Zapewne pisałem już kiedyś, że interesuje mnie sejsmologia. Ponieważ na drodze od sejsmiczności do jej badania stoi trochę sprzętu warto się zapoznać co i jak działa. Niestety sejsmograf jako przyrząd podstawowy jest urządzeniem drogim, więc zakup odpada. Nie sposób również kupić coś używanego – rynek jest nieduży, a w Polsce nie ma go w ogóle. Stąd pomysł, aby zbudować sejsmograf samodzielnie.

Celem jest przyrząd, który zamieni drgania mechaniczne na sygnał, który będzie można zapisać i przeanalizować. Ograniczamy się do detekcji drgań w jednym kierunku. Najłatwiej zbudować sejsmograf pionowy.

Co potrzebujemy do zbudowania układu?

Pomysłów na konstrukcję jest wiele. Wybrałem najprostszą (pewnie nie najlepszą) konstrukcję. Magnes w cewce na sprężynce. Potrzebowałem:

• Magnes – w zależności od wielkości całego układu musimy dobrać odpowiedni rozmiar magnesu. Na początek zdecydowałem się zbudować duży układ – łatwiej wszystko ustawić. Wybrałem magnes neodymowy o średnicy 45 mm i wysokości 25 mm.
• Tuleja – rura kanalizacyjna 50 mm
• Sprężyna – od lampki biurkowej
• Cewka – najwięcej zabawy. Nie znalazłem nic gotowego, więc po wielu próbach rozebrałem stary odkurzacz, wywinąłem drut z cewki i nawinąłem go na tuleję.
• Stojak – rama z drewna.

Co potrzebujemy do sprawdzenia / użycia układu?

Oprócz samego układu, którego działanie polega na generowaniu napięcia przez magnes poruszający się w cewce potrzebne będzie urządzenie, które ten sygnał odczyta i pozwoli na analizę. Potrzebujemy:

• Oscyloskop i/lub komputer z kartą dźwiękową
• Trochę przewodów
• Kilka wtyczek

Co powstało?

Drewniana rama utrzymuje tuleję z cewką i magnes zawieszony na sprężynie:

Masa samego magnesu to mało więc musiałem dociążyć sprężynę, żeby w stanie spoczynku była trochę rozciągnięta:

Po podłączeniu cewki do oscyloskopu (prawdziwego lub komputerowego), możemy obserwować reakcję układu na drgania. W tej chwili cewka jest bardzo słaba, ale układ działa. Działanie można obserwować, na oscyloskopie, ale w przypadku oscyloskopu analogowego widać niewiele (widać, że działa ale nie da się uzyskać ładnego przebiegu). Z pomocą przychodzi karta dźwiękowa w komputerze – podpinamy cewkę do wejścia mikrofonowego i odpalamy specjalny program. Na drugim obrazku poniżej widać efekt tupnięcia w podłogę.

O projekcie można się oczywiście rozpisać i mam zamiar to uczynić, gdy osiągnę trochę lepszy efekt. Na razie chciałem się pochwalić, że działa.

Cel i powód doświadczenia

Celem doświadczenia było sprawdzenie jak duże powiększenie można uzyskać za pomocą standardowej amatorskiej lustrzanki z obiektywem makro i pierścieniami makro.

Powodem była zwykła ciekawość. Brak głębszego sensu.

Wykorzystany sprzęt

Wykorzystałem lustrzankę cyfrową Canon EOS 400D z obiektywem Canon EF 100mm f/2.8 MACRO. Należy przy tym zaznaczyć, że obiektyw był zaprojektowany dla aparatów analogowych z pełną klatką, więc efektywna ogniskowa w mojej lustrzance wynosi dla tego obiektywu 160mm.

Dodatkowo wykorzystałem pierścienie makro firmy Kenko. Pierścienie powodują oddalenie optyki obiektywu od elementu światłoczułego, przez co zwiększają skalę odwzorowania i zmuszają do fotografowania z mniejszej odległości.

Stanowisko doświadczalne

Aparat zamocowałem na statywie ustawionym na podłodze i skierowałem obiektyw pionowo w dół w kierunku blatu stołu warsztatowego (zdjęcie jest jakie jest, bo z telefonu):

Gdy przygotowywałem się do doświadczenia było pochmurno i dość ciemno, więc zabrałem się za budowę oświetlenia. Wykorzystałem oświetlenie LED:

Jak widać mocno się postarałem. Obiektem fotografowanym była pamięć RAM (512MB). Zapałka pojawiła się jako rozpoznawany na całym świecie standardowy odnośnik wielkości.

