גלאי רעידות אדמה סיני בן 2,000 שנה

למרות שעדיין איננו יכולים לחזות רעידות אדמה במדויק, עשינו דרך ארוכה בזיהוי, תיעוד ומדידת זעזועים סייסמיים. רבים לא יודעים שתהליך זה החל לפני כמעט 2000 שנה, עם המצאת הסייסמוסקופ הראשון בשנת 132 לספירה על ידי ממציא סיני בשם צ'אנג הנג (Zhang Heng). המכשיר היה מדויק להפליא בזיהוי רעידות אדמה מרחוק, ולא הסתמך על טלטול או תנועה במקום בו נמצא המכשיר.


הסינים הקדומים לא הבינו שרעידות אדמה נגרמו על ידי תנועת הלוחות הטקטוניים בקרום כדור הארץ. במקום זאת, אנשים הסבירו אותן כהפרעות ליין-יאנג הקוסמי, יחד עם מורת רוחם של השמיים ממעשים שבוצעו על ידי השושלת השלטת או מהתעלמות מתלונותיו של העם. בהתחשב בכך שהסינים הקדומים האמינו שאירועים סייסמיים הם סימנים חשובים מהשמיים, היה חשוב שיתריעו למנהיגים הסינים על רעידות אדמה המתרחשות בכל מקום בממלכתם.

שחזור של גלאי רעידות האדמה הסיני

צ'אנג הנג

צ'אנג הנג היה אסטרונום, מתמטיקאי, מהנדס, גיאוגרף וממציא, שחי בתקופת שושלת האן (25 - 220 לספירה). הוא ידוע בכך שהמציא את הספירה הארמילרית הראשונה שהונעה על ידי מים לתצפיות אסטרונומיות, שיפר את שעון המים ותיעד כ-2,500 כוכבים בקטלוג כוכבים מפורט. מאמינים כי הוא גם המציא את מד המרחק (Odometer) הראשון.


אך ההמצאה שיצרה את ההד הגדול ביותר הייתה גלאי רעידות האדמה הראשון בעולם. על פי ספר האן המאוחרת (שנכתב על ידי פאן יה במאה ה-5), גלאי רעידות האדמה של צ'אנג הנג הצליח לקבוע את כיוון רעידת האדמה במרחק מאות קילומטרים ממנה.


הסייסמוסקופ של צ'אנג היה מכשיר ברונזה ענק, שדמה לסמובר בקוטר של 2 מטר כמעט. שמונה דרקונים התפתלו עם הפנים מטה לאורך החלק החיצוני של הכלי, וסימנו את כיווני המצפן העיקריים. בפיו של כל דרקון היה כדור ברונזה קטן. מתחת לדרקונים ישבו שמונה קרפדות ברונזה, עם פיהן הרחב פעור על מנת לקלוט את הכדורים. המכשיר שלו כלל גם סיכה אנכית שעברה דרך חריץ בארכובה, מתקן תפיסה, ציר, מתלה ועליו מטוטלת, חיבור למתלה ומוט אופקי התומך במטוטלת - המצאה זו לא הייתה פשוטה.


הטקסטים הקדומים מעורפלים לגבי פעולתו הפנימית של הסייסמוסקופ. אולם מקובל להאמין שבתוך גופו החלול של הסייסמוסקופ היתה תלויה מטוטלת, בעוד מנגנוני מנוף המחוברים לכל אחד מהדרקונים הקיפו את המטוטלת הזו מכל עבר. גלי ההלם של רעידת אדמה גרמו למטוטלת להתנדנד, והפעילו את אחד המנגנונים הפנימיים. הדרקון המקביל הפיל את כדור הברונזה שלו לקרפדה, והודיע לשוכני החצר שלא רק שהתרחשה רעידת אדמה, אלא מאיזה כיוון כללי הגיעו הגלים.

צ'אנג הנג

זיהוי רעידת אדמה

בשנת 138 לספירה, קול נפילת כדור הברונזה עורר סערה בקרב כל הפקידים הבכירים בארמון. איש לא האמין שההמצאה אכן עובדת. על פי הכיוון אליו כיוון הדרקון שהפיל את הכדור, נקבע כי רעידת האדמה התרחשה ממערב ללוו-יאנג, עיר הבירה. מכיוון שאיש לא חש בדבר בלוו-יאנג, אנשים היו סקפטיים. עם זאת, כמה ימים לאחר מכן דיווח שליח מאזור לונג המערבי (כיום, דרום מערב מחוז גאנסו), שהיה ממערב ללוו-יאנג, כי הייתה שם רעידת אדמה. מכיוון שזה קרה בדיוק בזמן בו הופעל הסייסמומטר, אנשים התרשמו מאוד מהמכשיר של צ'אנג הנג.


בשנת 2005, מדענים בג'נגג'ואו, סין (שהייתה גם עיר הולדתו של צ'אנג) הצליחו לשחזר את הסייסמוסקופ של צ'אנג והשתמשו בו כדי לזהות הדמייה של רעידות אדמה על בסיס גלים מארבע רעידות אמיתיות בסין ובויטנאם. הסייסמוסקופ זיהה את כולן. לאמיתו של דבר, הנתונים שנאספו מהבדיקות תאמו במדויק את הנתונים שנאספו על ידי סייסמומטרים של ימינו.


למרות שהמכשיר של צ'אנג הוא בן 2000 שנה כמעט, כיום עדיין נהוג להשתמש באותו עיקרון עבודה. צורה נפוצה של סייסמוגרף מודרני משתמש באותם מאפייני אינרציה בדיוק, לפיהם בסיס סטטי ומטוטלת תלויה נעים ללא תלות זה בזה כאשר האדמה רועדת. רק שבימינו המטוטלת היא מגנט, והזרם שהטילטול שלה מייצר בבסיס המוליך הוא התיעוד. המרת התנודות לאות דיגיטלי מאפשרת לסייסמוגרפים כאלה לתעד את עוצמת הרעידה, את משך הזמן שלה וכו'. המצאתו של צ'אנג תיעדה את קיומה של רעידת אדמה, ומכאן השם סייסמוסקופ.

שחזור של גלאי רעידות האדמה הסיני

בעוד העיצוב המקורי של צ'אנג שרד פחות או יותר את מבחן הזמן, אנו עדיין ממציאים טכניקות ניטור חדשות. חוקרים בסטנפורד הודיעו בשנת 2017, למשל, שהם פיתחו שיטה לזיהוי רעידות אדמה באמצעות סיבים אופטיים קיימים. אולם, חיזוי רעידות אדמה הוא דבר שאנו רחוקים מלשלוט בו. הטוב ביותר שאנו יכולים לעשות כרגע הוא להשתמש בסייסמוגרפים כדי להזהיר מפני גלי הלם העומדים להתרחש רגע לאחר רעידת האדמה. עם זאת, בדרך כלל מדובר בהתראה של מספר שניות בלבד.


המודעות שלנו לתנועת לוחות טקטוניים מעניקה לנו את היכולת לדעת במעורפל את המקום בו רעידות אדמה עלולות להתרחש בעתיד. ניסיונות לטכניקות מדויקות יותר נראו מבטיחות, ומאוחר יותר תוארו מחדש כלא אמינות. עם זאת, ישנן עדויות אנקדוטליות לכך שבעלי חיים עשויים להפגין התנהגות מוזרה עד מספר ימים לפני רעידת אדמה.


המחקר האמין ביותר על תופעה זו פורסם בשנת 2010. מושבה כמעט שלמה של קרפדות, שסטודנט לביולוגיה חקר