古代日本人認(rèn)為是一種鲇魚的翻身造成了地震,印度人認(rèn)為是地下的大象發(fā)怒引發(fā)了地震,古代中國人則把地震歸因于抽象的“陰陽失調(diào)”……當(dāng)然這些只不過是對(duì)于地震的想象,我們應(yīng)該對(duì)地震科學(xué)地加以認(rèn)識(shí)。盡管技術(shù)能幫助專家測(cè)量地震強(qiáng)度和頻震區(qū),但地震仍有很多謎團(tuán)。
1.我們的星球充滿了許多著名的搖搖欲墜的震點(diǎn)中心——加州、日本、新西蘭等等,但現(xiàn)代地震學(xué)之父卻來自相對(duì)穩(wěn)定的愛爾蘭。
2.在1849年,出生于都柏林的愛爾蘭工程師,地震學(xué)奠基者之一羅伯特·馬萊以首次實(shí)施人工地震實(shí)驗(yàn)而知名。他在地下引爆炮彈,然后通過觀察置放在遠(yuǎn)處的容器中的水銀的表面記錄波動(dòng),用一只跑表記錄爆炸和水銀表面波動(dòng)之間經(jīng)過的時(shí)間。從這些觀察中,他推斷出地震波在不同物質(zhì)中傳播速度不同。自此人們首次清楚地理解地震波受其通過的不同類型巖石的物理性質(zhì)的影響。
3.馬萊創(chuàng)造了地震學(xué)這個(gè)詞,不過他并非第一個(gè)研究地震的人。早在希臘科學(xué)發(fā)展的早期,其實(shí)踐者已開始考慮用地震的物理原因取代民間傳說和神話提示的神學(xué)原因。最早的希臘科學(xué)著作作者之一是薩勒斯(公元前580年),他以對(duì)磁性的討論而出名,他相信地球是漂在海洋上的,水的運(yùn)動(dòng)造成地震。相反,約于公元前526年逝世的安乃克西門內(nèi)斯認(rèn)為地球的巖石是震動(dòng)的原因,當(dāng)巖體在地球內(nèi)部落下時(shí),它們將碰撞其他巖石產(chǎn)生震動(dòng)。另外一個(gè)學(xué)派的安那克隆高拉斯(公元前428年)根據(jù)火山引發(fā)地震,認(rèn)為火是造成地震的部分原因。
4.然而這些大膽的希臘解釋中沒有一個(gè)是地震成因的全面原理。希臘學(xué)者亞里士多德不是從宗教或占星術(shù)中尋找解釋(諸如地震是由行星或彗星聯(lián)合而產(chǎn)生的),相反,他注重當(dāng)時(shí)的務(wù)實(shí)背景。他討論地震的成因時(shí),首先與常見的大氣事件類比,諸如雷和閃電;其次與從地球升起的蒸汽和火山活動(dòng)相聯(lián)系。
5.亞里士多德原理認(rèn)為地下洞穴將像暴風(fēng)雨云造成閃電一樣產(chǎn)生火。這股火將快速上升,如遇阻將強(qiáng)烈爆發(fā)穿過圍巖,引起震動(dòng)和聲響。后來對(duì)這一理論的修正認(rèn)為,地下火將燒掉地球外部的支護(hù),隨之發(fā)生的洞頂坍塌將導(dǎo)致像地震一樣的震動(dòng)。亞里士多德把地震和大氣事件聯(lián)系起來,以及火和煙氣引起地下地震的觀點(diǎn)雖然不正確,但18世紀(jì)前曾被廣泛接受。
6.在公元二世紀(jì),中國的張衡創(chuàng)建第一個(gè)地動(dòng)儀。候風(fēng)地動(dòng)儀是基于一種對(duì)于地震本質(zhì)的科學(xué)理解,即地震是一種遠(yuǎn)方傳過來的地面震動(dòng)。而這一概念建立了地震和地震波的直接聯(lián)系。但據(jù)說當(dāng)時(shí)這一觀點(diǎn)并沒有引起足夠的注意。
7.1755年,在葡萄牙首都里斯本附近發(fā)生的大地震在芬蘭也有強(qiáng)烈的震感,人們對(duì)地震波有了一定的認(rèn)知。能量波從原點(diǎn)穿過巖石傳播,就像聲波穿越空氣一樣。
8.直到20世紀(jì)初,研究人員才理解地震波,發(fā)現(xiàn)它由地震震源發(fā)出,是在地球內(nèi)部(體波)或表面(面波)向四外輻射的彈性波。
9.體波分為縱波(P波)和橫波(S波)??v波是通過介質(zhì)的體積變化,即擠壓和拉伸傳播的,在固液氣態(tài)介質(zhì)中均可傳播,傳播速度快,在地震事件過程中它在第一時(shí)間被檢測(cè)到。P波壓縮粒子與能量傳播的方向一致移動(dòng),即震動(dòng)方向與傳播方向一致。
10.你知道還有什么能監(jiān)測(cè)到P波嗎?狗。狗可以聽到這種波,而我們的耳朵卻聽不到,因?yàn)轭l率太高了。這就是為什么有這么多狗在地震之前會(huì)發(fā)出“預(yù)告”。