Wyniki

Wyniki podzieliłem na dwie grupy. W jednej grupie są zdjęcia wykonane bez pierścieni, w drugiej z pierścieniami (12mm + 20mm + 36mm). Ważne: pokazane poniżej zdjęcia są wyłącznie pomniejszone – nie były wycinane z oryginałów i pokazują całą zarejestrowaną przez aparat klatkę.

Zdjęcia bez pierścieni

Zdjęcia z pierścieniami

Wnioski

Oczywiście każdy może wnioskować samodzielnie z powyższych fotografii.

Ciężko wyliczyć faktyczne powiększenie, gdyż nie ma moim zdaniem sensu liczenie wielkości obrazu na matrycy. Nie mam pomysłu na inne “liczbowe” porównanie do mikroskopu.

Spodziewałem się trochę większego powiększenia z pierścieniami. Widać jednak wyraźnie ich wkład.

Niestety również jakość zdjęć z pierścieniami jest zauważalnie gorsza. Widać to podczas powiększania fragmentu zdjęcia.

Wszystkie zdjęcia robiłem na maksymalnej przesłonie (32), aby wyeliminować problemy z ostrością. Nie wiem na ile widoczna na zdjęciach “nieostrość” wynika ze złego ustawienia ostrości. Podejrzewam, że swój wkład ma tutaj również długi czas naświetlania (rzędu sekund) i wątpliwa stabilność układu. Trzeba pamiętać, że powiększenie obrazu oznacza również, że drgania są “powiększane”. Będę musiał spróbować z pilotem zdalnego sterowania.

Reasumując

Z lustrzanki mikroskopu raczej nie będzie.

P.S.

Po opublikowaniu tego postu zacząłem się zastanawiać na wyeliminowaniem szumów. Ponowiłem próbę zdjęć z pierścieniami. Tym razem ustawiłem w aparacie blokowanie lustra (ruch lustra powoduje wibracje, więc lustro jest opuszczane kilka sekund przed otworzeniem migawki). Dodatkowo wyzwalałem aparat bezprzewodowo z odległości kilku metrów. Niestety niewiele to pomogło.

Spróbowałem więc skrócić czas ekspozycji. Ustawiłem ISO na 1600 i przesłonę na 3,5. Czas ekspozycji wynosił 1/500 sekundy. Poniżej dwa obrazki. Pomniejszona cała klatka i wycięty fragment 1:1. Teraz już jest nieźle 🙂

Wiele osób słyszało w ostatnich dniach jak wielu przedsiębiorców ubiegających się o dofinansowanie z Polskiej Agencji Rozwoju Przedsiębiorczości poczuło się zwyczajnie przez wspomnianą instytucję oszukanych. Okazuje się, że PARP jako instytucja publiczna zastrzega sobie prawo do okłamywania przedsiębiorców i nie ma zamiaru ponosić żadnej odpowiedzialności.

W skrócie: chodzi o zależność między kolejnością złożenia wniosku a decyzją o dofinansowaniu (szczegóły można znaleźć w różnych mediach, np. tutaj).

Staram się podchodzić do tego problemu bez emocji – mnie na dofinansowaniu nie zależało, ale znam ludzi, którzy przez oszustwo PARP stracili szansę na zbudowanie fajnego biznesu.

Przejdźmy jednak do sedna: co skłoniło mnie do napisania tego wpisu? Dzisiejszy komunikat PARP:

24 października 2009 PARP opublikował komunikat:

Z jednej strony PARP powie, że nie zrobiła nic złego: przecież jest napisane “podobna zasada”. A podobieństwo ma znikomą wartość merytoryczną. Dla mnie porównanie tych dwóch komunikatów pokazuje kompletny brak szacunku agencji wobec przedsiębiorców. Dziwi mnie fakt, że kierownictwo PARP nie podało się do dymysji. Wszystkim którzy czują się oszukaniu proponuję składanie pozwów przeciwko PARP – nie dajmy sobą pomiatać!

