Wie heeft de seismograaf uitgevonden?

Bij het bespreken aardbeving studie en de innovaties die eromheen zijn gebouwd, er zijn meerdere manieren om ernaar te kijken. Er is de seismograaf, die wordt gebruikt om aardbevingen op te sporen en informatie daarover vast te leggen, 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 instrumenten die de manier bepalen waarop we aardbevingen bestuderen.

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

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

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

Een paar eeuwen later werden apparaten die waterbeweging en later kwik gebruikten in Italië ontwikkeld. Meer specifiek ontwierp Luigi Palmieri in 1855 een kwikseismometer. De seismometer van Palmieri had U-vormige buizen langs kompaspunten en gevuld met kwik. Wanneer een aardbeving toesloeg, bewoog het kwik en maakte elektrisch contact dat een klok stopte en een opnametrommel startte waarop de beweging van een drijver op het oppervlak van kwik werd geregistreerd. Dit was het eerste apparaat dat de tijd van de aardbeving en de intensiteit en duur van bewegingen registreerde.

John Milne was de Engelse seismoloog en geoloog die de eerste moderne seismograaf uitvond en de bouw van seismologische stations promootte. 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 pendel-seismograaf uit.

Na de Tweede Wereldoorlog werd de horizontale pendel-seismograaf verbeterd met de Press-Ewing-seismograaf, ontwikkeld in de Verenigde Staten voor het opnemen van golven over een lange periode. Deze seismograaf maakt gebruik van een Milne-slinger, maar het draaipunt dat de slinger ondersteunt, is vervangen door een elastische draad om wrijving te voorkomen.

Intensiteit en omvang zijn andere belangrijke gebieden bij de studie van aardbevingen. Omvang meet de energie die vrijkomt bij de bron van de aardbeving. Het wordt bepaald op basis van de logaritme van de amplitude van golven die in een bepaalde periode op een seismogram zijn geregistreerd. Ondertussen, intensiteit meet de kracht van het schudden veroorzaakt door de aardbeving op een bepaalde locatie. Dit wordt bepaald door effecten op mensen, menselijke structuren en de natuurlijke omgeving. Intensiteit heeft geen wiskundige basis - het bepalen van de intensiteit is gebaseerd op waargenomen effecten.

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

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

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) Intensity Scale. Het is in 1931 ontwikkeld door de Amerikaanse seismologen Harry Wood en Frank Neumann. Deze schaal is samengesteld uit 12 toenemende intensiteitsniveaus die variëren van onmerkbaar schudden tot catastrofale vernietiging. Het heeft geen wiskundige basis; in plaats daarvan is het een willekeurige rangschikking op basis van waargenomen effecten.

De Richter Magnitude Scale is in 1935 ontwikkeld door Charles F. Richter van het California Institute of Technology. Op de schaal van Richter wordt de magnitude uitgedrukt in hele getallen en decimale breuken. Een aardbeving met een kracht van 5,3 kan bijvoorbeeld worden berekend als matig en een sterke aardbeving kan worden beoordeeld als een kracht van 6,3. Vanwege de logaritmische basis van de schaal vertegenwoordigt elke toename van een geheel getal in grootte een tienvoudige toename van gemeten amplitude. Als een schatting van energie komt elke stap met een geheel getal in de magnitudeschaal overeen met de afgifte van ongeveer 31 keer meer energie dan de hoeveelheid die is geassocieerd met de voorgaande waarde met een geheel getal.

Toen het voor het eerst werd gemaakt, kon de Richter-schaal alleen worden toegepast op de records van instrumenten van identieke fabricage. Nu worden instrumenten zorgvuldig gekalibreerd ten opzichte van elkaar. De magnitude kan dus worden berekend met behulp van de Richter-schaal uit het record van een gekalibreerde seismograaf.