探索地震的奧秘
記者帶您走進南京地震科學館
地震，是一種破壞性極強的自然災害，被列為群災之首。
那麼，當地震來臨時如何自救？
採用AR技術實現的地震是什麼樣的體驗？
世界上最大的地震儀長啥樣？
在南京地震科學館裡，你都可以找到答案。
南京地震科學館位於樹木蔥鬱、景色秀麗的南京中山陵景區，依託於南京地震基準臺而建，總面積約400平方米，在這裡，可以看到人類對地震的認識與研究過程，可以知曉地震的百科知識，了解地震孕育、發展的過程，探索地震前的點滴徵兆……今天，本報記者就帶您走進有著「國家防震減災科普教育基地」稱號的南京地震科學館。
▲科普之旅——走進南京地震科學館
體重巨大但異常敏感的「巨人」
人類很早就對地震活動開始了探究，公元138年2月28日（東漢順帝永和三年二月初三），位於洛陽的張衡地動儀成功報告了中國歷史上著名的震級約為6.8級的「甘肅金城(今蘭州)、隴西地震」。這是人類歷史上第一次用觀測儀器驗證了破壞性地震的發生，開創了地震觀測技術的先河，被譽為世界地震科學發展的裡程碑。可以說，地震學的發展和測震儀器的發明密切相關，靈敏度越來越高的地震探測監測儀器不斷改變著地震學的發展歷程，儀器的演變也反映著地震科技的進步。
記者在館內儀器區看到了一臺「簡陋」的儀器，南京地震科學館講解員、江蘇省地震局宣教中心科普員葉學介紹：「你別看它結構簡單，它的全稱叫伽裡津式垂直向地震儀，是1906年由俄國地震學家伽裡津設計製成，是世界上第一臺電磁式地震儀。它改變了以往慣性系測震儀的工作原理，使得監測能力與靈敏度大幅提升，奠定了現代測震學的科學基礎，成為各國研製地震儀的原型。」
在館內，有一樣重量級的「鎮館之寶」不能不提，它就是德國著名地震學家維歇爾於1906年研製成功，並以他名字命名的地震儀，它是目前世界上最大、保存最為完好的地震儀。
維歇爾首次利用緩衝筒的小滯性阻尼，設計出了質量之空前絕後，也是當時最為先進的大型維歇爾地震儀。在千方百計提高儀器靈敏度的同時，他還成功解決了彈性震蕩對地震儀器的幹擾，首次實現了準確記錄地面的真實運動。該儀器的成功研製，首次實現地震記錄由定性描述到定量計算的轉變，從而真正獲得地震時空強度的準確信息，在地震儀器發展史上具有裡程碑意義。
葉學介紹，維歇爾地震儀全球一共只生產了3臺，德國自己保留了一臺，墨西哥購置了一臺，還有一臺就是眼前這臺。這一臺是在時任中央研究院氣象研究所所長竺可楨建議下，由國民政府於l930年底從德國哥廷根市訂購，在1930年底運抵中國南京北極閣地震臺，l931年l0月開始安裝，l932年7月1日正式投入觀測，1932年7月8日記錄到第一個地震。同年12月25日記錄到我國甘肅的昌馬7.5級大地震。1937年因日本侵華戰爭爆發，儀器停止觀測，其間共記錄到地震達一千多次。抗戰結束後，該地震儀於1947年整修並恢復記錄，持續工作至今，是我國近代測震事業發展的重要見證。
雖然歷經時代變遷的滄桑，但在幾代地震工作者的精心維護下，這個體重17噸的「巨人」如今依然敏感：記者對著擺錘猛吹一口氣,金屬筆尖便能在燻煙記錄紙上記錄到0.5釐米的震蕩波。
AR技術還原地震發生全過程
在館內地震知識展示區，主要科普了地震分類、地震波傳播、地震帶分布等知識。此外，該區域還通過增強現實技術為參觀者演示了各種地震的成因。
記者了解到，按成因地震可以分為構造地震、火山地震、陷落地震、誘發地震等。其中構造地震發生的次數最多，約佔全球地震總數的90%以上，構造地震是由於地下深處巖石的破裂，把長期積累的能量急劇地釋放出來，構造地震波及範圍大，破壞性極強。
1968年，法國地質學家勒皮讓把地球的巖石層劃分為六個大板塊，即太平洋板塊、亞歐板塊、美洲板塊、印度洋板塊、非洲板塊和南極洲板塊，所有這些板塊都漂浮在具有流動性的地幔軟流層之上。隨著軟流層的運動，各個板塊也會發生相應的水平運動，這種運動非常緩慢，一般會使巨大的巖石彎曲，當這種力量超過巖石的承受能力時，會造成巖層斷裂，進而會以地震波的形式釋放出來，所以說很多地震會發生在板塊交接處。如日本、智利等國家頻發地震就是亞歐板塊和太平洋板塊，以及太平洋板塊和美洲板塊之間的擠壓造成的，板塊構造學說雖然還不太完善，但相對科學地解釋了地震的形成機理。
記者眼前的這個展項叫做「地震離你有多遠」，我們知道，地震波主要包含縱波和橫波，而且橫波與縱波的傳播速度有差別，科學家可以根據當地感覺到的縱橫波時間差大致估算出所處地方離震中的距離。此外，地震時縱波總是先到達地表，而橫波總落後一步，當發生較大的地震時，人們通常會先感到上下顛簸，過幾秒到十幾秒後，才會感到有很強的水平晃動。葉學告訴記者，這一點非常重要，因為縱波會給我們一個警告，告訴我們對建築物破壞性更強的橫波馬上就要到了，我們可以利用縱波和橫波到達地面的時間差做出科學及時的應對。
地震精確預測還有待探索
「上天容易入地難」，由於地震發生在地下幾公裡到幾百公裡，現在我們對地震的了解十分有限，因此還不能精確地預測地震，正如地球物理學家陳運泰院士總結的那樣：地下的「不可入性」、大地震的「非頻發性」和地震物理過程的複雜性是地震預測面臨的主要困難。
那麼，地震是不是就無法預測了呢？葉學告訴記者，地震發生時，地下巖體在地應力作用下，會引起震源及附近物質發生物理、化學等一系列的異常變化。我們可以利用現代地震監測手段觀測到其中的一部分異常，通過對觀測到的異常進行科學分析研究，就可以開展一定程度的地震預測實踐。目前，地震的精確預測仍是世界性的科學難題，要想獲得突破還需要我們幾代人乃至幾十代人的不懈努力。
其實，地震無時無刻不在發生，我們要做的是不斷探索地震奧秘，用科技的力量監測預警，用科學的方法抗震減災，這樣，面對地震天災，我們才能無所畏懼。
(文/葉學 嵇刊 圖/吳宇）
原標題：《探索地震的奧秘——科普之旅帶您走進南京地震科學館》
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