סיקור מקיף

רעידת אדמה מחקרית: חוקרים מהאוניברסיטה העברית מציעים דרך לחזות את מידת החומרה של רעידות אדמה

המחקר, שפורסם באחרונה בכתבי העת Science ו-Wired, העלה כי הכוחות המופעלים על נקודות המגע בין המשטחים יכולים להיות חזקים יותר, עד פי חמישה ממה שחזה מקדם החיכוך, לפני שהמגעים ביניהם ישברו והמשטח העליון יחל להחליק

כביש בין ארצי 880 אוקלנד, קליפורניה, לאחר רעידת אדמה בשנת 1989. מתוך ויקיפדיה
כביש בין ארצי 880 אוקלנד, קליפורניה, לאחר רעידת אדמה בשנת 1989. מתוך ויקיפדיה

חוקרים מהאוניברסיטה העברית הצליחו בניסוי במעבדה לערער את התפיסה הרווחת בפיזיקה בנוגע לתהליכים שמתרחשים בזמן רעידת אדמה. לממצאי המחקר השלכות מרחיקות לכת על הבנת תהליך רעידת האדמה ובעתיד ייתכן שהממצאים יאפשרו לחזות רעידות אדמה קשות מבעוד מועד.

החוקרים – פרופ' ג'יי פינברג ד"ר גיל כהן ותלמיד המחקר עודד בן-דוד ממכון רקח לפיזיקה באוניברסיטה העברית – ערכו במעבדתם ניסוי שדימה התרחשות רעידת אדמה קטנה והדגימו דרכו כיצד הנחות שהיו מקובלות בתחום הפיזיקה במשך מאות שנים, בהם חוקים שתוארו לראשונה על ידי לאונרדו דה-וינצ'י במאה ה-15, אינן תקפות לתיאור של רעידות אדמה. "במשך מאות שנים סברו פיזיקאים שכמות הכוח הדרושה למשל לגרום לספר להחליק על שולחן נקבעת ע"י "מקדם החיכוך" – מספר המבטא את יחס הכוחות בין שני משטחים המחליקים אחד על גבי השני" מסביר עורך המחקר פרופ' פינברג. "גילינו כי חוקים אלו אינם רלוונטיים כאשר מנסים להחיל אותם כדי לנבא את תנועתן של נקודות מגע הנמצאות לאורך שני המשטחים."

בניסוי, לחצו החוקרים שני משטחים אחד כלפי השני ובדקו מה קורה בדיוק ברגע שבו הם מתחילים להחליק אחד על גבי השני. באמצעות חיישנים רגישים מדדו החוקרים את המאמץ שהופעל על המשטחים ועל ידי שילוב של מערכת לייזרים ומצלמה מהירה עקבו אחר נקודות החיכוך בין המשטחים. למרות שבעין בלתי מזוינת נראה שהמשטחים נוגעים אחד בשני לאורך כל נקודות המפגש ביניהן, למעשה משטחי מגע תמיד מחוספסים ומגע אמיתי ביניהם מתרחש רק בנקודות מגע מיקרוסקופיות מעטות יחסית.

המחקר, שפורסם באחרונה בכתבי העת Science ו-Wired, העלה כי הכוחות המופעלים על נקודות המגע בין המשטחים יכולים להיות חזקים יותר, עד פי חמישה ממה שחזה מקדם החיכוך, לפני שהמגעים ביניהם ישברו והמשטח העליון יחל להחליק.

לדברי פרופ' פינברג, תוצאות הניסוי מדמות בזעיר אנפין את מה שקורה ברעידת אדמה במציאות. "שבירת המגעים בין המשטחים במעבדה מדמה תנועת לוחות טקטוניים שמתרחשת בזמן רעידת אדמה. בניסוי יכולנו לצפות כיצד הרעידה מתפתחת ולמדוד את כל המשתנים הרלוונטיים באופן שלעולם לא נוכל להבחין בהם מתחת לפני אדמה".

החוקרים מצאו עוד כי נקודות המגע נשברות דרך סוגים שונים של גלי השבירה. גלי השבירה הללו הם, למעשה, רעידות אדמה. החוקרים גילו כי רעידות אדמה קיימות בשלושה מצבים שונים מהותית: גלי שבירה איטיים הנעים במהירות נמוכה בהרבה ממהירות הקול, גלי שבירה הנעים במהירות הקול וגלי שבירה "סופר מהירים" הנעים במהירות גבוהה ממהירות הקול. במחקרם, גילו החוקרים שסוגי גלי השבירה נקבעים על פי כמות האנרגיה שאגורה לאורך משטח המגע של הלוחות. המהירות שנמדדה במעבדה מספקת אמת מידה הן למידת האנרגיה שתשוחרר ברעידת אדמה ממשית והן לדרך וקצב שחרורו. למשל, גלי שבירה איטיים יכולים לשחרר אנרגיה המקבילה לכמות האנרגיה המשתחררת ברעידת אדמה הרסנית ביותר – אך כמעט בלי שתהיה מורגשת. מאידך, גלי שבירה על-קוליים יכולים להיות הרסניים הרבה יותר מרעידה "רגילה".

