Система, защищающая здания от землетрясений, прошла полевые испытания

Схема тестовой системы сейсмических метаматериалов. Колебания зонда генерируют акустические волны с частотой 50 Гц перед сеткой цилиндрических отверстий, выбуренных в земле. Массив сенсоров следит за интенсивностью волн в разных местах

(иллюстрация S. Brule et al., Phys. Rev. Lett. (2014)).

Карта результатов эксперимента. Чёрным показаны сенсоры, красным крестом - источник волн, белыми кружками √ пробуренные отверстия. Тёмно-синяя область - ослабление распространения упругих волн. Красный цвет увеличение интенсивности волн у источника

(иллюстрация S. Brule et al., Phys. Rev. Lett. (2014)).

Французские учёные два года назад математически показали, что строения можно спасти от разрушительного воздействия сейсмических волн, распространяющихся по земной коре во время землетрясений.

Некоторое время назад они решили проверить, будет ли подобная защитная система работать на практике, и провели полевые испытания. Последние показали, что таким образом можно защитить желаемый участок местности от разрушительного природного катаклизма.

Для эксперимента небольшую открытую площадку "огородили" сеткой из выбуренных в земле вертикальных полых цилиндрических отверстий (0,32 метра в диаметре и 5 м в глубину). Они действовали как зеркало для волн, сдвигающих слои коры нашей планеты. Если описывать происходящее точнее, то отверстия в земле меняли направление волн за счёт дифракции между элементами сетки, не давая им войти за границу выбуренных отверстий.

Схема тестовой системы сейсмических метаматериалов. Колебания зонда генерируют акустические волны с частотой 50 Гц перед сеткой цилиндрических отверстий, выбуренных в земле. Массив сенсоров следит за интенсивностью волн в разных местах
Схема тестовой системы сейсмических метаматериалов. Колебания зонда генерируют акустические волны с частотой 50 Гц перед сеткой цилиндрических отверстий, выбуренных в земле. Массив сенсоров следит за интенсивностью волн в разных местах
(иллюстрация S. Brule et al., Phys. Rev. Lett. (2014)).

Волны генерировал зонд (вибрирующий столб), помещённый в землю в полутора метрах от огороженного участка поверхности. Учёным известно, сейсмические волны какой частоты распространяются по земле. Именно эту частоту и имитировал зонд, создавая своего рода искусственное землетрясение.

Чтобы увидеть, работает ли подобная "шапка-невидимка", специалисты разместили на изучаемой территории массив сенсоров (до сетки отверстий в земле и за ней). Выяснилось, что большую часть сейсмических волн сеть отверстий действительно отражает и защищает участок довольно сносно, земля на нём практически не сотрясается.

Учёные заметили также, что территория близ пробуренных в земле каналов страдает вдвойне, так как подвергается воздействию первоначальных волн, сгенерированных зондом, а затем ещё и отражённых.

Карта результатов эксперимента. Чёрным показаны сенсоры, красным крестом - источник волн, белыми кружками √ пробуренные отверстия. Тёмно-синяя область - ослабление распространения упругих волн. Красный цвет увеличение интенсивности волн у источника
Карта результатов эксперимента. Чёрным показаны сенсоры, красным крестом - источник волн, белыми кружками √ пробуренные отверстия. Тёмно-синяя область - ослабление распространения упругих волн. Красный цвет увеличение интенсивности волн у источника
(иллюстрация S. Brule et al., Phys. Rev. Lett. (2014)).

Таким образом, необходимо решить несколько вопросов. Если для какого-либо города будет создана подобная защитная система, то нужно будет в каждом конкретном случае решать, куда перенаправлять волны. Кроме того, по-прежнему остаётся открытым вопрос, каких размеров участок можно защитить такой "шапкой-невидимкой" (насколько его удастся в итоге расширить).

Так или иначе, данный эксперимент открывает двери новым возможностям по защите от разрушительных землетрясений и антропогенных вибраций отдельных зон поверхности, где проживает большое количество людей.

Статья французских исследователей, мало чем отличающаяся от препринта прошлого года, появилась в журнале Physical Review Letters.

Также по теме:
Инженеры испробовали шапку-невидимку для зданий
Устройство акустической маскировки спрятало объекты от звуков в 3D
Создана концепция "шапки-невидимки" для широкого диапазона частот
Новая "шапка-невидимка" спрятала тепло от посторонних глаз
Новая "шапка-невидимка" впервые спрятала трёхмерный объект
Учёные представили новое маскирующее устройство