Перед землетрясением статическое трение помогает считать две стороны ошибки неподвижными и прижатыми друг к другу. Во время прохода разрыва землетрясения то трение становится динамичным, поскольку две стороны ошибки размалывают друг мимо друга. Динамическое трение развивается всюду по землетрясению, затрагивая, сколько и как быстро земля будет дрожать и таким образом, самое главное, разрушительное действие землетрясения.
«Трение играет ключевую роль в том, как разрывы расстегивают молнию на ошибках в земной коре», говорит Вито Рубино, исследователь в Подразделении Калифорнийским технологическим институтом Технических наук и прикладной науки (EA). «Предположения о динамическом трении затрагивают широкий спектр научных предсказаний землетрясения, включая то, как быстрые разрывы произойдут, природа землетрясения и остаточные уровни напряжения на ошибках. Все же точный характер динамического трения остается одними из самых больших неизвестных в науке землетрясения».Ранее, обычно считалось, что эволюцией динамического трения, главным образом, управляли тем, как далеко ошибка, подсунутая в каждом пункте как разрыв, прошла – то есть, относительным расстоянием, которое одна сторона ошибки двигает мимо другого во время динамического скольжения. Анализируя землетрясения, которые моделировались в лаборатории, команда вместо этого нашла, что скольжение истории важно, но ключевой долгосрочный фактор – на самом деле скорость промаха – не, как далеко ошибка уменьшается, но и как быстро.
Рубино – ведущий автор на работе на результатах команды, которая была опубликована по своей природе Коммуникации 29 июня. Он сотрудничал с Аресом Росакисом Калифорнийского технологического института, профессором Теодора фон Кармена Аэронавтики и Машиностроения в EA, и Нади Лапусты, преподавателя машиностроения и геофизики, у кого есть совместные встречи с EA и Разделение Калифорнийского технологического института Геологических и Планетарных Наук.
Команда провела исследование на предприятии Калифорнийского технологического института, направленном Rosakis, который был неофициально назван «сейсмологическая аэродинамическая труба». На предприятии исследователи используют передовую быстродействующую оптическую диагностику и другие методы, чтобы учиться, как происходят разрывы землетрясения.
«Наше уникальное средство позволяет нам изучать динамические законы о трении следующим, отдельным, стремительным стригут разрывы и трение записи вдоль их скользящих лиц в режиме реального времени», говорит Росакис. «Это позволяет нам впервые изучать мудрое пунктом трение и не имея необходимость предполагать, что скольжение происходит однородно, как сделан в классических исследованиях трения», добавляет Росакис.Чтобы моделировать землетрясение в лаборатории, исследователи сначала включают половину прозрачного блока типа пластмассы, известной как homalite, у которого есть подобные механические свойства качаться. Они тогда соединяют эти две части под давлением, моделируя статическое трение, которое растет вдоль линии ошибки. Затем, они поместили маленький плавкий предохранитель провода хрома никеля в местоположении, где они хотели, чтобы эпицентр землетрясения был.
Вызов плавкого предохранителя произвел местный выпуск давления, который уменьшил трение в том местоположении и позволил очень быстрому разрыву размножать миниатюрную ошибку.В этом исследовании команда сделала запись этих моделируемых землетрясений, используя новый диагностический метод, который объединяет быстродействующую фотографию (на уровне 2 миллионов кадров в секунду) с техникой, названной корреляцией цифрового изображения, в которой отдельные структуры сравнены и противопоставлены друг с другом и изменения между теми изображениями – указание, что движение – прослежено с субпиксельной точностью.«Некоторые числовые модели разрыва землетрясения, включая тех развитых в моей группе в Калифорнийском технологическом институте, использовали законы о трении с зависимостью скорости промаха, на основе коллекции экспериментов механики горных пород и теорий.
Приятно видеть те формулировки, утвержденные непосредственными разрывами мини-землетрясения в нашем исследовании», говорит Лэпаста.В будущей работе команда планирует использовать свои наблюдения, чтобы улучшить существующие математические модели о природе динамического трения и помочь создать новые, которые лучше представляют экспериментальные наблюдения; такие новые модели улучшили бы компьютерные моделирования землетрясения.