محققان برای درک بهتر زلزله دستگاهی ساخته‌اند که با شبیه‌سازی پخش انرژی در امتداد گسل، امکان مطالعه بهتر آن را فراهم می‌سازد. نتایج حاصل از این ابزار می‌تواند به مهندسان کمک کند سازه‌های مقاوم‌تری در برابر زلزله طراحی کنند.
محمود حاج‌زمان: اصول دستگاه ماشین زلزله ساده است: قطعاتی از سنگ در امتداد یک گسل روی یکدیگر سر می‌خورند تا انرژی محصور شده را آزاد کنند. بخشی از این انرژی، به شکل موجی به سمت بیرون حرکت می‌کند، و باعث ایجاد امواج لرزه‌ای می‌شود که زمین را می‌لرزاند. اما این پدیده چه مدت طول می‌کشد و پراکندگی انرژی دقیقا چطور رخ می‌دهد؟
برای تشخیص این فرایندها، محققان دانشگاه اوکلاهاما جدیدا دستگاهی ساخته‌اند که آنچه را درون پوسته زمین رخ می‌دهد تقلید می‌کند. دو تکه سنگ با استفاده از چرخ طیاری 225 کیلوگرمی روی یکدیگر حرکت داده می‌شوند، و با شبیه‌سازی تنش‌های گسل اطلاعات مربوط به نیرو و تغییرات آن را طی وقوع زلزله فراهم می‌کند.
دیوید لاکنر، زمین‌شناس مرکز نقشه‌برداری ایالات متحده می‌گوید: «به نظر می‌رسد که بخش اعظم انرژی به گرما تبدیل می‌شود، و بخشی از آن نیز موجب خرد شدن ماده می‌شود. نتایج حاصل نشان می‌دهد مقدار انرژی که به صورت لرزش زمین پخش می‌شود، نهایتا معادل 10 درصد انرژی کل است.» به گفته لاکنر، درک اینکه انرژی زمین‌لرزه طی زمان چگونه آزاد می‌شود به مهندسان کمک می‌کند تا سازه‌های بهتری برای مقاومت در برابر زلزله طراحی کنند.
تولید انرژی
قلب دستگاه چرخ طیار است؛ وسیله‌ای که با چرخش در سرعت بالا انرژی را به صورت مکانیکی ذخیره می‌کند. این چرخ توسط موتوری به قدرت 100 اسب‌بخار راه می‌افتد و طی 0.1 ثانیه به سرعت 3300 دور در دقیقه می‌رسد.
این چرخ طیار به شفت مرکزی متصل است. شفت دیگری کلاچ دستگاه را به بلوکی به قطر 10 سانتی‌متر از جنس گرانیت یا دولومیت وصل می‌کند، که همگام با چرخ طیار می‌چرخد. محققان از گرانیت یا دولومیت به عنوان نماینده سنگ‌های پوسته زمین استفاده می‌کنند. حسگرهای کنار و درون سنگ‌ها نحوه تغییر شکل، خرد شدن و گرم شدن ماده را طی شبیه‌سازی نشان می‌دهد. برای مثال، حسگرهای فروسرخ و ترموکوپل‌ها دمای سنگ‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند، در حالی‌که حسگرهای دیگری به اندازه‌گیری سرعت چرخش سنگ می‌پردازند. (برای دیدن اینفوگراف در ابعاد بزرگ اینجا کلیک کنید.)
مدل‌سازی گسل
برای مدل‌سازی زمین‌لرزه‌هایی با شدت متفاوت، محققان چرخ طیار را با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخانند. چرخ طیار سریع‌تر به معنای زلزله بزرگ‌تر است. محققان سپس چرخ طیار را از موتور جدا می‌کنند و به آن اجازه می‌دهند تا با انرژی ذخیره شده خود گردش کند.
بلافاصله پس از آن، کلاچ درگیر می‌شود و بلوک گرانیت متصل به آن شروع به چرخش می‌کند. این بلوک به بلوکی از سنگ ساکن ساییده می‌شود که در بالای آن قرار گرفته است. محلی که هر دو سنگ با یکدیگر ملاقات می‌کنند، گسل آزمایشی را شکل می‌دهد.
در محل گسل آزمایشی، سنگ چرخان بخشی از انرژی جنبشی خود را به سنگ ساکن منتقل می‌کند و آنها شروع به سابیده شدن و سر خوردن روی یکدیگر می‌کنند؛ و به این ترتیب زلزله‌ای در مقیاس مینیاتوری شکل می‌گیرد. (برای دیدن اینفوگراف در ابعاد بزرگ اینجا کلیک کنید.)
مشخصات
ارتفاع دستگاه: 180 سانتی‌متر
وزن چرخ طیار: 225 کیلوگرم
زمان مورد نیاز برای درگیر شدن کلاچ: 0.03 ثانیه
شدت بزرگ‌ترین زلزله شبیه‌سازی شده: 8.0 ریشتر
53275
نظر شما