Pērkona radītie seismiskie viļņi un optiskās šķiedras kabeļi palīdz pētīt Zemes virsmu

Pētnieki izmantoja pērkona radītos seismiskos viļņus un optiskās šķiedras kabeļus, lai iegūtu informāciju par Zemes virsmas slāņu uzbūvi. Metode balstās uz akustisko triecienviļņu mijiedarbību ar zemi. Atkarībā no tā, vai viļņi sastop mīkstu augsni, cietu iezi vai cilvēka veidotu infrastruktūru, enerģijas izplatīšanās mainās. Daļa enerģijas pārvēršas Reilija viļņos, kas virzās pa Zemes virsmu, bet pārējā daļa ies dziļāk cauri irdeniem slāņiem vai pamatiežiem.

Lai iegūtu datus, jāsaprot, kādam parasti vajadzētu izskatīties seismiskajiem viļņiem no pērkona sprādziena. Tas prasa modelēt visus procesus. Katrs pērkona izraisītais seismiskais notikums ir unikāls, jo atšķiras vieta un apstākļi, tāpēc modelis vienmēr ir aptuvens.

Komanda izmantoja programmatūru SPECFEM3D Cartesian, kas paredzēta seismisko viļņu 3D rekonstrukcijai. Modelim bija jāpieņem vairāki vienkāršojumi. Piemēram, atmosfēra tika uzskatīta par viendabīgu 3,6 kilometrus biezu slāni, lai gan reālā atmosfēra negaisa laikā tāda nav. Programma atjaunināja notikumus ar biežumu, kas bija mazāks nekā viļņu kustība Zemes un gaisa saskarnē. Lai to kompensētu, pētnieki mākslīgi izstiepa Zemes augšējos 20 metrus līdz 200 metriem.

Pētnieki pārbaudīja modeli ar reāliem datiem, izmantojot negaisus, kas gāja pāri viņu universitātes pilsētiņai. Izrādījās, ka optiskās šķiedras kabeļi, kādus izmanto datu pārraidei, var darboties kā seismometri. Penu štata universitātes pilsētiņā ir 4 kilometrus garš optiskās šķiedras kabelis, kas paredzēts seismiskajai uztveršanai. Pilsētiņa atrodas ASV reģionā, kur vasaras pērkona negaisi ir bieži.