Древнейший сейсмограф озадачил ученых

Современные сейсмографы — чрезвычайно чувствительные инструменты. И хотя на нашей стороне технологии, принцип работы современных приборов не сильно отличается от древнейшего устройства, которое было создано почти 2 тысячи лет назад, до того как люди поняли, что такое землетрясение. 

Джан Хен жил в Китае во время империи Хань, и история помнит его как ученого, преуспевшего во многих областях. Он работал над вычислением числа Пи, составлял карты звездного неба, был государственным служащим и изобретателем. Он улучшил точность клепсидры — водяных часов, которые измеряли время с помощью текущей жидкости, и создал первую армиллярную сферу — астрономический прибор. Но более всего Джан Хен знаменит изобретением первого в мире сейсмоскопа.

Он представил устройство императорскому двору в столице Лоян в 132 году до н.э., за 7 лет до своей смерти. Хотя нет сохранившихся иллюстраций его сейсмоскопа, исторические описания говорят, что это был большой бронзовый инструмент, похожий по форме на урну или вазу. На вазе находились 8 драконов, каждый с бронзовым шаром, зажатым в челюстях. Прямо под этими мифическими существами находились 8 бронзовых жаб, рты которых были открыты, чтобы поймать шар.

Древние тексты более туманны, когда речь заходит о внутреннем содержании сейсмоскопа. В целом считается, что внутри полого тела сейсмоскопа висел маятник, а рычажные механизмы, соединенные с каждым из драконов, его окружали. Шоковая волна от землетрясения должна была заставить маятник качнуться, активируя один из механизмов внутри. Соответствующий дракон уронил бы свой шар жабе, информируя двор не только о том, что произошло землетрясение, но и откуда поступил подземный толчок.

Изобретение Джан Хена вначале встретили со скепсисом, но, как гласит история, несколькими годами спустя, шар, наконец, упал. Через несколько дней прибыл гонец, чтобы сообщить о серьезном землетрясении, которое произошло за тысячи километров от Лояна, как раз в том направлении, куда смотрел дракон.

Джан назвал свой сейсмоскоп Хуфен Дидун Йи, что означает «инструмент для измерения сезонных ветров и движения Земли». Он считал, что подземные толчки вызываются ветрами и изменениями в давлении воздуха.

Попытки повторно изобрести устройство в XIX и XX веках оказались безуспешными. Оставалось неясным, как маятник в древнем приборе был достаточно чувствителен, чтобы определять землетрясения за сотни километров. Более того, как могли колебания земной коры приводить в движение только один механизм и не задевать другие?

В 2005 году группа сейсмологов и археологов из Китайской академии наук объявила, что им удалось создать работающую копию изобретения Джана. В их устройстве маятник сам не взаимодействовал с рычажными механизмами. Вместо этого, он нависал над шаром, находящимся на тонком пьедестале. Когда маятник раскачивался, он толкал центральный шар вниз по одному из 8 каналов. Шар задевал спусковую систему, которая «оживляла» рот дракона.

Хотя устройству Джана почти две тысячи лет, принцип его работы используется до сих пор. Популярная форма современного сейсмографа использует те же самые свойства инерции — статичное основание и висящий маятник, движущиеся независимо друг от друга, когда земля трясется. Только сегодня маятник — это магнит, а индуцированный ток — аналог падающего шара. Перевод сигналов в цифровой формат позволяет сейсмографам документировать интенсивность землетрясений и их продолжительность.