Всем в укрытие

Как спасти от землетрясения целый город

Популярная механикаНаука

Всем в укрытие

Наука невозможного. Сейсмология

Текст: Александр Ершов

Несмотря на все технологические достижения, человечество остается столь же беспомощным перед землетрясениями, как и в каменном веке. Конечно, инженеры не сидят на месте, и благодаря их стараниям сегодня существуют очень сложные механизмы защиты отдельных зданий. Но что если от разрушительных толчков требуется спасти не пару небоскребов, а целый квартал или даже город? Здесь пригодился бы «плащ-невидимка», с помощью которого жилую застройку можно было бы изолировать от колебаний. Несмотря на фантастическое название, работы по созданию таких «плащей» ведутся уже сейчас.

В 1967 году советский физик Виктор Веселаго обнаружил, что при определенном сочетании в материале магнитных и электрических свойств в нем может возникать явление, которое считалось до того невозможным: материал приобретал отрицательный показатель преломления. Поскольку этот параметр зависит лишь от скорости распространения в веществе света, а она не может превышать скорость света в вакууме, то и показатель преломления не может быть ни меньше единицы, ни тем более меньше нуля. Казалось бы, что тут еще обсуждать?

Многие из тех, кто занимался этим вопросом до Веселаго, не учитывали одного важного обстоятельства: на показатель преломления в веществе влияет именно фазовая скорость света. И на нее, в отличие от групповой, ограничения Эйнштейна не распространяются. С фазовой скоростью не может распространяться энергия, зато она может быть не только сколь угодно большой, но даже отрицательной. А значит, и вещества с отрицательным показателем преломления существовать могут. Таким образом, математики наконец-то разрешили существование плащей-невидимок, о которых раньше писали фантасты.

Однако ни один природный материал не обладал нужными для отрицательного преломления электронными свойствами. Работа Веселаго долгие годы существовала лишь в виде математического курьеза. Лишь в 1996 году британский физик Джон Пендри обнаружил, что добиться возникновения нужных свойств в среде можно и без какой-то волшебной химии – достаточно собрать давно известные вещества в строго упорядоченные структуры. И если размер элементов в ней будет меньше, чем длина волны колебаний, то получившийся материал сможет приобрести «магические» свойства. Эти структуры получили название метаматериалов. Фундаментальные принципы конструирования метаматериалов одинаковы для любого излучения – будь то электромагнитное или акустическое. И если в первом случае длина волны – это проблема, то в случае сейсмических волн – решение. Период сейсмических колебаний может достигать десятков и даже сотен метров, а значит, сейсмические «плащи-невидимки» можно создавать уже сегодня.

Дыры в земле

Как ни странно, самой простой защитой от землетрясений являются обычные ямы в грунте. Их может сделать любая бурильная техника, единственное требование – скважины должны быть расположены в строгом соответствии с узлами заранее просчитанной двумерной решетки. В соответствии с идеями Веселаго, на такой «кристаллической решетке» из ям в колебаниях возникает запрещенная зона, то есть некоторые частоты просто перестают двигаться в такой среде. Если размер и расположение скважин подобраны правильно, то землетрясение не будет иметь таких разрушающих последствий.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Дело жизни Казуаки Харады Дело жизни Казуаки Харады

Японский художник Казуаки Хараде нашел свое дело почти случайно

Популярная механика, июнь'18
«Его простота разрушала все барьеры»: каким человеком был Алексей Леонов «Его простота разрушала все барьеры»: каким человеком был Алексей Леонов

На 86-м году жизни умер советский космонавт Алексей Леонов

Forbes, октябрь'19
Полет над глобусом Полет над глобусом

О запуске искусственных спутников

Популярная механика, июнь'18
Налоговая предупредила водителей. Что изменилось в уплате годовых пошлин Налоговая предупредила водителей. Что изменилось в уплате годовых пошлин

Как изменились правила исчисления налога на автомобили

РБК, октябрь'19
Рисунки на полях Рисунки на полях

На финале лиги чемпионов УЕФА-2018 засветился робот, рисующий разметку

Популярная механика, июль'18
Обзор и тест жесткого диска Toshiba Surveillance S300: для видеонаблюдения и не только Обзор и тест жесткого диска Toshiba Surveillance S300: для видеонаблюдения и не только

