15:23 2022-05-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Modelele 3D dezvăluie modul în care undele seismice se mișcă pe Pământ
_ Modelele 3D dezvăluie modul în care undele seismice mișcă-te pe Pământ
Într-o dimineață însorită din septembrie 1985, un cutremur masiv a ucis peste 9.000 de oameni în Mexico City, chiar dacă epicentrul cutremurului se afla la aproximativ 200 de mile distanță.
Cele mai grave pagube au avut loc în orașul însuși, în parte, deoarece Mexico City este construit pe un bazin antic înconjurat de munți. Se crede că fundația moale a amplificat tremuratul, provocând ricoșarea undelor seismice prin pământ.
Oamenii de știință sunt îngrijorați pentru că multe orașe populate din lume, cum ar fi Los Angeles, sunt construite pe bazine similare și a fost dificil pentru cercetători să înțeleagă cum se mișcă pământul în astfel de cutremure. Dar o tehnică inovatoare care folosește imprimarea 3D și lasere ne-ar putea ajuta să ne îmbunătățim cunoștințele despre ceea ce se întâmplă în timpul zguduirii solului și despre modul în care diferitele formațiuni și straturi de sub pământ reduc sau măresc daunele cauzate de cutremure.
„Știm că ați face acest lucru. experimentați în mod diferit același cutremur dacă vă aflați într-un bazin sau pe un munte, dar este foarte dificil să preziceți sau să simulați acest lucru, în parte pentru că este greu să obțineți nivelul de detaliu de care aveți nevoie", a spus Sunyoung Park, geofizician la Universitatea. din Chicago și autorul principal al unui studiu care descrie procesul publicat în Scientific Reports. „Cu aceste modele 3D poți obține un nivel de granularitate care te ajută cu adevărat să vezi modele pe care altfel nu le-ai face. Este o tehnică foarte bună.”
Adevărul de bază
Sub noi picioare, pământul este alcătuit din diferite straturi așezate pe eoni. Acestea pot varia de la argilă moale la șisturi fragile. Fiecare reacționează diferit în timpul unui cutremur - de exemplu, straturile mai flexibile pot absorbi o anumită mișcare, în timp ce altele o amplifica. Adâncimea și intensitatea unui cutremur, precum și geografia înconjurătoare pot juca, de asemenea, un rol, determinând ricoșarea valurilor. Toți acești factori se combină pentru a face predicția daunelor cauzate de cutremur extrem de dificilă.
Oamenii de știință pot folosi computerele pentru a încerca să modeleze ceea ce se întâmplă, dar este imperfect. „Simularea tuturor acestor lucruri este foarte greu de făcut, nu numai pentru că este intensivă din punct de vedere computațional, dar nu știm suficient despre fizică la scară mică – adică până la nivelul de o milă sau mai puțin”, a explicat Park. „De exemplu, dacă există acvifere pline cu apă sau cu camere de magmă, cum afectează acestea valurile? Nu știm prea bine.”
Datând din anii 1920 în Japonia, oamenii de știință au experimentat construirea modele reale, fizice ale solului pentru a înțelege ce se întâmplă cu cutremure. Dar sunt extrem de intensive în muncă și limitate. „Trebuie să sculptați multe straturi individuale și să încercați să le lipiți perfect împreună și există atât de multe tipuri diferite de rocă încât este greu să obțineți reproduceri precise”, a spus Park.
Park și colaboratorii ei, prin urmare, am crezut că ar fi o aplicație perfectă pentru imprimarea 3D.
Cu o imprimantă 3D metalică specială, ei ar putea crea câte straturi doresc, perfect montate unul peste altul. Se începe cu pulbere metalică, care este încălzită de un laser pentru a forma câte un strat; variind intensitatea și viteza de scanare a laserului, acestea pot face fiecare strat mai poros sau mai dens, pentru a simula diferite tipuri de rocă.
Cu această metodă, oamenii de știință au creat o replică exactă (la scară). de 250.000 la 1) din stânca de sub orașul Los Angeles, care măsura doar opt inci lungime.
Apoi folosesc lasere și echipamente de laborator pentru a simula un cutremur și monitorizează modelul pentru a vedea cum sunt valurile. se deplasează prin diferite straturi.
Arăta extrem de asemănător cu datele înregistrate în cutremurele din viața reală, a spus Park. Ei au putut urmări diferite tipuri de unde seismice care călătoresc prin model ca în observațiile reale de cutremur.
În special, pentru acest studiu, au dorit să analizeze modul în care undele seismice cu frecvențe diferite se propagă prin sol. Undele de frecvență joasă sunt mai ușor de detectat și studiat, așa că au fost studiate mult mai mult decât undele de frecvență înaltă. Dar undele de înaltă frecvență sunt considerate a fi principalul vinovat pentru daunele aduse clădirilor și infrastructurii. Cu modelul tipărit, oamenii de știință au putut simula mai direct undele de frecvență mai mare.
Unele dintre descoperirile lor au fost surprinzătoare. „Acest rezultat arată de fapt că în interiorul bazinului, undele de înaltă frecvență sunt mai diminuate, ceea ce este aproape exact opusul a ceea ce se credea anterior”, a spus Park.
Oamenii de știință au văzut anterior că frecvența joasă. undele se amplificau în bazin, așa că au presupus că același lucru ar putea fi valabil și pentru undele de înaltă frecvență. În schimb, se pare că undele de înaltă frecvență sunt reflectate la marginea bazinului. Drept urmare, ele sunt diminuate în interiorul bazinului, în timp ce sunt amplificate în apropierea marginilor bazinului.
„Se pare că ceea ce am înțeles pentru undele de frecvență joasă nu este valabil pentru frecvența mai înaltă. valuri și că este posibil să avem nevoie de un cadru diferit pentru a înțelege aceste tremurături”, a spus ea.
Modelele metalice pot fi realizate în câteva ore și pot fi reutilizate de multe ori, a spus Park. Au efectuat deja peste 2.000 de experimente folosind modelul L.A.
Park se poate gândi la multe utilizări diferite pentru tehnică, nu doar la cutremure. Înțelegerea noastră a straturilor mai profunde ale Pământului este limitată și poate că modelele 3D ar putea umple unele lacune. În plus, noua tehnică poate detecta și undele de aer. Așadar, Park și grupul ei examinează efectul caracteristicilor geografice, cum ar fi munții de văi, asupra propagării undelor de aer, ceea ce ne poate îmbunătăți înțelegerea despre exploziile vulcanice sau provocate de om.
„Am putea chiar și alte planete; pentru De exemplu, știm din senzorii seismici de pe Lună și Marte că aceștia experimentează cutremure de Marte și de lună, dar înregistrările lor arată destul de diferit de cele ale cutremurelor", a spus Park. „V-ați putea imagina să creați modele la scară ale Lunii sau Marte pentru a încerca să înțelegeți.”
Comentarii:
Adauga Comentariu