Да, концерты Тейлор Свифт вызывают землетрясения. Как 50 000 фанатов вызвали толчки за 113 км от стадиона
Сейсмология — это наука, которая слушает пульс планеты. Обычно ее инструментами ловят далекие отголоски тектонических сдвигов или вулканической активности. Но что, если направить их на источник вибраций, который можно предсказать с точностью до секунды? Именно такую возможность предоставили ирландским ученым концерты Тейлор Свифт в Дублине.
И так, речь об уникальном эксперименте в области антропогенной сейсмологии — изучения вибраций, созданных человеком. Для науки это редкая возможность откалибровать приборы и изучить, как сейсмические волны распространяются в сложной городской среде.
Научная задача: поймать сигнал в городском шуме
Любой мегаполис — это источник постоянного сейсмического шума. Движение транспорта, работа промышленных объектов, строительство — все это создает фоновые вибрации. Задача сейсмолога — выделить из этого хаоса конкретный, интересующий его сигнал.
Концерт на стадионе — идеальный объект для такого исследования. Источник сигнала (танцующая толпа) локализован, его работа (сет-лист концерта) известна заранее, а мощность — колоссальна. Ученые из Дублинского института перспективных исследований решили использовать эту возможность, чтобы ответить на несколько фундаментальных вопросов. Насколько сильным может быть такой сигнал? Как далеко он может распространиться? И каковы его уникальные характеристики?
Методика: как устроили «сейсмическую ловушку»
Чтобы получить детальную картину, недостаточно одного прибора. Исследователи развернули целую локальную сеть из 42 высокочувствительных сейсмометров. Их установили в 21 точке вокруг стадиона «Авива», создав концентрические круги наблюдения. Такая плотная сеть позволяет отследить, как сейсмическая волна затухает по мере удаления от источника.
Данные с этой временной сети затем сравнили с показаниями постоянных станций Ирландской национальной сейсмической сети (INSN). Это позволило оценить, может ли антропогенный сигнал быть зафиксирован на значительном расстоянии, где его интенсивность падает до минимума.
Анализ данных: от сейсмограммы до спектрального «отпечатка»
Первичные данные сейсмометры выдают в виде сейсмограмм — графиков, показывающих смещение грунта во времени. Уже на них ученые увидели интересную картину. Во время определенных песен на графиках появлялись четкие, повторяющиеся всплески. Например, пик активности во время песни «Love Story» регистрировался все три концертных дня в один и тот же момент композиции. Это доказывало прямую связь между действиями толпы и сейсмическим откликом.
Но самое интересное ждало ученых при анализе данных с песни «Shake It Off». Сигнал от нее был настолько мощным, что его зафиксировала не только локальная сеть, но и сейсмическая станция в графстве Уэксфорд — за 113 километров от Дублина.
Чтобы идентифицировать столь слабый сигнал на таком расстоянии, простого графика смещения недостаточно. Ученые применили спектральный анализ. Его результат — спектрограмма. Это визуализация, которая показывает распределение энергии сигнала по разным частотам во времени. Сила сигнала обозначается цветом.
Именно на спектрограмме проявился уникальный «отпечаток» концерта. Во время исполнения «Shake It Off» на графике появлялась яркая горизонтальная полоса в узком диапазоне частот — от 2.6 до 2.9 Герц. Это и есть сейсмическая подпись ритмичных танцев пятидесятитысячной толпы. На приборах у стадиона эта полоса была огненно-красной. На станции за 113 км она выглядела как едва заметная цветная нить на фоне синего шума, но ее частота и время появления точно совпадали.
Что это значит для науки?
И так, бюджет потрачен, данные получены, но что даёт этот эксперимент науке, кроме удовлетворения любопытства?
- Моделирование распространения волн. Зная точное местоположение и время возникновения сигнала, ученые могут построить высокоточные модели того, как сейсмические волны проходят через геологические структуры под городом. Это помогает лучше понимать локальную геологию и то, как она будет реагировать на более серьезные сейсмические события.
- Изучение источника антропогенных вибраций. Исследование позволило напрямую связать коллективное поведение огромной массы людей с конкретными параметрами сейсмической волны — ее частотой и амплитудой. Это ценные данные для растущей области антропогенной сейсмологии.
- Калибровка сетей. Мощный, предсказуемый и широкополосный сигнал от концерта может служить своеобразным «калибровочным выстрелом» для проверки чувствительности и точности работы целой сети сейсмических станций.
Да, получается, «SwiftQuake» — действительно не просто медийный феномен. Это полноценное научное исследование, которое использовало культурное событие как естественную лабораторию. Оно наглядно продемонстрировало, что даже коллективная человеческая энергия способна генерировать измеримые геологические явления, предоставляя ученым новый инструмент для изучения Земли под нашими ногами.