אמנם לא ניתן עדיין לערוך מדידה מדויקת של הלחצים הנוצרים לאורך השבר בין הלוחות, אך המחקר הנוכחי מציג סימולציה של הלחצים המתרחשים כשרעידת אדמה מתקרבת, ואת האופן שבו רעידת אדמה אחת יכולה להכין את התנאים לרעידה הבאה. "לממצאים השלכות רבות בתחום הפיזיקה וכן על יכולת החוקרים להבין כיצד מתרחשות רעידות אדמה, כמה התפתחותן עשויה להיות חמורה לאורך קו השבירה ולבסוף לספק יכולת ניבוי חסרת תקדים בהערכת מצב השבר והיקפה של רעידת אדמה עתידית" מסכם פרופ' פינברג.

באותו נושא באתר הידען

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

5 תגובות

  1. הרבה מאוד אוניברסיטאות מעורבות בפיתוח של האיפון. אלמלא המחקר המדעי הענף בפיזיקה, תורת החומרים, מדעי המחשב, מתמטיקה ועוד מליון ואחד תחומים במשך שנים ארוכות לפני הופעת האיפון, לא אפל, ולא אף חברה הייתה מסוגלת ליצר שום דבר משמעותי.

  2. נצר יקירי,
    נכון אמרת ש-science לכאורה מדליף ל-Wired חדשות. אבל לפי ההסכם ש-Science חותם עם הכותבים של המאמר אסור לו להעביר חדשות מדעיות לעיתונים חדשותיים בטרם הוא פרסם את המאמר בכתב העת. אבל יש סייגים להסכם עם הכותבים… מתי מותר להעביר חדשות מדעיות בכל זאת? כלומר מתי מותר להדליף? כאשר המדענים מציגים את החדשה בכנס וכאשר המדען מדבר על החדשה בבלוג שלו – בלוג לא כלול בהסכם. ואז מותר להדליף לפני שהמאמר מתפרסם בכתב העת. כלומר, מותר לדווח מהכנס ולא מהמאמר עצמו שטרם התפרסם. ולכן מה עושים? המדען הולך להציג פייפר בכנס על החדשה לפני שהמאמר פורסם בכתב העת ומדליפים לעיתונים החדשותיים. אבל "ההדלפה" לא נחשבת פרסום. זו ידיעה חדשותית בלבד שמופיעה בעיתוני מדע חדשותיים כמו Wired, סייאנס דירקט, ניו סייאנס ועוד שמקורה בדרך כלל בפייפר מהכנס. זה טריק ידוע ופעם פרסמתי על זה מאמר באחד מהעיתונים הידועים. יש רק מקום אחד שניתן לפרסם בו מאמר מקצועי וזה כתב עת מדעי מקצועי, כמו science.
    ובהצלחה בדוקטורט כמובן. ברור שאף אוניברסיטה לא יצרה אייפון 4. שכן ברגע שתיצור כזה מכשיר… היא תהיה מיליונרית. בינתיים האוניברסיטאות דלפונות. 🙂

  3. גלי מאמי, בתחומים שבהם עיקר החדשנות נעשה באקדמיה – תחומים שמעניינים בעיקר את מי שמשתתף ביפה והחנון – קהל יעד קצת מוגבל….. מה שכתבת נכון…. כמעט בכל תחום מעניין…. הדברים יפורסמו בWired הרבה לפני ש(לא) יפורסמו בScience

    אני לא מנסה לקטול. בעוונתי גם אני כותב דוקטורט ועוד במחשבים אבל צריך להכיר בעובדות…
    אף אוניברסיטה עוד לא יצרה אייפון 4…..

  4. Science הוא כתב העת החשוב שבו מפרסמים את המחקר ואילו Wired הוא כתב עת פופולארי שמדווח על חידושים מדעיים שמופיעים ב-Science. לכן מחקר לא יכול להתפרסם אף פעם ב-Wired . Wired זה בערך כמו הידען פלוס מינוס, דיווח חדשותי בריטי, שיש לו גם בנוסף משבצת ביו טיוב שאליה הוא מעלה סרטונים מצוינים שאותם הוא מפיק בעצמו.
    לגבי הסימולציה של רעידת האדמה. במציאות יש גורמים מפריעים. נניח שמבינים את המנגנון במעבדה וכמה רעידת האדמה יכולה להיות חמורה וכו'. אבל אז כאשר יוצאים מהמעבדה לטבע, על המנגנון מתווספים גורמים מפריעים שמתעצמים ויכולים להיות דווקא אלה הקריטיים. אז מה עושים אז?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן