Горы качаются под сейсмическую песню Земли

С точки зрения человека, горы выглядят стоически и неподвижно, массивные символы спокойной выносливости и неподвижности.

Но новые исследования показывают, что горы на самом деле постоянно движутся, плавно покачиваясь от сейсмических ритмов, проходящих через землю, на которой они покоятся.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, сообщает, что Маттерхорн, одна из самых известных гор на планете, постоянно вибрирует примерно раз в 2 секунды из-за окружающей сейсмической энергии, возникающей в результате землетрясений и океанских волн по всему миру.

"Это своего рода настоящая песня горы", - сказал Джеффри Мур, геолог из Университета Юты и старший автор исследования. "Она просто гудит от этой энергии, и она очень низкочастотная; мы не можем ее почувствовать, не можем ее услышать. Это тон Земли".

Запись "Песни горы"

Каждый предмет "хочет" вибрировать на определенных частотах в зависимости от его формы и того, из чего он сделан (это свойство известно как резонанс). Известные примеры - вилки и винные бокалы; когда энергия резонансной частоты попадает в объект, он сильнее дрожит. Мур и его коллеги предположили, что горы, как и высокие здания, мосты и другие крупные сооружения, также вибрируют в предсказуемом резонансе на основе своей топографической формы.

Но в отличие от мира гражданского строительства, в котором можно проверить, какие частоты являются резонансными, поместив большие шейкеры на конструкцию или подождав, пока по ним проедут автомобили, было бы непрактично возбуждать что-то настолько большое, как гора.

Вместо этого Мур и его международная команда коллег попытались измерить влияние окружающей сейсмической активности на, возможно, одну из самых экстремальных гор - Маттерхорн.

Расположенный на границе Италии и Швейцарии в Альпах, Маттерхорн в форме пирамиды является самой фотографируемой горой в мире. Она возвышается на высоте почти 4 500 метров (15 000 футов), а ее четыре грани обращены к кардинальным направлениям.

Исследователи поднялись на Маттерхорн на вертолете, чтобы установить на вершине один сейсмометр на солнечных батареях размером с "большую чашку кофе". Другой был размещен под половицами хижины в нескольких сотнях метров ниже вершины, а третий - у подножия горы в качестве эталона, сказал Самуэль Вебер, исследователь из Института исследований снега и лавин в Швейцарии и ведущий автор исследования.

Сейсмометры непрерывно регистрировали движения и позволили команде определить частоту и направление резонанса.

Движения небольшие, порядка нанометров при базовой линии до миллиметров во время землетрясения, сказал Мур. "Но это очень реально. Это всегда происходит".

Измерения показали, что Маттерхорн постоянно колеблется в направлении север-юг с частотой 0,42 герца, или чуть реже, чем раз в 2 секунды, и в направлении восток-запад с аналогичной частотой.

Сравнивая движение на вершине горы с измерениями эталонного сейсмометра у ее основания, исследователи обнаружили, что вершина движется гораздо сильнее, чем основание.

"Было довольно удивительно, что мы измерили движение на вершине, которое было в 14 раз сильнее, чем рядом с горой", - сказал Вебер.

Исследователи также провели измерения на Гроссер Митен, швейцарской горе аналогичной формы (хотя и меньшего размера), и обнаружили аналогичный резонанс.

"Я просто думаю, что это разумное сочетание выбора места, которое является таким знаковым, и тщательного размещения приборов", - сказал Дэвид Уолд, сейсмолог из Геологической службы США, который не принимал участия в исследовании. Выбор гладкой горы, такой как Маттерхорн, также устранил проблемы, связанные с почвой и отложениями, которые добавили бы еще один уровень сложности при измерении движения".

Базовые колебания таких гор, как Маттерхорн, вызваны гулом сейсмической энергии.

"Многое происходит от землетрясений, грохочущих по всему миру, а очень далекие землетрясения способны распространять энергию и низкие частоты", - говорит Мур. "Они просто постоянно звенят по всему миру".

Но данные также указывают на другой, неожиданный источник: океаны.

Океанские волны, движущиеся по морскому дну, создают непрерывный фон сейсмических колебаний, известный как микросейсмы, которые можно измерить по всему миру, сказал Мур. Интересно, что микросейсмы имеют частоту, схожую с резонансом Маттерхорна.

"Интересным было то, что существует... какая-то связь между мировым океаном и возбуждением этой горы", - сказал Мур.

Исследование имеет практическое применение в понимании того, как землетрясения могут повлиять на крутые горы, где оползни и лавины являются постоянной причиной беспокойства.

Но оно также позволяет по-новому оценить Маттерхорн и все другие горы, которые по-своему качаются под музыку, скрытую глубоко под землей.

"Вы приходите к одной из этих гор с мыслью, что пытаетесь запечатлеть что-то скрытое, что-то новое и неизвестное", - говорит Мур. "На самом деле это очень весело, потому что это заставляет вас спокойно посидеть и подумать о горе по-другому".