马特宏峰共振摆动的测量和计算机模拟

马特宏峰就像一座不可移动的巨大山峰，数千年来一直耸立在采尔马特附近的景观之上。现在的一项研究表明，这种印象是错误的。一个国际研究小组已经证明，马特宏峰一直在运动，大约每两秒轻轻地前后摇晃一次。这种具有通常难以察觉的振幅的微妙振动是由来自世界海洋、地震以及人类活动的地球地震能量激发的。

每个物体在受到刺激时都会以特定频率振动，例如音叉或吉他的弦。这些所谓的自然频率主要取决于物体的几何形状及其材料特性。这种现象也出现在桥梁、高层建筑中，现在甚至在山上。

“我们想知道在像马特宏峰这样的大山上是否也能检测到这种共振，”在慕尼黑工业大学 (TUM) 滑坡研究教授期间进行博士后研究的塞缪尔·韦伯说现在在 WSL 雪和雪崩研究所 SLF 工作。他强调，苏黎世联邦理工学院瑞士地震局、苏黎世联邦理工学院计算机工程和通信网络研究所以及犹他大学()地质灾害研究小组的研究人员之间的跨学科合作对于该项目的成功尤为重要.

高山测量装置

在这项研究中，科学家们在马特宏峰上安装了多个地震仪，其中一个直接安装在海拔 4,470 米的山顶，另一个安装在索尔维露营地，这是东北山脊上的一个紧急避难所，更为人所知的是 Hörnligrat。山脚下的另一个测量站作为参考。Jan Beutel(苏黎世联邦理工学院/因斯布鲁克大学)和 Samuel Weber 过去在安装用于测量高山岩石运动的设备的丰富经验使测量网络的部署成为可能。数据会自动传输到瑞士地震局。

地震仪以高分辨率记录了山脉的所有运动，团队可以从中得出共振的频率和方向。测量结果表明，马特宏峰以 0.42 赫兹的频率在南北方向上大致摆动，在东西方向上以第二个类似的频率摆动(见动画)。反过来，通过将这些环境振动测量加速 80 倍，该团队能够使人耳听到马特宏峰的振动景观，将共振频率转换为可听的音调。

峰顶振动放大

与马特宏峰脚下的参考站相比，测量到的山顶运动强度高达 14 倍。对于团队的大部分数据，这些运动很小，通常在纳米到微米的范围内。地面运动随着高度的增加而增加，可以解释为山顶移动自如，而山脚固定，就像一棵树在风中摇曳。马特宏峰上这种地面运动的放大也可以在地震期间进行测量，研究小组指出，这种放大可能对发生强烈地震时的斜坡稳定性产生重要影响。犹他大学的杰夫·摩尔 (Jeff Moore) 是马特宏峰研究的发起者，他解释说：“经历放大的地面运动的山地区域可能更容易发生山体滑坡，

这种振动并不是马特宏峰的特征，研究小组指出，预计许多山脉都会以类似的方式振动。作为研究的一部分，瑞士地震局的研究人员对 Grosse Mythen 进行了一项补充实验。瑞士中部的这座山峰形状与马特宏峰相似，但要小得多。正如预期的那样，Grosse Mythen 的振动频率大约是马特宏峰的四倍，因为较小的物体通常会以更高的频率振动。犹他大学的科学家随后能够在计算机上模拟马特宏峰和格罗斯米森的共振，使这些共振可见。此前，科学家主要研究较小的物体，例如犹他州拱门国家公园的岩石拱门。”

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