从太空监测地震

2019-11-26 14:04
小哥白尼·趣味科学画报 2019年8期
关键词:张衡太空科学家

2018年2月2日,我國首颗自主研发的电磁监测试验卫星“张衡一号”成功发射,飞上太空。作为一颗卫星,它并不孤单,因为地球上空早就有成千上万个金属“疙瘩”在那等着它加入。但是,它的工作却非常特别,甚至能说非常重要——它要监测地震!

钻地不成就上天

从名字就可以看出,“张衡一号”卫星跟地震有点儿关系。张衡是我国东汉时期的科学家,他发明了世界上最早的地动仪。张衡还算实在人,他在地上研究地震。这“张衡一号”怎么还上天了呢?

那是因为地震都发生在地壳内几十千米的深处,可是现在人类钻探的最大深度还不到13千米。要想研究地震,甚至预测地震的发生,又不能直抵地震发生的“老巢”,你让科学家干着急?他们才不会。科学家发现,有些地震发生前,地球岩石的摩擦破裂会产生电磁波,使得电离层和地磁场出现异常。2004年,法国发射了专门用于地震监测的卫星,观测到了较为明显的震前电磁扰动信息。“张衡一号”的工作,正是要监测地球大气和磁场的异常情况,再将数据传回地面,让科学家等同于在太空研究地震。所以你看,科学家只是换个角度思考问题,结果一不小心就送了颗卫星上天。

高空俯瞰视野佳

另外,飞到天上探究地震,还有站在地上比不了的优势。首先,海底地震你就研究不了。其次,像咱们国家,陆地非常辽阔,西部有很多人迹罕至的高山、荒漠,还有空气稀薄的青藏高原,那里的地震观测也非常薄弱。有了“张衡一号”卫星,不管高山还是海底发生6级以上地震,引起的大气和磁场变化,都能被它一一“记录在案”。

“张衡一号”小档案

精巧:长长的“触角”展开后达到近5米,收拢时仅有手掌大小。

合作:中国发射的“张衡一号”还搭载了意大利提供的高能粒子探测器和奥地利提供的绝对磁场校准装置。

体重:发射质量约730千克

功能:重要的事情说三遍。不是预测地震!不是预测地震!不是预测地震!而是通过搜集震前短期、临震期释放到空中的电场、磁场、高能粒子、等离子体等变化数据,为进一步研究地震提供可靠的数据参考。

勤劳:每5天实现对地球上同一地点的重访,重点观测区域覆盖我国陆地全境和陆地周边约1000千米区域以及全球两个主要地震带。

高效:理论上每年可以收集到全球十几次7级以上地震和150次左右6级地震。卫星监测一年的信息量,地面监测需要20多年。

地震能不能预报

“张衡一号”的任务不是预报地震,而是更全面地监测地震,做好基础研究工作。那么,人类到底能不能预测地震呢?

答案简单又令人失望:目前没有任何尝试取得成功。就拿天气预报这件事来说,气象观测者们放飞了无数个高空气球,看了无数的卫星云图照片,大型计算机没日没夜地运行观测数据,我们才能从电视上看到明天的温度和天气,或者台风下一步要去哪儿,而且有时候还不准。地震虽然破坏性强,但几乎没有观测手段。我们钻穿地壳了吗?没有。我们剖开断层仔仔细细研究了吗?没有。我们弄清楚引起地震的板块运动的机制了吗?也没有。当我们对地震成因都不太有把握的时候,就更别提准确预测一场地震在哪儿发生、什么时候发生了。

谣言大终结

地震发生前会有“地震云”

网上流传的“地震云”多为高积云或层积云,总是呈现出絮状、波浪状、放射状等相对怪异的样子,加上有时出现在傍晚和清晨,染上霞光的颜色,就被错当成“异象”了。看云都不一定能完全识天气呢,还想识地震?别想多了。

“鸡飞狗跳”是地震前兆

不是每次地震前都有动物异象,也不是每次动物反常行为后都有地震,你家的狗焦躁不安也可能只是附近新开了家水泥搅拌站。可能合理的解释是,地震发生时会产生两种最主要的地震波:P波和S波。P波传播速度最快,动物可能感知到了先期到达的P波,所以出现异动。

“沾边儿”的地震预报

但要说我们完全无法预测地震,那科学家可不干了。实际上,与地震预测沾点边儿的一件事,我们就能做到,而且以后会越做越好,这就是临震预警。简单来说,当你看见天边划过一道闪电后,如果马上堵住耳朵,兴许就能躲过一阵轰隆隆的雷声,这就是利用了光比声音传递速度更快的道理。同样,当一个地方已经发生地震,地震波还未传递到另一个地方造成破坏之前,就能利用电磁波比地震波传递更快的优势,迅速通过广播、电视、卫星通知当地发出预警。从临震预警到地震发生的时间间隔为几秒到十几秒不等。虽然很短暂,对于生命财产安全却非常宝贵。得到预警的人们至少可以找地方躲避,大型工厂可以提前断电,避免地震后发生火灾,高铁可以减速运行。

除了前面提到,或许可以通过观测地磁场和电离层出现的异常预测地震外,还有科学家提出地表热辐射异常也与地震活动有关。要是没有卫星,我们是很难观测到这些现象的。“张衡一号”作为一枚“天眼”,就可以从太空俯瞰陆地。希望“张衡一号”能像它的兄弟姐妹们一样,出色地完成地球科学家交给它的观测任务。

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