma ääni. Kaatopaikalle se kohti vaaka-akselilla olisi vähentää amplitudi vertikaalinen kiihtyvyys, kun taas kaatopaikalle sen pois lisäisi laitteen itse-melu, lisääntyvä värähtely johtaa menetys pitkän ajan herkkyys.,
Täydellinen set-up olosuhteet
Yksi niistä asioista, kohdata, kun käytät seismometri on, miten varmistaa, että se voi optimaalisesti seurata tärinää jopa silloin, kun tärinä kestää pitkän aikaa, minuuteista tunteihin.
Seismometrit ovat määritelmän mukaan erittäin herkkiä, ja ne tallentavat kaiken, mitä niiden ympärillä tapahtuu riippumatta siitä, onko seisminen vai ei. Kuitenkin, pienintäkään drift tahansa voi estää seismometri jatkuvien seurata ja juoni tärinä, varsinkin jos jälkimmäinen on pitkän ajan event (tallennus lyhyen ajan tapahtumia on helpompi käsitellä).,
geofyysikot pitävät seismometrien perustamistapaa erittäin tärkeänä. Kuitenkin herkkä väline, ei, se vain antaa hyviä tuloksia, jos se on määritetty oikein.
Seismometrit sijoitetaan yleensä erittäin koville pinnoille, kuten graniitti-tai betonilaatoille. Pinnan on oltava mahdollisimman tasainen ja vaakasuora.
ihanteellisesti valitun paikan on oltava hiljainen. Seismometrin pystyttäminen tien viereen tai maanalaisen rautatieaseman läheisyyteen ei ole hyvä idea. Myös lämpötila on erittäin tärkeä., Sen on oltava mahdollisimman vakaa, sillä mahdolliset vaihtelut voivat vaikuttaa seismometrin mekaniikkaan, erityisesti jousen massaan synnyttämään voimaan.
Maan Päällä, seismometers ovat mieluiten perustaa kuoppia tai akselit entiset kaivokset, satoja metriä pinnan alla. Nämä ovat hyviä paikkoja, koska ne tarjoavat ihanteelliset toimintaedellytykset.
lähteet häiritsevää melua, jotka leviävät hyvin helposti lähellä pintaa (kuten jatkuva hum ihmisen toiminnan jatkuva myrskyisät valtameren ja ilmakehän turbulenssi), vähennetään niin pitkälle kuin mahdollista., Mitä lämpötila, se on uskomattoman ja luonnollisesti vakaa. Euroopan hiljaisin paikka on Schwarzwaldissa, entisen kaivoksen työmailla. Lämpötila siellä vaihtelee vain muutaman tuhannesosan verran vuodessa!
Jälleen erinomainen sijainti, seismometri voi tuntea ja seurata mitään seisminen aalto, joko hyvin lyhyt tai, päinvastoin, kestää muutaman minuutin tai jopa tuntia.
seismisten aaltolähteiden
seismometri on suunniteltu seismisten aaltojen tallentamiseen., Maan päällä, nämä aallot ovat pääasiassa aiheuttamia maanjäristyksiä, jotka säännöllisesti ja joskus ravista voimakkaasti tiettyihin maailman osiin, aiheuttaen suurta vahinkoa riippuen määrä energiaa, he kantavat.
Lukuun ottamatta suuria maanjäristyksiä, jotka tekevät sanomalehtien otsikoissa, Maan pinta on jatkuvasti alttiina erittäin pieniä liikkeitä, että meillä ei havaita, mutta jotka paljastuvat seismograms.
planeettamme voi todella toimia kuin kello, ja kun tietyt tapahtumat tapahtuvat, voi jopa resonoivat rytmi., Maa tuottaa sitten oman musiikkinsa, korviimme huomaamattoman telluurimelodian, jonka herkimmät seismometrit pystyvät poimimaan.
Onko seismiset aallot ovat olleet vapautuu suuri seisminen aktiivisuus, joka ravistelee tiettyjen maailman alueiden tai ovatko ne vain koska huomaamaton heilahtelut planeettamme, geophysicists käyttää jokaisen mahdollisuuden laajentaa tietämystä Maan sisustus.
seismometri muistuttaa pikemminkin lääkärin stetoskooppia., Määrittämällä tavalla, että seismiset aallot etenevät sisällä planeettamme, riippuen siitä, miten ne ovat heijastuu tai taittuu materiaalit muodostavat maapallon sisustus rakenne, onko kiviä tai metallia, se on mahdollista rakentaa kuvan.
Passiivinen ja aktiivinen kuulostava
Kun se on tarpeen tutkia erityisesti saharan pinta-ala, kun etsinnässä öljy, esimerkiksi, et voi aina luottaa maanjäristys oikeaan aikaan. Seismistä toimintaa ei tapahdu kysynnän mukaan.,
On olemassa kaksi ratkaisut tässä tapauksessa: joko olet kuunnellut pitkään siinä toivossa, että seisminen aktiivisuus luo seismisiä aaltoja, kuten tulo seismometers (tämä on ratkaisu valittu InSight tehtävä, joka kestää kaksi Maan vuotta), tai voit luoda omia tärinää. Ensimmäinen tunnetaan passiivisena kuulostamisena, toinen aktiivisena kuulostamisena.
Maan Päällä, öljyn prospectors säännöllisesti luoda keinotekoisia seismisiä aaltoja, käyttäen erilaisia keinoja, alkaen räjähtävä dynamiitti liipaisu ilma-aseet tai käyttämällä trukit, joissa raskas tärisevä levyt., Tätä tekniikkaa käytettiin myös kuussa. Räjähteet olivat laukaisi luo seismisiä aaltoja, jotka olivat sitten tallennettu geofonit perustaa pinnalla, jonka astronautit Apollo 14, 16 ja 17 tehtäviä.
avaruusalalla, geophysicists on monia viihdyttävä tapoja tehdä melua: he voivat tietoisesti lähettää ylempi vaihe raketti törmäyskurssilla, kun se on valmis, sen käyttöikä tai samansuuntaisia, crash vanhentunut avaruusalus pintaan planeetan.,
Marsissa, nämä hieman julma menetelmiä ei voida soveltaa, koska tutkijat haluavat välttää saastuttamaan pinta esineitä, jotka eivät aiemmin ole steriloitu. Tietoa ja SEIS väline ei ole muuta valinta mutta luottaa heidän onni piirtää, vaikka penetrator lämpövirran ja Fysikaaliset Ominaisuudet Paketti (HP3) käytetään pieni aktiivinen seismologian kokeilla, ei riittävän voimakasta ääntä enemmän kuin muutamia kymmeniä metrejä Marsin pinnan alla.