În anul 132, Zhang Heng, un strălucit astronom, matematician și inginer chinez, a prezentat la curtea dinastiei Han o invenție impresionantă: primul seismoscop din lume.

Seismoscopul este un instrument care detectează tremurul pământului în timpul unui seism și nu este același lucru cu seismometrul sau seismograful.

Orice pendul care atârnă sau orice obiect aflat într-un echilibru delicat, care se mișcă la cel mai mic tremur, poate funcționa drept seismoscop.

Ar fi naiv să credem că astfel de instrumente nu existau înainte de invenția lui Zhang Heng, dar seismoscopul acestuia este deosebit prin sensibilitate și abilitatea de a indica din ce direcție vine cutremurul.

Un ulcior cu conținut necunoscut

Instrumentul lui Zhang Heng semăna cu un ulcior mare de vin, era confecționat din bronz și avea diametrul de aproximativ 1.8 metri.

Pe partea exterioară a vasului erau sculptate opt capete de dragon, îndreptate spre principalele opt direcții ale busolei (Nord, Sud, Est, Vest și alte patru puncte cardinale intermediare).

La baza vasului, sub capetele de dragon, se aflau opt broaște cu gurile deschise și capetele înclinate. Nu se știe ce conținea ulciorul, însă istoricii cred că în vas se găsea un fel de mecanism cu pendul.

Când se producea cutremurul (inclusiv mișcările telurice de intensitate prea mică pentru a fi sesizate de oameni), pendulul se mișca și lovea o bilă de metal care ieșea din gura dragonului și intra în gura broaștei.

Direcția din care cădea bila indica direcția din care „venea” cutremurul. Când cădea în gura broaștei, bila scotea un sunet puternic, alertând servitorii. Heng și-a numit invenția „girueta cutremurelor”.

La început, dispozitivul lui Heng a fost întâmpinat cu scepticism. Câțiva ani mai târziu, în gura broaștei a căzut o bilă, dar în capitală nu s-a simțit niciun cutremur. Scepticii nu au pierdut ocazia să afirme că instrumentul era un eșec.

Însă, câteva zile mai târziu, un mesager sosit în capitală a relatat că la câteva sute de kilometri distanță avusese loc un cutremur puternic, tocmai în direcția pe care o indicase seismoscopul.

Invenția lui Zhang Heng nu a putut fi reprodusă în întregime

În veacurile de după moartea lui Heng, alți cărturari chinezi au recreat cu succes seismoscopul, însă niciunul dintre aceste instrumente nu s-a păstrat în stare de funcționare.

Scriitorii contemporani au descris natura instrumentului, însă mecanismul interior rămâne un mister. De exemplu, istoricii nu știu cum un instrument antic putea fi atât de sensibil încât să detecteze cutremure de la o distanță de sute de kilometri.

În secolele al XIX-lea și al XX-lea, s-au făcut încercări de a reconstrui seismoscopul lui Heng, însă replicile nu au atins nivelul de acuratețe și sensibilitate descris în relatările istorice ale chinezilor.

În 2005, un grup de seismologi și arheologi de la Academia Chineză de Științe a anunțat că a creat o replică funcțională. Dar această replică nu este întru totul similară cu vechiul dispozitiv.

În versiunea lor, cercetătorii au folosit o singură bilă în loc de opt. Bila se afla într-un echilibru delicat deasupra unui piedestal subțire, în centrul instrumentului. Deasupra se afla un pendul suspendat care abia atingea bila.

Cablurile de pe fundul oceanelor, utilizate pentru a monitoriza seismele

Când se mișca, pendulul împingea ușor bila de pe piedestal pe unul dintre cele opt canale, iar bila ieșea prin gura dragonului.

Astfel, instrumentul putea fi declanșat o singură dată, iar mișcările ulterioare ale pendulului nu ar fi împins și alte bile prin gurile dragonului, fiindcă aceste bile nu existau.

Seismoscopul lui Heng are aproape 1.900 de ani vechime, însă principiul său de funcționare a rămas neschimbat până în vremurile moderne. Seismometrele pe bază de pendul au fost folosite până în secolul al XIX-lea.

Seismograful modern folosește mijloace electronice sofisticate, însă senzorul lui este tot un soi de pendul, susținut de forțe electrice, în loc de mânere și tije. Unele instrumente folosesc arcuri în loc de pendule.

În 2016 și 2017 o echipă de cercetători a demonstrat că este posibil să detectezi cutremure folosind cabluri de telecomunicație submarină, măsurând fluctuațiile în faza de transmitere a pulsurilor ușoare induse de evenimentul seismic.

Spre deosebire de seismometre, care sunt situate într-un singur loc din spațiu, măsurând astfel un singur set de unde seismice, fibrele optice sunt supuse mișcărilor seismice pe întreaga lor lungime.

Acest lucru le permite cercetătorilor să obțină informații importante, lucru imposibil de realizat cu un seismometru. Instalarea de seismometre pe fundul oceanului este un lucru dificil și costisitor, însă există deja mii de kilometri de cabluri submarine care transportă informații în lumea întreagă.

Folosind infrastructura existentă, ar putea fi implementată o rețea seismică globală la costuri mult reduse.