Polska leży na obszarze o znikomej aktywności sejsmicznej. Oznacza to, że prawdopodobieństwo wystąpienia wstrząsów na tyle silnych by były odczute jest znikome. Znikome, ale nie zerowe. Trzęsienie z zeszłego tygodnia było bardzo silne jak na polskie warunki, ale nadal pomijalne według standardów światowych.

W historii Polski zapisało się kilka trzęsień ziemi, które powodowały lokalne zniszczenia (np. zawalenie się sklepienia kościoła świętej Katarzyny w Krakowie). W związku z tym warto wiedzieć co robić w przypadku wystąpienia trzęsienia ziemi (na podstawie usgs i fema):

Będąc wewnątrz budynku

• Paść na ziemię, skryć się pod stołem lub biurkiem i czegoś przytrzymać. W przypadku braku odpowiedniego mebla skulić się w rogu pomieszczenia zakrywając rękami głowę i twarz.
• Trzymać się daleko od okien, drzwi wyjściowych, ścian zewnętrznych i elementów, które mogą spaść (żyrandole, szafki, itp).
• Jeśli leżysz w łóżku to tam pozostań zakrywając głowę poduszką. Jeśli nad łóżkiem znajduje się niestabilny element, przenieś się do innego bezpiecznego miejsca.
• Wnęk drzwiowych używać jako schronienia tylko w przypadku gdy są masywne.
• Pozostań wewnątrz póki wstrząsy nie ustaną.
• Wstrząsy mogą uruchomić alarmy, zraszacze i inne tego typu systemy oraz spowodować odłączenie zasilania.
• Pod żadnym pozorem nie używać windy.

Będąc na zewnątrz

• Pozostań na zewnątrz, aż wstrząsy ustąpią.
• Odejdź od zabudowań, linii energetycznych i wszelkiego rodzaju wysokich konstrukcji.

Będąc w samochodzie

• Zatrzymaj samochód w bezpieczny sposób.
• Po trzęsieniu unikaj dróg, które mogą być uszkodzone (szczególnie mosty i wiadukty).

W przypadku uwięzienia pod gruzami

• Nie zapalaj zapałek.
• Nie wzburzaj kurzu.
• Zakryj usta rękawem lub innym materiałem.
• Pukaj w rurę aby umożliwić lokalizację przez służby. Użyj gwizdka jeśli dostępny. Nie krzycz jeśli nie jest to ostateczność – krzyk powoduje wdychanie niebezpiecznych ilości kurzu.

Być może wskazówki te nie będą przydatne w Polsce, ale mogą uratować życie na wakacjach.

Niedoświadczony użytkownik może szukać w Matlabie funkcji wycinającej kawałek ciągu znaków. Należy wtedy pamiętać, że ciąg znaków w Matlabie jest macierzą (wektorem) znaków. Aby wyciąć kawałek ciągu znaków odwołujemy się zwyczajnie do zakresu wektora jak w przykładzie poniżej:

string = 'To jest ciąg znaków.';
string2 = string(9:12);

Inexperienced user may by looking for the function cutting out a piece of string in MATLAB. You need to remember that a string in MATLAB is a matrix (vector) of characters. To cut a piece of string out you have to refer to the part of that vector as in the example below:

string = 'This is simple string.';
string2 = string(9:14);

Google Street View w Google Maps to bardzo fajna usługa, której chyba nie muszę przedstawiać – każdy widział jak to działa. Niecierpliwie czekam aż pojawią się zdjęcia z polski, bo mam szansę się w jednym miejscu na zdjęciu pojawić :).

Okazuje się, że Google systematycznie dodaje zdjęcia z kolejnych krajów. Dziś na przykład doszła Szwecja. Obecny stan pokrycia Europy wygląda tak:

Dlaczego nie ma zdjęć z Polski (mimo, że Google zebrał materiał)?

