محاكي الصفائح التكتونية والزلازل
المعادلات في هذه المحاكاة
| v | سرعة الصفيحة v (سنتيمتر في السنة) | بسرعة نمو الأظافر: لا تتوقف الصفائح أبدًا، لكن الصدع يبقى مقفلًا بين الزلازل | |
|---|---|---|---|
| μ | معامل القص للصخر | 30 GPa | |
| W | عرض الصدع الذي ينزلق | 15 km عمقًا في صدع تحويلي عمودي؛ و100 km في منطقة اندساس مائلة، ولهذا تكون زلازل الاندساس الأكبر | |
| Δσ | الإجهاد الذي يتحمله الصدع Δσ (MPa) | تطلق الزلازل إجهادًا من 1 إلى 10 MPa، مهما كان حجمها | |
| s | عجز الانزلاق (مقدار تأخر الصدع عن الصفائح) | يُطلق كانزلاق d في الزلزال؛ والزمن اللازم لتراكمه مجددًا هو فترة التكرار |
بالقيم الحالية:
| L | طول التمزق L (km) | طول الصدع الذي ينكسر دفعة واحدة | |
|---|---|---|---|
| M₀ | العزم الزلزالي، N·m | حجم الزلزال كطاقة، لا كاهتزاز | |
| Mw | مقدار العزم | كل درجة واحدة تعني طاقة أكبر بـ 32 مرة؛ ودرجتان تعنيان 1,000 مرة |
بالقيم الحالية:
| v_P, v_S | سرعتا الموجتين P وS | موجات P (الضغطية) 6.0 km/s، وموجات S (القصية) 3.5 km/s في القشرة | |
|---|---|---|---|
| D | المسافة من المركز السطحي إلى جهاز رصد الزلازل (km) | محطة واحدة تعرف بُعد الزلزال من الفارق بين وصول P وS؛ وثلاث محطات تحدد مكانه |
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي الزلازل
- تنزلق صفيحتان تكتونيتان بضعة سنتيمترات في السنة إحداهما بجانب الأخرى، لكن الصدع بينهما مقفل. ينثني الطريق والسياج اللذان يعبرانه مع تراكم التشوه، وتبين الرسوم كيف يكبر عجز الانزلاق والإجهاد على الصدع سنة بعد سنة.
- حين يبلغ الإجهاد ما يتحمله الصدع، ينزلق فجأة: زلزال. ينزاح الطريق فجأة، وهذا الارتداد المرن، وتنتشر موجات P (زرقاء) وS (حمراء) من المركز السطحي. يسجلها مقياس الزلازل، ويبين المخطط الزلزالي في الرسم موجة P تصل أولًا ثم موجة S الأقوى بعدها.
- غيّر سرعة الصفيحتين، والإجهاد الذي يتحمله الصدع، وطول التمزق، ونوع الحد، واقرأ القدر من العزم الزلزالي والزمن بين الزلازل. منطقة الاندساس تكسر صدعًا أعرض بكثير، ولهذا تحدث فيها أكبر الزلازل، بقدر 9. حرّك مقياس الزلازل وشاهد كيف يكشف الزمن S − P عن بعده.
الأسئلة الشائعة
ما الذي يسبب الزلزال؟
تتحرك صفائح الطبقة الخارجية للأرض بضعة سنتيمترات في السنة، لكن الاحتكاك يقفل الصدوع بينها. تنثني الصخور على كل جانب بمرونة وتخزن الطاقة، حتى يتغلب الإجهاد على الاحتكاك وينزلق الصدع في ثوانٍ، محررًا التشوه المتراكم طوال عقود أو قرون. هذه نظرية الارتداد المرن، التي طُرحت بعد زلزال سان فرانسيسكو عام 1906، حين وُجدت أسيجة وطرق منزاحة حتى 6 m.
كيف يُقاس قدر الزلزال؟
اليوم بقدر العزم، Mw = (2/3)(log₁₀ M₀ − 9.1)، حيث العزم الزلزالي M₀ = μ × المساحة × الانزلاق: صلابة الصخر مضروبة في مساحة الصدع التي تمزقت مضروبة في مقدار ما تحرك. كل خطوة بمقدار 1 في القدر تعني طاقة أكبر بنحو 32 مرة. تمزق طوله 200 km بانزلاق 1.5 m يساوي Mw 7.4؛ وزلزال توهوكو عام 2011 مزّق نحو 500 km في 200 km بانزلاق حتى 50 m، Mw 9.1.
ما موجات P وS؟
النوعان من الموجات الزلزالية اللذان ينتقلان عبر باطن الأرض. موجات P (الأولية) انضغاطات، كالصوت، وتصل أولًا، بنحو 6 km/s في القشرة. وموجات S (الثانوية) تهز الأرض جانبيًا بنحو 3.5 km/s وتكون عادةً أقوى. موجات S لا تعبر السوائل، وهكذا اكتُشف أن اللب الخارجي للأرض منصهر.
كيف تُعرف المسافة إلى زلزال؟
بالفاصل بين وصول P وS إلى مقياس زلازل. خرجتا في اللحظة نفسها، فيكبر الفاصل مع المسافة: D = (t_S − t_P) ÷ (1/v_S − 1/v_P)، نحو 8 km لكل ثانية من الفاصل في القشرة. محطة واحدة تعطي مسافة، أي دائرة على الخريطة؛ وثلاث محطات تعطي ثلاث دوائر تتقاطع عند المركز السطحي.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.