這奇怪的物理現象可能有助于預測大地震襲擊
xj
2023-09-16
不是所有的礦物都一樣老化。
地震發生在地球外殼突然釋放出能量，導致地表震動。它們是以芮氏地震規模(Richter scale)來測量的。基本上記錄震動的程度是：震動足以讓從屋瓦掉落，或者足夠完全破壞建筑物。
地震比火山爆發更難監視，但有一些技術被使用；例如用雷射光束來偵測板塊運動，或是用地震儀來獲得地殼的震動。
現在，由于新的研究，賓州大學(University of Pennsylvania)的科學家相信他們已經發現地震為什么發生的一個新洞悉，有助于他們預測地震可能發生的地方。
他們的研究結果發表在物理評論通訊期刊(Physical Review Letters)。
老化奇聞呀 wwW.QiWENYa.cOM
考慮到材料彼此接觸的時間量，這一切都歸結于一種稱為老化的現象。一般規則是材料接觸的時間越久，要移動它們的力就越多。
這種抵抗運動的現象被稱為靜摩擦(static friction)，并且能夠在斷層建立。斷層線是地震發生的地方，如果它位于那里有很長的時間。
研究作者之一，賓州大學工程與應用科學學院的機械工程與應用力學系系主任Robert Carpick在一份聲明中說：“這種老化機制，對于引起斷層的不穩定而導致地震，是非常重要的。”
一般來說，斷層是分離地殼區塊的碎石薄區域。當震動發生時，斷層一側的巖石會垂直地、水平地、或是相對于另一側的一個角度滑動。
斷層會隨著時間變得更強，能夠產生巨大程度的應力。意味著當它們移動時，會有大量的能量被釋放，然后出現強大的地震。
Carpick說：“如果沒有老化，那么斷層會很容易移動，因此會更頻繁地發生相當小的地震，或許甚至只是平順的移動。”
“老化會導致不常見的大型地震發生，這種地震能夠是毀滅性的。”
降低規模
這個團隊想要在比以前更小的規模上，從更實際(物理)的觀點來了解巖石的摩擦。
根據這項研究的另一位作者，賓州大學藝術與科學學院的研究生Kaiwen Tian表示，幾十年來，研究人員一直在研究斷層和老化，但是他們的理論和模型一直是不足的，因為他們以宏觀規模而不是奈米尺度來研究巖石。
說清楚一點，宏觀規模觀察一個材料的樣本，像是一塊巖石；而奈米尺度則是研究一些原子。
從這個團隊之前的研究中已經知道，如果材料的接觸時間長達10倍，移動它們所需的摩擦力就會增加一倍。
在這項新研究中，他們在材料上施加不同的力量，藉由使用原子力顯微鏡，來看結合程度的變化。
Carpick在地板上放一塊木板來做比較，讓它坐在木板上一會兒，然后滑動它，并測量要花多少力來移動它。
基本上，摩擦力會隨著時間增加，因為更多的化學鍵有機會形成。
Carpick說：“當我們更用力推時，我們正在做的是增加頂端和樣品之間的接觸面積，導致摩擦隨著正常力增加。”
這個團隊正在觀察甚至小于10分之1秒的時間尺度，以便于更佳了解一些化學鍵是如何容易形成，而其他則要花更長的時間。
關于在接觸一開始時發生了什么事，這(化學鍵的增加)可以協助提供解釋，而且或許有一天，有助于預測地震將在何時和何地發生。
Carpick說：“這項研究成果，讓我們對老化背后的機制有更重大的深刻理解。從長遠觀點來看，我們認為這些洞察力有助于我們更佳能夠預測地震和其他摩擦現象。”
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