«Радужный мост постоянно находится на грани стабильности», — говорит Мур. «Это тонкий баланс, и стоит попытаться понять, какие силы играют роль в ускорении исчезновения таких чувствительных и исключительных природных особенностей».Слушая мостМост Радуги, расположенный в южной части штата Юта, представляет собой образование из песчаника, выступающее над боковым каньоном водохранилища Лейк Пауэлл.
Радужный мост находится на высоте почти 300 футов от дна каньона до вершины арки. Это один из самых высоких естественных мостов в мире. Это место также почитается как священное для пяти близлежащих индейских народов, и посетителей просят не ходить под мостом из уважения.
С разрешения племенных групп, полученного Службой национальных парков, Мур и его команда наблюдали за Радужным мостом, чтобы определить режимы его вибрации или преобладающие движения, которые вместе составляют вибрацию моста. «Режим — это образец колебательного движения с заданной частотой», — говорит Мур. «Подумайте о гитарной струне. Когда вы перебираете гитарную струну, вы генерируете один основной тон плюс несколько обертонов поверх него. Это все разные режимы».Он и его команда разместили два сейсмических датчика на мосту и два в соседнем месте для сравнения.
Мур проводил аналогичные исследования на других каменных сводах, пытаясь понять, как арки вибрируют и какие виды вибрационной энергии могут вызывать резонанс в скальных структурах.Каждый объект, включая здания, мосты и скальные арки, резонирует на предпочтительных частотах. Если объект ощущает колебательную энергию на своих резонансных частотах, то движение объекта усиливает колебательные волны — иногда до точки повреждения.
Резонансные частоты хорошо известны для объектов, созданных руками человека, но их труднее вычислить для природных структур, таких как Радужный мост. Команда признала редкую возможность изучить почитаемое место. «Мы искренне уважали мост и разрешенный доступ», — говорит Мур.Ловить волны
За два дня сейсмического мониторинга в марте 2015 года команда определила восемь основных режимов резонансной вибрации — некоторые вперед и назад, некоторые вверх и вниз и некоторые скручивания. Общая вибрация моста была комбинацией этих режимов. Большую часть времени мост просто дрожал при низком гудении.
Однако резонанс вызвали несколько антропогенных событий. Например, режим 1, изгибающее движение вперед и назад, резонирует с частотой около 1,1 Гц — примерно той же частоты, что и волны озера Пауэлл.
Вибрации от этих волн проходят через скалу и ощущаются на Радужном мосту.Мост тоже чувствует землетрясения.
За исследуемый период команда зафиксировала три землетрясения (одно из них послушайте в прилагаемом аудиофайле). Два землетрясения были локальными, но одно, вероятно, вызванное землетрясением, произошло в Оклахоме — свидетельство того, что деятельность человека может иметь непредвиденные последствия. «Многие вещи, которые мы делаем, на самом деле ощущаются Радужным мостом, который очень удален», — говорит он. «Человеческая деятельность изменила вибрационное волновое поле Земли». Неясно, какое влияние эти низкоуровневые колебания оказывают на чувствительные конструкции, или как они соотносятся с естественными колебаниями, вызванными такими силами, как ветер. «Это интересный результат, — говорит Мур.
Будущие направления
Пока группа Мура проводила сейсмический мониторинг, Джек Вуд из Службы национальных парков сфотографировал мост с бесчисленных точек обзора, что позволило команде построить 3D-модель Радужного моста, которую можно посмотреть здесь.С помощью модели исследователи смогли оценить вес моста примерно в 110000 тонн. По словам Мура, это примерно то же самое, что авианосец класса «Нимиц» или большой круизный лайнер.
Мур говорит, что работа команды является стимулом для дальнейшего изучения Радужного моста, поскольку очень мало известно о том, как вибрация и резонанс влияют на состояние моста. Повторный эксперимент позволит сравнить колебательные режимы моста с базовой линией, установленной в этом исследовании, чтобы оценить, претерпевает ли мост изменения.
«Мы надеемся предоставить людям новый способ взглянуть на мост как на динамичный, живой объект, который постоянно вибрирует и постоянно движется», — говорит Мур. «Вы по-новому понимаете мост как живой объект, а не как статичную конструкцию».