漫画 | 很长一段时间,人们认识地震的方法是...瞎猜? | 目的地Destination

漫画 | 很长一段时间,人们认识地震的方法是...瞎猜?

漫画 | 很长一段时间,人们认识地震的方法是...瞎猜?

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漫画 | 很长一段时间,人们认识地震的方法是...瞎猜?

随便翻开一本中国古代历史书,你一定可以找到大量关于地震灾害的记载。

如果史书记载准确的话,早在东汉时期,中国科学家张衡就发明了一种检测地震的仪器,叫作地动仪。

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张衡的地动仪应该无法预测地震。它的原理是通过检测地震发出的振动(我们现在知道这叫地震波),在震区灾情的汇报传到中央政府的案几之前,就以最快的速度提示地震发生的方向。

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不过,张衡发明的地动仪已经失传了。我们现在看到的地动仪,都是科学家在20世纪时根据文字记载复原的模型。虽然复原的模型并不能检测地震,但是中外地震学家通常认为,中国人在很早的时候就开始认识地震了。

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例如,在西周时期,关中地区发生地震。周幽王的大臣伯阳父解释说[注1],

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这种解释虽然不对,但至少没有像很多原始文明那样,把地震解释成“神灵震怒”。

古希腊哲学家亚里士多德也研究过地震,不过他的解释刚好相反。

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可惜,不论是古中国人,还是古希腊、古罗马人,他们都没有继承前人的衣钵,继续研究地震的成因。

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在后来的漫长时间里,人们研究地震的方法跟瞎猜差不多。比如,人们学会了使用火药,于是就怀疑地震是因为地底下发生了类似的化学爆炸;人们发现了闪电是天上的云在放电,于是怀疑地震是因为地底下也会放电;人们学会了观测星空,于是怀疑地震跟重大天文现象有关。

就这样,人们东猜猜,西想想,谁也没搞清楚地震到底是怎么回事。直到1755年,这一情况才发生了改变。

在那一年的11月1日,一场突如其来的大地震对葡萄牙帝国造成了重大打击。地震引发了火灾和海啸,将许多历史建筑夷为平地,仅仅在首都里斯本,就有大约3万人失去了生命。

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当时的葡萄牙帝国正处于大航海时代的巅峰时刻,这场地震极大地打击了帝国的殖民野心。当时的葡萄牙帝国首相庞巴尔侯爵出人意料的冷静。他不但有条不紊地组织大家开展救援和修复,后来还请人设计了一组调查问卷,派发到全国各地,调查和记录地震造成的损失。

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这些问卷至今还保存在葡萄牙的档案馆中,成为后人研究那场地震的最详细的一手资料。由于这个贡献,科学家认为庞巴尔侯爵是现代地震学的先驱。

于是,英国科学家约翰•米切尔通过分析1755年里斯本地震的资料和另外几起地震的资料后,提出了两个全新的观点:

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根据当时的物理学认识,米切尔提出,地震的源头是通过“波动”的形式将地震传到四面八方的

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约翰•米切尔的发现开启了现代地震学的研究。可惜,他当时的发现并没有引起特别大的反响。又过了100多年,直到1880年时,日本东京帝国理工大学外聘教授的约翰•米尔恩,才在科学仪器的帮助下,记录了大量地震引发的“波动”的波形。

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通过分析和比较这些“波形”,人们才渐渐认识到,地震波的构成非常复杂。加上地震学家发展出的断层错位理论,人们才搞清楚地震的真正来源。

现代地震学认为,地壳不是一块完整的岩体,而是会在许多地方存在不连续的界面,这叫作断层。当断层破裂时,它两侧的岩体就会发生相对运动,并释放出大量的能量。

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一部分能量通过波的形式向四周传播,其中一种波是纵波,也叫作P波

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另一种波是横波,即所谓的S波

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当S波和P波传播到地表时,就会发生复杂的叠加,形成表面波。表面波能破坏建筑的地基,我们看到地震造成的各种破坏,主要就是由表面波造成的。

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既然地震的破坏来自地震波,那么我们有什么办法能够尽快检测到地震波呢?科学家发现,地震时,P波的传播速度比S波快。所以,一场大地震发生以后,科学家可以快速分析仪器接收到的P波,在S波传到附近之前的几秒钟到几十秒钟的时间里,发出地震预警。通过这种方法,我们能够在一定程度上减少地震的破坏。

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不过,地震预警系统并不是任何时候都能发挥作用,它也会存在一定盲区。

为了预防地震发生的灾害,社会各界需要跟科学家一起,共同科学地认识地震发生的原理,并从提高建筑抗震等级,地震预警和防震演习、地震知识普及等多个角度,共同预防和减少地震带来的危害。当然,我们先要正确地认识地震的原因,才能真正地做到这一点。

注1:《国语》:“陽伏而不能出,陰迫而不能丞,於是有地震。”

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作者:Sheldon
对白、美指:牛猫
绘制:周源
排版:胡豆

本文动图来自网络

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