Каждый год землетрясения во всем мире уносят сотни или даже тысячи жизней. Предупреждение позволяет людям уйти в безопасное место, считанные секунды могут означать разницу между жизнью и смертью.
Исследователи UTokyo демонстрируют новый метод обнаружения землетрясений, их техника использует тонкие контрольные гравитационные сигналы, опережающие толчки. Будущие исследования могут способствовать развитию систем раннего предупреждения.
Шок от землетрясения Тохоку 2011 года на востоке Японии до сих пор помнят многие. Оно вызвало невообразимые разрушения, но также породило огромное количество сейсмических и других данных. Спустя годы исследователи все еще используют эти данные, чтобы улучшить модели и найти новые способы их использования, которые могли бы помочь людям в будущем.
Команда исследователей из Токийского университета землетрясений Научно-исследовательского института (ERI) нашла в этих данных что-то, что может помочь в области исследований и может когда-нибудь спасти жизни. В работе предлагаются гравиметры - датчики, которые измеряют силу местной гравитации. Они теоретически могут обнаруживать землетрясения.
По словам исследователей, если бы было достаточно сейсмических и гравитационных данных о времени и месте большого землетрясения, можно было бы научиться обнаруживать землетрясения с помощью гравиметров, а также сейсмометров. Это может стать важным инструментом для будущих исследований сейсмических явлений.
Идея работает следующим образом. Землетрясения происходят, когда точка вдоль края тектонической плиты, содержащей поверхность Земли, совершает внезапное движение. Это генерирует сейсмические волны, которые излучаются из этой точки со скоростью 6-8 километров в секунду. Эти волны передают энергию через землю и быстро изменяют плотность подповерхностного материала, через который они проходят. Плотный материал придает немного большее гравитационное притяжение, чем менее плотный материал. Поскольку гравитация распространяется со скоростью света, чувствительные гравиметры могут улавливать эти изменения плотности до прибытия сейсмических волн.
Это первый раз, когда кто-то показал окончательные сигналы землетрясения таким методом. Другие исследовали идею, но не нашли достоверных сигналов.
Подход японских ученых уникален, поскольку исследован более широкий спектр датчиков, активных во время землетрясения 2011 года. Ученые использовали специальные методы обработки, чтобы изолировать тихие гравитационные сигналы от шумных данных.
Япония, как известно, очень сейсмически активна, поэтому неудивительно, что в регионе существуют обширные сети сейсмических инструментов на суше и на море. Исследователи использовали ряд сейсмических данных, а также сверхпроводящие гравиметры (ПГБ) в Камиоки, Гифу, и Мацусиро, Нагано в центральной Японии.
Анализ сигнала достаточно надежный, хотя вероятность неправильного результата присутствует. Этот факт в значительной мере будет полезен при калибровке будущих приборов, построенных специально для обнаружения землетрясений. Японские ученые изобрели новый вид гравиметра - торсионную антенну, которая призвана стать первым из таких инструментов.
SGs и сейсмометры не идеальны, поскольку датчики внутри них движутся вместе с прибором. Это известно как лифт Эйнштейна, или принцип эквивалентности. Однако антенна Тоба преодолеет эту проблему. Она воспринимает изменения в градиенте силы тяжести, несмотря на движение. Первоначально она была предназначена для обнаружения гравитационных волн от Большого Взрыва, как землетрясения в космосе, но цель японских исследователей более приземленная.
Команда мечтает о сети Тоба, распределенной вокруг сейсмически активных регионов, системе раннего предупреждения, которая могла бы предупредить людей за 10 секунд до того, как первые волны сотрясения земли прибудут из эпицентра на расстоянии 100 км.
Многие землетрясения застигают людей врасплох внутри зданий, которые рушатся на них. Представьте себе разницу в 10 секунд. Это немного времени, но исследователи постоянно совершенствуют модели для повышения точности метода для последующего использования в полевых условиях.
