Обнаруживайте землетрясения с помощью «малиновых коктейлей»

у меня только один раз почувствовал землетрясение — в 1985 году, когда к северу от Нью-Йорка произошло землетрясение силой 4 балла. Только когда я позже услышал новости, я понял, что вибрация, разбудившая меня в 6 утра, на самом деле была небольшим землетрясением.

С тех пор земля под моими ногами сотрясалась от многих землетрясений. Просто эти вибрации, пройдя через Землю большие расстояния, (к счастью) были слишком малы, чтобы их можно было почувствовать. Однако если бы у меня был достаточно чувствительный сейсмометр, я бы смог их измерить.

Недавно я решил, что мне нужно попробовать. Покопавшись в Интернете, я не нашел недостатка в информации о как сделать сейсмометр своими руками. По сути, они состоят из магнита, прикрепленного к массе, с расположенной рядом с ней приемной катушкой. Масса подвешена так, что остается практически неподвижной при тряске земли. Однако тряска вызывает вибрацию катушки, вызывая в ней напряжение из-за ее относительного движения в магнитном поле магнита. Проблема в том, что Сделай сам Конструкции сейсмометров, которые я видел, представляли собой большие и неуклюжие приспособления. Я задавался вопросом, смогу ли я построить более компактный, используя геофон.

Геофоны обычно используются в нефтегазовой промышленности для сейсморазведки, где сейсмические волны генерируются искусственно для исследования грунта под землей. На суше эту работу выполняют специальные грузовики, называемые «тамперы». Сейсмические волны, которые они производят, отражаются от слоев горных пород и фиксируются с помощью геофонов.

Поиск на eBay показал, что геофоны можно приобрести недорого. Проблема, как я вскоре понял, заключается в том, что сейсмоприемники не предназначены для улавливания низких частот, встречающихся в телесейсмические волны от далеких землетрясений. Они варьируются от примерно одного цикла в секунду (1 герц) до долей цикла в секунду. Большинство геофонов предназначены для измерения частот выше 10 Гц. Обычно доступны самые низкочастотные модели — 4,5 Гц.

Однако дальнейшее расследование показало, что некоторые умное электронное преобразование сигнала может расширить диапазон геофона до более низких частот. Я был готов следовать этой стратегии, когда обнаружил, что кто-то меня опередил. На самом деле, целое сообщество сейсмологов-любителей (в основном) с помощью устройства на базе Raspberry Pi, называемого Малиновый коктейль, разработанный в 2016 году группой в тектонически активной Панаме. Проект Raspberry Shake расширился и теперь включает пользователей со всего мира, которые делятся сейсмическими данными. Даже некоторые профессиональные сейсмологи используют малиновые коктейли, потому что они недороги по сравнению с сейсмометрами.

Требуемая электроника состоит из геофона. [top left]плата формирования сигнала и аналого-цифровой преобразователь [top middle]ключ Wi-Fi [top right]и Raspberry Pi Model 3B+. [bottom]. Джеймс Провост

Ребята из Raspberry Shake предлагают множество конфигураций. я купил самый простой пакет примерно за 175 долларов США. Он состоит из геофона и сенсорной платы, которая подключается к Raspberry Pi. Я использовал Модель Raspberry Pi 3B+.

Я разместил устройство в водонепроницаемый корпусв котором я установил один соединитель переборки для 5-вольтового питания и второй для USB, чтобы я мог подключить ключ Wi-Fi, который был физически отделен от Raspberry Pi. (Люди из Raspberry Shake посоветовали не использовать встроенный Wi-Fi модели 3B+, что, очевидно, вызывает сбои в передаче данных.)

Настройка моего Raspberry Shake, как и большинства проектов Raspberry Pi, включала в себя несколько магических заклинаний богам Linux. В данном случае на самом деле было всего две проблемы. Первым делом нужно было подготовить SD-карту с операционной системой и Программное обеспечение Raspberry Shake. Для меня основной подход, описанный в документация по установке провалился, но предложенная альтернативная система работала нормально.

Вторая задача заключалась в настройке ключа Wi-Fi. Первый, который я купил и который, как говорили, подходил для Linux, оказался провальным. Но старый ключ, который у меня был под рукой, работал. Опасаясь проблем с Wi-Fi, я сначала протестировал Raspberry Shake в гостиной, подключенный напрямую к маршрутизатору. Raspberry Shake предназначен для использования в так называемой безголовой конфигурации, которая устраняет необходимость в дисплее: вы можете подключиться к нему удаленно с помощью SSH или через удобный веб-интерфейс. Так что я сразу же смог увидеть данные, которые записывал Raspberry Shake.

Когда я позволил ему записать тряску, вызванную людьми, гулявшими вокруг моего дома, обнаружились загадочные пробелы в данных. Исследуя причину, я обнаружил, что проблема заключалась в используемом мной адаптере питания, который не мог обеспечить достаточный ток. Однажды я заменил егоперебои в передаче данных исчезли.

На этом этапе я установил устройство на бетонном полу отдельно стоящего гаража моего дома, полагая, что в этом месте не будет сигналов, исходящих от любого, кто ходит по дому. Затем я оставил его собирать данные, пока где-то в мире не было сообщено о землетрясении, достаточно сильном, чтобы его можно было обнаружить.

29 августа произошло землетрясение магнитудой 5,5 в Панаме, родине малинового коктейля. Я обратился к веб-странице, на которой показан сейсмическая станция рядом с моим домом в Северной Каролине. Это показало, что слабые сигналы этого землетрясения достигли моего района.

Веб-интерфейс Raspberry Shake позволяет легко просматривать записанные данные, представленные в том, что сейсмологи называют форматом вертолета. Эта часть данных за 6 сентября 2023 года включает время, когда телесейсмические волны от землетрясения средней силы в Чили могли достичь места записи, примерно в 23:59 по всемирному координированному времени, которое показано на 14-минутной отметке зеленым цветом. след [bottom]. Однако в этот момент не наблюдается явного сигнала землетрясения.Джеймс Провост

Однако когда я посмотрел на данные, записанные моим Raspberry Shake, соответствующего сигнала не было. Я был разочарован, но не особенно удивлён: в конце концов магнитуда 5,5 — довольно слабое землетрясение, и оно произошло почти в 3000 километрах от нас.

Я исследовал, что некоторые другие подключенные к Интернету Raspberry Shakes записали во время этого землетрясения. Самый дальний от Панамы, где был зарегистрирован хороший сигнал, находился в Пуэрто-Рико. Сейсмические волны от панамского землетрясения, по-видимому, были слишком малы, чтобы их можно было зарегистрировать на Raspberry Shakes в континентальной части Соединенных Штатов.

С этого времени в Чили произошло более сильное (магнитудой 6,2) землетрясение. Шкала магнитуды землетрясения логарифмическая, поэтому она в пять раз превышала силу панамского землетрясения магнитудой 5,5. Но это было гораздо дальше (около 7400 км). И мой Raspberry Shake тоже не зарегистрировал волн от него.

Так что я все еще жду большого события. И я благодарен, что, находясь на Восточном побережье, я буду видеть это только как сигналы сейсмометра в моем гараже, а не как кучу обломков на улице.