Incorporated Research Institutions for Seismology jest instytucją edukacyjną, która między innymi gromadzi w czasie rzeczywistym sygnały z sejsmografów w całego świata i już w kilka godzin po trzęsieniu każdy może pobrać sobie dane do analizy. Pobierając dane mamy do dostęp do zapisów z ponad 1000 stacji z “całego świata”. Pozwoliłem sobie na cudzysłów ponieważ okazuje się “cały świat” składa się głównie z USA. Na mapę naniosłem punkty pokazujące lokalizacje szerokopasmowych stacji sejsmicznych (kliknij na mapę, aby powiększyć):

Taka sytuacja wynika moim zdaniem z kilku czynników. Po pierwsze amerykańska instytucja jaką jest IRIS współpracuje lepiej z lokalnymi partnerami niż zagranicznymi. Po drugie amerykanie mają duże budżety na naukę, dzięki czemu mogą sobie pozwolić na dużo drogich, szerokopasmowych stacji podłączonych on-line do sieci.

Nie jest to w żaden sposób złe. Mamy po prostu czego zazdrościć. Nie ma w Polsce trzęsień ziemi, więc nie ma zagrożenia, a jak nie ma zagrożenia to nie ma presji (i pieniędzy) na rozwijanie sieci przyrządów. Musimy więc korzystać z faktu że amerykanie dzielą się swoimi danymi…

Nawiązując do wczorajszego wpisu, gdzie pokazałem hodograf trzęsienia na Haiti zrobiony z rejestracji z sieci US Array dziś chciałbym pokazać taki sam hodograf, ale wykonany z zapisów pochodzących z całej ziemi. Taki rysunek dla porównania. Nie jest tak wybitnie ładny i czytelny jak wczorajszy, ale również widać na nim jak ładnie fale się rozchodzą.

Niestety z nieznanego mi powodu brakuje stacji w okolicach 110 stopnia i nie widać dokładnie jak jądro tłumi fale.

O trzęsieniu ziemie na Haiti, które miało miejsce we wtorek 12 stycznia 2010 słyszeli chyba wszyscy. Był to silny i płytki wstrząs, więc został dobrze zarejestrowany przez stacje sejsmiczne na całym świecie. Tak się składa, że w Stanach Zjednoczonych, które leżą stosunkowo blisko od Haiti trwa największy pasywny eksperyment sejsmiczny w historii. Ponad 400 przenośnych stacji sejsmicznych jest ustawianych na planie gęstej siatki obejmującej “pas” przechodzący przez USA od południa do północy. Pas ten jest stopniowo przenoszony z zachodniego wybrzeża w kierunku wschodniego. W tej chwili stacje są ustawione w środkowej części kraju, co narysowałem na mapie poniżej:

Ponieważ stacje używane w tym eksperymencie są bardzo nowoczesne, szerokopasmowe i profesjonalnie ustawiane zapisy są wysokiej jakości – pozbawione szumów, artefaktów, trendów, stałych składowych itp.

Stosunkowo prostu udało mi się wygenerować wykres – hodograf tego trzęsienia:

Czas na osi pionowej jest zredukowany, widać pięknie wejścia fal P, PP, S itd.

Kolejnym, nieco bardziej skomplikowanym krokiem była animacja pokazująca przejście czoła fali P przez terytorium USA. Kropki na animacji mają kolor zależny od wychylenia składowej pionowej sejsmografu. Im bardziej zielona tym większe wychylenie do góry, im bardziej czerwona tym większe wychylenie do dołu. Na animacji widać przejście czoła fali P po którym widoczne są drgania wynikające ze skomplikowanej budowy ziemi. Gdyby animacja nie była widoczna poniżej, można ją zobaczyć tutaj:

Pięknie widać, prawda?

Ciekawy jestem, czy zagląda tu ktoś, kto docenia moje dzieła sejsmiczne :)?

“How the Earth Was Made” to amerykański program telewizyjny kanału “History” omawiający zagadnienia geologiczne i geofizyczne Ziemi. Z tego co wiem nie można go zobaczyć w polskiej telewizji, ale są różne inne metody – można zamówić DVD set przez internet.

Serial jest bardzo ciekawy i powinien zainteresować wszystkich zafascynowanych naszą planetą.

Jest to produkcja bardziej popularnonaukowa niż naukowa, ale tego oczekuje tak zwana szeroka publiczność. Omawia bardzo interesujące aspekty (uskok San Andreas, Rów Mariański, Krakatau, …) związane z budową Ziemi, które warto poznać.

Do tej pory wyemitowano kilkanaście odcinków, których aktualną listę można znaleźć na Wikipedii: http://en.wikipedia.org/wiki/How_the_Earth_Was_Made.

Polecam waszej uwadze!