Amfiteatry rzymskie działają jak sejsmiczne peleryny-niewidki

Obraz rzymskiego Koloseum Lars | Unsplash

Amfiteatry rzymskie należą do najstarszych budowli ludzkich na Ziemi. Struktury te są wyjątkowo dobrze zachowane w różnych miejscach starożytnego imperium rzymskiego.

Jest to szczególnie godne uwagi, ponieważ znaczna część tego terytorium jest aktywna sejsmicznie: znajduje się na granicy tektonicznej między płytą euroazjatycką i afrykańską i doświadczyła licznych trzęsień ziemi, które zniszczyły inne typy budynków. To, jak te amfiteatry przetrwały 2000 lat, jest czymś w rodzaju zagadki.

Dziś potencjalną odpowiedź otrzymujemy dzięki pracy Stéphane'a Brûlé i współpracowników z Uniwersytetu Aix-Marseille w południowej Francji. Ci faceci zbadali, w jaki sposób pewne struktury zakopane w ziemi lub siedzące na niej mogą modyfikować sposób, w jaki fale sejsmiczne przemieszczają się przez Ziemię. W szczególności zbadali sejsmiczne peleryny-niewidki, które mogą sterować falami sejsmicznymi wokół określonych regionów, a tym samym je chronić.

Ich konkluzja jest taka, że ​​rzymskie amfiteatry dzięki swojemu kształtowi mogą pełnić funkcję sejsmicznych pelerynek-niewidek. To, jak mówią, jest powodem ich niezwykłej długowieczności.

Najpierw trochę tła. Fizycy od dawna wiedzą, że pewne regularne wzorce obiektów mogą oddziaływać z falami w sposób, który nimi steruje i modyfikuje ich zachowanie. Ciekawą cechą tego zjawiska jest to, że same obiekty są znacznie mniejsze niż same fale. Ale połączony efekt wielu obiektów ułożonych w regularny wzór ma istotny wpływ na fale.

W 2006 roku fizycy wykorzystali ten pomysł do stworzenia wzoru metalowych rezonatorów, które sterują mikrofalami wokół obszaru przestrzeni. Dla zewnętrznego obserwatora, patrzącego mikrofalowymi oczami, ten obszar przestrzeni i wszystko, co się w nim znajduje, znika. W efekcie zespół zbudował pierwszą na świecie pelerynę-niewidkę.

Od tego czasu naukowcy zbudowali peleryny-niewidki dla szerokiej gamy różnych fal w widmie elektromagnetycznym i poza nim. W 2012 roku zasugerowali, że sejsmiczne peleryny-niewidki mogą chronić elektrownie i tamy przed trzęsieniami ziemi. Następnie Brûlé i współpracownicy faktycznie zbudowali i przetestowali jeden .

Od tego czasu naukowcy kontynuują badania nad metamateriałami sejsmicznymi, które, jak twierdzą, mogą przybierać różne formy. Wczesne eksperymenty obejmowały struktury podziemne lub puste przestrzenie. Jednak nowsze prace sugerują, że elementy powierzchni, takie jak drzewa i budynki, mogą również wpływać na fale sejsmiczne.

Jednym z pomysłów jest to, że fale sejsmiczne powodują drgania drapacza chmur. Ale sama ta wibracja wysyła fale przez ziemię. Jeśli więc te dwa zestawy fal mogłyby wpływać na siebie nawzajem, a nawet znosić, to budynek miałby istotny łagodzący wpływ na fale.

Brûlé i współpracownicy wykonali nawet pomiary dowodu zgodności fal generowanych przez drapacz chmur w wyniku szumu sejsmicznego. Omawiany budynek to LatinoAmericana Tower, 282-metrowy wieżowiec w Meksyku, który przetrwał kilka poważnych trzęsień ziemi od czasu jego budowy w 1956 roku.

Naukowcy opracowali model komputerowy, aby zbadać, w jaki sposób drapacze chmur ustawione w okrąg mogą pełnić rolę peleryny-niewidki, która tworzy bezpieczną strefę w jej centrum. Budynki w pierścieniu płaszcza i na zewnątrz płaszcza zostałyby mocno dotknięte falą sejsmiczną, ale obszar w centrum (np. park) byłby bezpieczną strefą, w której ludzie mogliby się gromadzić i pozostawać bezpieczni podczas trzęsienia ziemi, mówią .

W trakcie tych badań zauważyli podobieństwo między wygenerowanymi przez siebie okrągłymi wzorami a projektami starożytnych amfiteatrów. Mówią, że istnieją uderzające podobieństwa między peleryną-niewidką przetestowaną pod kątem różnych rodzajów fal a widokami nieba antycznych teatrów gallo-rzymskich. Być może jest to powód, dla którego niektóre z tych megastruktur, jako amfiteatry, przez wieki pozostały w większości nienaruszone.

To ciekawy pomysł, który może mieć ważne implikacje dla projektowania przyszłych budynków i badania starożytnych.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1904.05323 : Rola nanofotoniki w narodzinach megastruktur sejsmicznych

ukryć