Наш сегодняшний герой принадлежит к линейке жестких дисков Surveillance S300

CHIP, октябрь'19
Заблудился в Америке Заблудился в Америке

Дизельпанк: параллельная вселенная словенского художника Андрея Трохи

Популярная механика, май'18
Иван Дорн — о трансформациях, амбициях градоначальника и «калампусике» Иван Дорн — о трансформациях, амбициях градоначальника и «калампусике»

Мы попросили Ивана Дорна представить себя в новом образе

РБК, октябрь'19
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

Дизайн – это вовсе не то, как выглядит какой-то предмет

Популярная механика, июнь'18
Граница на крючке Граница на крючке

Рыбаки предлагают пересмотреть соглашение 1990 года о разделе морских акваторий

РБК, октябрь'19
Проект Guido Проект Guido

Ничего подобного в России прежде не строили

Популярная механика, июнь'18
Животные испытывают те же типы привязанности, что и люди Животные испытывают те же типы привязанности, что и люди

Кошки тоже умеют привязываться к хозяевам — совсем как мы к ним

Psychologies, октябрь'19
Интеллект для самолета Интеллект для самолета

Многофункциональная боевая машина следующего поколения

Популярная механика, март'18
Синдром «вечного студента»: почему они никак не могут доучиться? Синдром «вечного студента»: почему они никак не могут доучиться?

Их называют «бродячими студентами» или «странствующими студентами»

Psychologies, октябрь'19
Ради тишины и чистоты Ради тишины и чистоты

Корабли на электричестве покоряют фьорды Норвегии

Популярная механика, май'18
В Африку гулять: королевство Эсватини В Африку гулять: королевство Эсватини

Опытный тревел-журналист рассказывает о своем путешествии в бывший Свазиленд

National Geographic, октябрь'19
Надежный рекордсмен Надежный рекордсмен

Сельскохозяйственные тракторы и рекорды «Ростсельмаша»

Популярная механика, октябрь'18
Неправильный капитализм Неправильный капитализм

Почему нам следует прислушаться к тому, о чем пишет сегодня Financial Times

Огонёк, октябрь'19
Кресла вместо бомб Кресла вместо бомб

Бомбардировщик превратили в бизнес-джет

Популярная механика, апрель'18

Война с возрастными изменениями заведомо проиграна

Cosmopolitan, октябрь'19
Знаки и смыслы Китая Знаки и смыслы Китая

Китайская иероглифика прекрасна чувствует себя даже в цифровую эпоху

Популярная механика, декабрь'18
Как стать богатейшим человеком планеты? 17 секретов успеха Джеффа Безоса Как стать богатейшим человеком планеты? 17 секретов успеха Джеффа Безоса

17 качеств основателя Amazon, которые помогли ему возглавить список Forbes

Forbes, октябрь'19
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика, июнь'18
Как выйти за иностранца и не пожалеть: рассказывает русская жена Как выйти за иностранца и не пожалеть: рассказывает русская жена

О чем стоит подумать девушке, решившей выйти замуж за иностранца

Cosmopolitan, октябрь'19
Без рулей и элеронов Без рулей и элеронов

Можно ли обойтись без таких привычных элементов самолета, как рули и элероны?

Популярная механика, апрель'18
Обманчивая простота Севера: почему все хотят дом в скандинавском стиле — и как его сделать Обманчивая простота Севера: почему все хотят дом в скандинавском стиле — и как его сделать

Что на самом деле представляет собой современный скандинавский стиль

Forbes, октябрь'19
Квантовое превосходство Квантовое превосходство

В IT сложилась предреволюционная ситуация

Популярная механика, май'18
Создан робот-змея, способный проникать в мозг: видео Создан робот-змея, способный проникать в мозг: видео

Открытие позволит проникать в хирургически труднодоступные области организма

National Geographic, октябрь'19
Прилечу на такси! Прилечу на такси!

«Вертолетное такси» будет постепенно переходить на электрическую тягу

Популярная механика, февраль'19
Лимончелло: как правильно пить и чем закусывать знаменитый итальянский ликер Лимончелло: как правильно пить и чем закусывать знаменитый итальянский ликер

Давай узнаем, как правильно пить ликер лимончелло

Playboy, октябрь'19