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새로운 지진 수학은 그들이 얼마나 파괴적인지 예측합니다


결함이 미끄러지면 지진파의 급류가 나옵니다. 긴 저주파 파도는 소스에서 멀리 떨어져 이동하여 고층 빌딩과 같은 큰 구조물이 흔들릴 수 있으며, 고주파 파도는 집과 다리를 진탕시키고 잔해로 줄이는 데 탁월합니다. 지난 반세기 동안 지진 학자들은 결함의 마찰 미끄러짐 이이 전체 지진 스위트를 생성한다고 가정했습니다.

이제 Brown University의 한 쌍의 지구 과학자들이 자신의 기원 이야기를 불러 일으켰습니다. 연구원들은 산사태와 눈사태에서 영감을 얻은 수학적 모델을 사용하여 이러한 손상된 고주파 파도가 미끄러짐 자체가 아니라 결함 내에서 발생하는 지질 핀볼 게임으로 인해 발생한다고 주장합니다.

미국 지질 조사의 지진 학자 인 엘리자베스 코크란 (Elizabeth Cochran)은“그들이 여기서 한 일은 매우 깔끔합니다. "나는 확실히 그들이 가지고있는 방식으로 잘못을 나타내겠다고 생각하지 않았을 것입니다."

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지난 달 지구 물리학 연구 편지에 출판 된 새로운 모델 , 그 속성을 정확하게 예측하는지 확인하기 위해 향후 지진에서 여전히 테스트해야합니다. 그러나 확증된다면, 그것은 지진의 파괴 능력에 대한 이해를 높이고 그 과정에서 생명을 구할 것입니다.

지질 핀볼

전통적인 지진 모델에 따르면, 지구 블록이 다른 지구에 미끄러 져 갈고 갈 때,이 둘 사이의 마찰은 내진파를 생성합니다. 지진 학자들은이 모델들이 고유 한 결함 라인에서 실제로 발생하는 것의 단순화 된 버전임을 인정합니다. 그러나 그들은 지진의 지진의 규모, 중요한 정보의 중요한 초기 지표 인 지진의 지진 스위트의 저주파 구성 요소를 정확하게 연대기로 연대시킵니다.

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그러나 전통적인 모델은 지진이 생성하는 고주파파의 양을 완전히 설명하지는 않는다고 파리의 École Normale Supérieure의 지진 물리 전문가 인 Lucile Bruhat은이 작업에 관여하지 않았다고 말했다. 특정 파열이 다른 파열이 다른 사람들보다 더 파괴적으로 증명되는 이유를 이해하려는 경우 결핍은 문제입니다.

Cochran에 따르면, 전통적인 모델은 이러한 고주파파를 결함의 거칠기와 연관시킨다. 그러나 결함 과정의 물리학은 공부하기가 너무 어렵 기 때문에 그러한 가정을 검증하기가 어렵습니다. 이 작업에 관여하지 않은 미국 지질 조사의 지구 물리학자인 로버트 그레이브스 (Robert Graves)는“실험실에 지진을 넣을 수 없다”고 말했다.

이러한 파도에 대한보다 정확한 통찰력을 얻으려면 Brown University의 두 지구과 의사 인 Victor Tsai와 Greg Hirth는 다양한 크기의 바위가 정기적으로 서로 박살내는 잔해 흐름의 수학을 보았습니다. 그런 다음 파열 결함에 적용했습니다. 결함 구역에는 공간이 많지 않으므로 "비좁은 핀볼 머신"과 같습니다. “핀볼”은 길이가 몇 피트에서 축구장 크기까지 다양한 암석입니다.

Tsai와 Hirth 가이 핀볼 판 데모 늄을 전통적인 모델에 추가했을 때, 조합은 저주파파와 고주파수의 상대방을 모두 설명했습니다.

핀볼 메커니즘은 어떤면에서 결함 벽의 충돌과 덩어리가 고주파파를 담당한다는 전통적인 가정의 확장입니다. 그러나 Tsai와 Hirth는이 아이디어와 함께이 특정 핀볼 메커니즘을 개발하고 그 뒤에있는 정확한 수학을 탐구했습니다. 그들은 유형적이고 테스트 할 수있는 것으로 가정을 높였습니다. Bruhat은“반짝이는 과학을 시도하는 것이 아니라”라고 말했다. "그들은 실제로 육체적 아이디어를 테스트하고 그것이 어떻게 작동하는지 보려고 노력하고 있습니다. 정말 깔끔합니다."

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바위와 단단한 장소

이 새로운 모델은 오랜 지진 수수께끼를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 1999 년 대만은 치명적인 7.7 지진을 겪었습니다. 그 후의 여진에서, 동일한 결함 섹션이 반복적으로 파열되었고, 매번 같은 방식으로 땅이 움직였습니다. 그러나 수수께끼로 여진의 크기는 지진에서 지진에 이르기까지 다양했습니다.

전통적인 모델은 만족스러운 설명을 제공 할 수 없습니다. 그러나 새로운 핀볼 모델에 따르면,이 모든 여진은 같은 크기의 핀볼이 파열 내에서 같은 장소를 때렸으므로 매번지면이 같은 방식으로 움직일 수있었습니다. 그러나 일부 여진에는 더 많은 충돌이 발생했을 가능성이 높아서 큰 규모가있었습니다.

새로운 모델은 또한 성숙한 결함에 대한 지진 (오래된 결함에 대한 지진에 대한 지진이 여러 번 미끄러짐)이 미성숙 결함에서 동일한 크기의 지진보다 적은 손상을 일으키는 경향이있는 이유를 설명 할 수 있습니다. 템 블러의 오랜 역사를 가진 전자는 내부 잔해물을 반복적으로 접지하여 충돌을 줄이고 고주파파가 약해집니다.

그레이브스 (Graves)는이 모델이 검증되면 과학자들은 결함 구역을 신중하게 연구하고 지오메트리를 사용하여 미래의 지진의 손상된 고주파 파동 구성 요소가 무엇인지 예측할 수 있다고 제안합니다. 통찰력은 또한 다른 방식으로 작동 할 수 있습니다. 모델이 지진의 고주파 성분의보다 정확한 특성화를 휘젓는다면 과학자들은 Temblor에 책임이있는 결함의 기하학적 특성을보다 정확하게 결정할 수 있어야한다고 Bruhat은 말했다.

기존 모델과 새로운 모델의 상대적 강점을 평가하기 위해서는 대만 스타일의 지진 캐스케이드와 성숙한 결함과 미성숙 결함에 대한 더 많은 사람들이 필요합니다. 지진 학자들은 표면에서 관찰 한 것을 더 잘 특성화하는 것을보고 싶어 할 것입니다.

그러나 그레이브스는 새로운 모델이“확실히 흥미 롭다”고 말했다. "나는 그것이 그럴듯하고 더 많은 테스트를받을 자격이 있다고 생각합니다."

Tsai는“저는이 모델이 확실히 올바른 모델이며 전통적인 모델이 확실히 잘못이라는 증거가 없다고 말한 첫 번째 사람이 될 것입니다. 그러나 새로운 아이디어가 우월하다고 판명되면, 그들은 지진 학자들을“우리가 사물을 이해할 것인지 아닌지에 대한 많은 재고”로 밀어 낼 것입니다.

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