Установи сейсмометр у себя в гостиной

Еще в 1960-х годах Чарли Рихтер (PhD '28) установил сейсмометр в своей гостиной. Он был больше его телевизора и плохо сочетался с диваном, но это избавило его от множества ночных поездок в сейсмическую лабораторию и стало отличной темой для разговоров. Теперь, если вы живете в районе Пасадены, вы тоже можете его иметь. Профессор геофизики Роберт Клейтон отправит сейсмометр размером с кошелек первым 1000 добровольцам, у которых есть интернет и свободный USB-порт. Есть лишь одно условие: вы должны обещать не выключать компьютер.

Пока вы впечатляете друзей, создавая собственные мини-землетрясения («мы поощряем людей тестировать устройство, прыгая на месте», — говорит Клейтон), вы будете участвовать в важном гражданском проекте — создании карт сейсмической интенсивности с точностью до квартала. Эти карты смогут направлять машины скорой помощи и пожарные расчеты в наиболее пострадавшие районы практически в реальном времени. Обычных сейсмических данных для этого недостаточно: как показало землетрясение в Нортридже в 1994 году, серьезные разрушения могут возникать далеко от эпицентра.

Краудсорсинговая сейсмология зародилась на рубеже тысячелетий, когда Дэвид Вальд (PhD '93), Винсент Куиториано (BS '99) и Лори Денглер из Университета Гумбольдта создали онлайн-опросник «Вы это почувствовали?». Сайт стал вирусным после землетрясения магнитудой 7.1 в Гектор-Майн, и теперь даже толчки магнитудой 4–5 генерируют около 50 000 откликов. «Первое, что делают люди, мы надеемся, — это ищут укрытие, — говорит Клейтон. — Но второе, судя по всему, — заходят в сеть и оставляют отчет. Поэтому мы хотим разместить приборы там, где находятся люди».

Сообщественная сейсмическая сеть (Community Seismic Network) — результат сотрудничества сейсмологов, инженеров-сейсмостойчиков и специалистов по информатике из Калтеха. Её вдохновила, по словам Клейтона, «самая плотная городская сеть в истории» — массив из 5206 датчиков стоимостью в миллионы долларов (более одного на квартал), которые были закопаны под газонами в Лонг-Бич и работали с января по июнь 2011 года. Компания Signal Hill Petroleum использовала их для картирования своих нефтеносных пластов, анализируя отражение сейсмических волн от глубоких горных пород. Вместо динамита, стандартного инструмента для разведки, в городе применили более тонкий, хотя и не менее шумный подход. «Им приходилось ежедневно получать разрешение на проведение парада», — рассказывает Клейтон. Колонна из вибрационных грузовиков весом 30 тонн, сопровождаемая полицией, курсировала по бульварам, дребезжа окнами и дверями.

Сеть датчиков пересекала разлом Ньюпорт-Инглвуд — источник разрушительного землетрясения 1933 года, унесшего 115 жизней. «Земля там постоянно «болтает», — говорит Клейтон, и сеть зафиксировала сотни подземных толчков, включая событие магнитудой 2.4 под Карсоном. Цветное видео этого события показывает, как сейсмические волны распространяются на восток от квартала к кварталу, от станции к станции. Волны искажаются, встречая разлом, сегменты которого проявляются в виде мимолетных белых шрамов на красно-синем фоне.

Еще более информативны профильные изображения. Аспирант Асаф Инбал проецировал волновые формы от неощутимого микроземлетрясения обратно к их источнику в плоскости разлома. Получившаяся анимация «похожа на летнюю грозу», говорит Клейтон, где мощные кучево-дождевые облака — это зоны микросмещений, а молнии — кратковременные смещения величиной менее сантиметра, происходящие на глубине до 20 километров.

Такие детальные данные позволят сейсмологам ответить на «главный вопрос», говорит Клейтон: «Как зарождается землетрясение? Большая часть активности просто затухает на очень малых расстояниях. Что позволяет чему-то внезапно разрастись?»

Это возвращает нас к Пасадене. Сеть сейсмологических наблюдений Южной Калифорнии (Southern California Seismic Network), совместно управляемая Калтехом и Геологической службой США (USGS), простирается от Сан-Луис-Обиспо до мексиканской границы. Она включает около 40 станций в районе Большого Лос-Анджелеса (примерно одна на 10 км), каждая стоимостью около $100 000. Сообщественная сейсмическая сеть использует массово производимые акселерометры, аналогичные тем, что в игровой консоли Wii, стоимостью около ста долларов каждый. По отдельности, как признает Клейтон, «ни один датчик не зафиксировал бы ни одно событие впечатляюще. Но вместе, когда у вас их 100, вы это видите».

При достаточном количестве датчиков можно оценивать сейсмическую опасность с точностью до квартала, а иногда и до этажа. Например, в библиотеке Милликена в Калтехе датчики установлены на каждом из девяти этажей, плюс на крыше и в подвале. Студент Гонг Шэн и старший научный сотрудник Моника Колер (PhD '95) использовали эти данные для создания 3D-модели реакции здания на землетрясение в Ньюхолле магнитудой 4.2 1 сентября 2011 года. Наблюдать за энергичным «хула» библиотеки довольно тревожно, особенно если вы находитесь на средних этажах; к счастью, масштаб сильно преувеличен, а реальное колебание составляет менее десятой доли миллиметра. Подобные анимации могут указать инспекторам на скрытые повреждения после сильного землетрясения, говорит Клейтон. Высокие здания колеблются с частотами, определяемыми деталями конструкции, поэтому «если эта частота падает во время события и не восстанавливается после прекращения толчков, это может быть признаком разрушенных сварных швов. Мы наблюдали такое при землетрясении в Нортридже».

Постепенно Клейтон надеется расширить Сообщественную сейсмическую сеть до 15 000 датчиков, охватывающих бассейн Лос-Анджелеса от Голливудских холмов до Лейк-Фореста в южном округе Ориндж. Но пока его цель — заполнить датчиками территорию, ограниченную горами Сан-Габриэль и автострадами 605, 10 и 2. Станьте первым в своем квартале — зарегистрируйтесь сегодня!