متفاوت ترین مجله اینترنتی ...

پیش بینی زمین لرزه ها به کمک یک پدیده فیزیکی عجیب

0

زمین لرزه ها زمانی رخ می دهند که انرژی از پوسته خارجی زمین به طور ناگهانی آزاد شود. در اثر آزاد شدن انرژی، سطح زمین به لرزش در می آید. نظارت بر زمین لرزه ها بسیار دشوارتر از فوران های آتشفشانی می باشد. اما در هر دو مورد تکنیک های یکسانی به کار می رود؛ مانند استفاده از پرتوهای لیزری برای شناسایی حرکت صفحات زمین، یا استفاده از زلزله سنج ها برای شناسایی ارتعاشات موجود در پوسته زمین.

گویا آی تی – به لطف یکی از تحقیقات جدید دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا، یک بینش جدید نسبت به علت وقوع زمین لرزه ها به دست آمده است. این بینش جدید ، به دانشمندان کمک می کند زمان احتمالی وقوع زمین لرزه را پیش بینی کنند. نتایج این تحقیق در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.

مسن شدن
همه چیز به پدیده ای به نام مسن شدن بر می گردد. این پدیده به مدت زمانی که مواد و مصالح مختلف در تماس با یکدیگر قرار دارند، بر می گردد. قاعده کلی آن است که هر چه مواد مدت زمان طولانی تری با هم در تماس باشند، نیروی بیشتری برای حرکت آنها مورد نیاز است.
این مقاومت در برابر حرکت را اصطکاک استاتیک می نامند. در طولانی مدت، این اصطکاک می تواند یک گسل ایجاد کند. گسل، خطی است که زلزله در امتداد آن رخ می دهد.
یکی از محققان این تحقیق، رابرت کارپیک، رئیس گروه مهندسی مکانیک و مکانیک کاربردی در دانشکده مهندسی و علوم کاربردی پنسیلوانیا طی بیانیه ای اعلام کرد “این مکانیزم مسن شدن، در ایجاد رفتار ناپایدار در گسل ها و در نهایت شکل گیری زمین لرزه ها نقش بسیار مهمی دارد”.
به طور کلی، گسل ها مناطقی باریک هستند که در آنها، سنگ های خرده شده بخش های مختلف پوسته زمین را از هم جدا می کنند. وقتی لرزش اتفاق می افتد، سنگ های موجود در یک طرف گسل به صورت عمودی، افقی یا در یک زاویه مشخص نسبت به طرف دیگر آن حرکت می کنند.
با گذشت زمان، گسل ها قوی تر می شوند و این می تواند به سطح گسترده ای از زمین فشار وارد کند. یعنی وقتی این سطوح حرکت کنند، مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می شود و یک زمین لرزه قدرتمند رخ می دهد.
کارپیک گفت “اگر با پدیده مسن شدن روبرو نباشیم، گسل مورد نظر بسیار راحت تر حرکت می کند و با زمین لرزه های کوچکتر و پرتعداد تر مواجه خواهیم شد. یا شاید فقط حرکات بسیار نرم صفحات زمین را ببینیم”.
“مسن شدن، منجر به وقوع زمین لرزه های قدرتمند و نادری می شود که می توانند بسیار ویرانگر باشند”.

کوچک کردن اندازه همه چیز
این تیم تحقیقاتی می خواست در مقیاسی کوچکتر از همیشه، به اصطکاک سنگ ها نگاه کند. به گفته یکی دیگر از محققان این تحقیق، کایون تیان، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده هنرها و علوم پنسیلوانیا، چندین دهه است که محققان گسل ها و پدیده مسن شدن را مطالعه می کنند، اما نظریه ها و مدل های آنها کارآمد و کافی نبوده اند. زیرا آنها از دیدگاه ماکروسکوپی به این پدیده نگاه می کردند، نه از دیدگاه نانوابعادی. یعنی در دیدگاه ماکروسکوپی، به یک نمونه از یک ماده نگاه می شود (مثلا یک تکه سنگ)، در حالی که در دیدگاه نانوابعادی به چند اتم از ماده نظر می کنند.
در تحقیق قبلی این تیم تحقیقاتی مشخص شد که اگر مدت زمان تماس مواد با یکدیگر ۱۰ برابر شود، نیروی اصطکاک مورد نیاز برای حرکت آنها دو برابر می شود.
در این تحقیق جدید، آنها مقادیر مختلفی از نیرو را بر مواد وارد کردند، تا ببینند پیوند میان مواد چه تغییری می کند. در این روند از یک میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده کردند.
کاپریک این روند را به صورت ساده بیان کرد: یک بلوک سنگی را روی یک سطح قرار می دهیم، برای مدتی اجازه می دهیم در همان حالت بماند، سپس به صورت کشویی روی سطح حرکتش می دهیم، و مقدار نیروی مورد نیاز برای به حرکت درآمدن آن را محاسبه می کنیم.
اساسا، هر چه زمان قرار گیری بلوک روی سطح بیشتر باشد نیروی اصطکاک بیشتری هم برای حرکت دادن آن مورد نیاز است. زیرا در مدت تماس، فرصت بیشتری برای شکل گیری پیوندهای شیمیایی فراهم می شود.

کارپیک می گوید “وقتی بلوک را با نیروی بیشتری هل می دهیم، در واقع سطح تماس میان عامل وارد کننده نیرو و نمونه را افزایش می دهیم. همین امر موجب می شود که با افزایش نیروی نرمال، نیروی اصطکاک هم بیشتر شود”.
این تیم تحقیقاتی، در بازه های زمانی کوتاه تر از یک دهم ثانیه به این روند نگاه می کنند تا بهتر درک کنند که چگونه برخی از پیوندها به راحتی شکل می گیرند، در حالی که پیوندهای دیگر زمان بیشتری لازم دارند تا تشکیل شوند.
به این ترتیب می توان توضیح داد که در آغاز تماس، چه اتفاقی می افتد. در نهایت روزی می رسد که این یافته ها به ما کمک می کند زمان و مکان وقوع زمین لرزه را پیش بینی کنیم.
به گفته کارپیک “این کار بینش بنیادی تری نسبت به مکانیزم دخیل در پدیده مسن شدن به دست می دهد. ما فکر می کنیم که این نوع بینش ها در پیش بینی بهتر زمین لرزه و سایر پدیده های اصطکاکی کمک می کنند”.

ممکن است به این مطالب نیز علاقمند باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

DigiKala Ads
زمین لرزه ها زمانی رخ می دهند که انرژی از پوسته خارجی زمین به طور ناگهانی آزاد شود. در اثر آزاد شدن انرژی، سطح زمین […]