3220
Гуркіт грому можна використати не лише для оцінки відстані до грози. Геофізики показали, що сильна акустична хвиля від блискавки входить у ґрунт, перетворюється на слабкий сейсмічний сигнал і дозволяє будувати карти підземних шарів. За два з половиною роки команда зафіксувала понад 450 таких «громоземлетрусів» і за їх допомогою побачила структури на глибині до приблизно 100 метрів.
Експеримент проводили на кампусі Pennsylvania State University. Під землею там уже була прокладена оптоволоконна мережа, яку вчені перетворили на надзвичайно довгий сейсмічний сенсор за допомогою технології distributed acoustic sensing.
Принцип полягає в тому, що в кабель запускають лазерні імпульси. Крихітна частина світла розсіюється назад від мікроскопічних неоднорідностей усередині волокна. Якщо ґрунт поруч вібрує, кабель трохи розтягується або стискається, і характер повернутого світла змінюється.
У результаті один звичайний телекомунікаційний кабель може працювати як тисячі віртуальних сейсмометрів, розташованих через кілька метрів. Система чує транспорт, будівельні роботи, кроки, землетруси — і, як виявилося, грім.
Коли блискавка нагріває повітря до дуже високої температури, воно миттєво розширюється та створює ударну акустичну хвилю. Частина енергії поширюється через атмосферу як знайомий гуркіт, а частина, вдаряючись об поверхню, передає коливання землі.
Дослідники відібрали понад 450 достатньо сильних і чітких сигналів за два з половиною роки. Оскільки джерела грому виникали в різних місцях і під різними кутами, хвилі проходили через підземні породи різними маршрутами.
Це дозволило використати методи, схожі на медичну томографію. За часом приходу та швидкістю хвиль команда реконструювала властивості шарів під кампусом приблизно до стометрової глибини.
На карті проявилися ділянки з різною швидкістю поширення хвиль, що відповідають різним породам і ступеню вивітрювання. Особливо цікаві зони можуть бути пов’язані з порожнинами й умовами, де в майбутньому здатні формуватися провали.
Традиційна сейсмічна розвідка часто потребує спеціальних вібраторів, вибухів або ударних джерел. Гроза постачає енергію безкоштовно, а оптоволоконні кабелі вже прокладені під великою кількістю міст і університетських кампусів.
Метод залежить від погоди й не замінить усі види геологічної розвідки. Але там, де є часті грози та доступне волокно, «громоземлетруси» можуть стати дешевим додатковим способом регулярно оновлювати карти неглибокої геології.
https://www.sciencenews.org/article/thunderquakes-shake-ground-map-it
