記錄地震波的儀器稱為地震儀,它能客觀而及時地將地面的振動記錄下來。其基本原理是利用一件懸掛的重物的慣性,地震發(fā)生時地面振動而它保持不動。由地震儀記錄下來的震動是一條具有不同起伏幅度的曲線,稱為地震譜。曲線起伏幅度與地震波引起地面振動的振幅相應,它標志著地震的強烈程度。從地震譜可以清楚地辨別出各類震波的效應。縱波與橫波到達同一地震臺的時間差,即時差與震中離地震臺的距離成正比,離震中越遠,時差越大。由此規(guī)律即可求出震中離地震臺的距離,即震中距。
值得注意的是,地震儀只能用于測量地震的強度、方向,并不能用于預測地震。
能夠記錄地震相關參數(shù)的,監(jiān)測地震發(fā)生的儀器稱為地震儀器,它能客觀而及時地將地面的振動記錄下來,為地震預警提供參考。值得注意的是,地震儀只能用于測量地震的強度、方向,并不能用于預測地震。其基本原理是利用懸掛重物的慣性,地震發(fā)生時地面振動而它保持不動。
由地震儀記錄下來的震動是一條具有不同起伏幅度的曲線,所以被稱為地震譜。曲線起伏幅度與地震波引起地面振動的振幅相應,它標志著地震的強烈程度。從地震譜可以清楚地辨別出各類震波的效應??v波與橫波到達同一地震臺的時間差,即時差與震中離地震臺的距離成正比,離震中越遠,時差越大。由此規(guī)律即可求出震中離地震臺的距離,即震中距。
中國漢朝的科學家張衡,在公元132年就制成了世界上最早的地震儀器──地動儀。 這架儀器是銅鑄的,形狀像一個酒壇,四周鑄著八條龍,龍頭對著東、南、西、北、東南、西南、東北、西北8個方向。龍嘴是活動的,都銜著一顆小銅球。每一個龍頭下面,又放了一個張大了嘴的銅蛤蟆。要是哪個方向發(fā)生了地震,正好對著這個方向的龍嘴會自動張開,銅球恰好落在銅蛤蟆嘴里。 地動儀制成后,安置在當時的京都洛陽。在公元138年的一天,洛陽和往常一樣,周圍并沒有什么動靜,但正對西方的龍嘴突然張開,銅球落了下來,說明洛陽的西方發(fā)生了地震??墒锹尻柸藚s沒有感覺到,一些學者和官僚們紛紛議論,有的人還譏笑張衡的地動儀不靈。過了幾天,隴西(現(xiàn)在的甘肅省西南部)有人來報告,那一天當?shù)匕l(fā)生了地震,大家才贊嘆地動儀真是靈敏、準確。 張衡發(fā)明的地動儀,開創(chuàng)了人類使用科學儀器測報地震的歷史。長期以來,中外科學家一直給予極高的評價,認為它是利用慣性原理設計制成的,能探測地震波的主沖方向。在科學技術還很落后的2世紀初能做到這一點,確實是難能可貴的。它比歐洲創(chuàng)造的類似地震儀,早了1700多年。
在日常生活中大家都聽過收音機,收音機是將空中微弱的電磁波信號(電壓)通過電壓放大,再通過電流放大以推動喇叭工作,使我們聽到聲音;另一方面,通過選臺我們就能聽到不同頻率的電臺播出的節(jié)目。
地震儀的結構與其相似,不過要比它復雜得多,主要有以下幾部分:
第一部分為濾波器。濾波器的作用與收音機選臺的作用有些相似,只不過它是濾掉干擾波信號,保留有效信號。地震儀中有多個濾波器,設計濾波器的線路不同,對信號所起的作用也不相同。在數(shù)字地震儀中還要設計去假頻(去掉假的頻率)濾波器。
第二部分是放大器。放大器必須能放大不同頻率、不同振幅的信號。要做到在接收到最大信號的同時也能接收到最小信號。放大器采用多級放大以達到穩(wěn)定放大并有很高放大倍數(shù)的目的。與收音機放大的原理相似,地震儀首先用前置放大器將由檢波器輸人的、微弱的電壓信號放大,后續(xù)放大器的作用是將電流放大,以便帶動光點偏轉而照相或推動磁頭運動而將信號記錄到磁帶上。
地震儀在一定的條件下有用。像在天氣惡劣的情況下會出現(xiàn)過高的估量地震的級數(shù)。但在現(xiàn)在人類已經(jīng)開發(fā)出一種儀器,它是靠地殼的氧氣濃度和地殼的壓強的大小來預測,這東西很有用。
最早地震儀是張衡發(fā)明的,有八個青蛙。上面有8條龍,就是8個方向。當某處發(fā)生地震時,是在哪發(fā)生,就在那邊的那條龍就會吐出蛋掉在那條龍對應的青蛙肚子里。地震儀是人類用來預測地震的一種工具。它的產(chǎn)生是人來的一種進步 ??梢哉f是我們?nèi)藖淼囊豁椫卮蟀l(fā)現(xiàn)。
世界上第一臺地震儀是在公元前132年,我國科學家張衡發(fā)明的,叫做侯風地動儀。
近代的地震儀在18世紀90年代才制作成,其原理與侯風地動儀基本相似,地震儀發(fā)展很快,種類繁多,現(xiàn)有長、短周期等各種類型,并已實現(xiàn)了無線遙測、磁帶記錄、數(shù)字化等。靈敏度從放大幾倍到千倍、萬倍、十萬倍乃至百萬倍不等,周期范圍從0.05秒到100。
現(xiàn)在在地震研究中使用的地震儀主要有三種,每一種都有與它們將要測量的地震震動幅度(速度和強度)相應的周期。
1.短周期地震儀:一般用于研究初次和二次震動,測量移動速度最快的地震波。這是因為這些地震波移動速度太快,短周期地震儀在不到一秒鐘的時間就能完成一次擺動;它同樣能夠放大記錄下來的地震波圖,使研究人員能夠看出地殼瞬間運動的軌跡。
2.長周期地震儀:使用的擺錘一般需要20秒左右的時間完成一次擺動,可以用來測量跟隨在地殼初次和二次震動后的較緩慢的移動。地震檢測儀網(wǎng)絡現(xiàn)在使用的就是這種類型的工具。
3.超長型或寬波段地震儀:具有最長擺錘擺動周期的地震儀叫超長型或寬波段地震儀。寬波段地震儀的應用越來越廣泛,通常能夠對全世界范圍內(nèi)的地殼運動提供更為全面的信息。