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地震历史上的今天:1881年最古老的地震记录

类别:地震历史上的今天|仪表

2018年3月8日,

圆形的地震记录记录。

图1:137年前的今天,在日本,J.A. Ewing发明了地震仪,记录了世界上最古老的地震记录。它显示了两个垂直分量的水平地面运动。地震的地震波到达以红色箭头表示(节选自《自然》,1884年6月19日,第174页)

地震记录是地震科学的核心和灵魂。它们由灵敏仪器产生,显示出地面或建筑物在地震震动时是如何摆动的。通过分析和解释这些记录,我们地球科学家了解了地球的内部结构,地震断层是如何断裂的,建筑物是如何在地震波的作用下摇摆的。今天,制作地震图的传感器——它们被称为地震仪或加速度计——随处可见。事实上,本博客的大多数读者都拥有这样的传感器,但可能没有意识到。原因是:每台智能手机都有一个微型芯片,可以记录手机的任何运动,可能是主人在慢跑时把它放在口袋里,也可能是躺在桌子上时手机被地震波震动。

仅仅在几十年前,地震仪还很少见。直到20世纪60年代末,大多数地震传感器都是几百磅重的怪物。同时,它们也是精巧的机械奇迹,有敏感的弹簧和针,必须小心地调整。最早的机械式地震仪是在19世纪晚期由英国科学家在意大利、德国和日本发明的。其中一些古老的仪器保存在博物馆或地震研究机构中。例如,伯克利地震实验室仍然有一台德国制造的老式地震仪。虽然它已经有100多年的历史了,但它仍然在运作,尽管我们不再使用它的录音了。

虽然我们偶尔还能找到古老的地震仪,但找到真正古老的地震记录就难得多了。随着时间的流逝,这些记录在纸上的古老记录被毁坏了,许多地震的痕迹也消失了。在过去的几年里,博主试图在任何地方找到最古老的地震记录。例如,世界各地的地震仪对1906年著名的旧金山地震有很多很好的记录。加州大学伯克利分校的地质学教授在他关于这次地震的非常详细的报告中安德鲁·劳森复制了许多这样的录音,从而为后代保存它们。

然而,已知的更早的地震记录非常少。博主发现的最古老的一个记录是137年前的今天在日本。几年前,苏格兰物理学家詹姆斯·艾尔弗雷德·尤因(James Alfred Ewing)受聘于东京帝国大学(Imperial University),帮助将日本的科学带入现代。尤因感觉到了日本的多次地震,于是发明了地震仪,用它记录了大东京地区的地震。他的仪器对两个垂直方向的地面水平运动很敏感。它通过在一个旋转的玻璃盘上用两根针与仪器质量的运动同步划出两条同心的轨迹,创造了一个记录。这个圆盘上覆盖着厚厚的烟尘。

巧合的是,1881年3月8日,当地发生了一场地震,地面开始摇晃,尤因就在他放置仪器的房间里。振动持续了大约150秒,录音如图所示。

为了解释第一次地震记录,让我们来看看这两个环。玻璃盘以大约每50秒转一圈的速度逆时针旋转。当它旋转时,外圈被一根与地面运动同步东西向移动的针划入烟灰中。内环代表南北运动。为了不互相干扰,针被偏移四分之一圈。两个红色箭头表示地震波的开始。似乎波在两个分量到达时是不同的,当然情况并非如此。为了限制这可能引起的混乱,尤因移动了两个轨迹,使它们重叠。图中央的绘图以这种对齐方式显示了记录的前20秒。

虽然这位博客对已知的最古老地震图的搜索非常详尽,但很可能遗漏了一些更古老的记录。如果你知道比这个137岁的例子更古老的地震记录,请告诉这个博客的读者。(hra150)