Ученые выяснили, отчего и как вибрирует знаменитый Радужный мост в штате Юта. Оказалось, что конструкция «слышит» волны далекого озера и реагирует на устроенные человеком землетрясения.
Радужный мост дрожит от людей
Геологи из США исследовали устойчивость знаменитого Радужного моста. Оказалось, что воздействие человека раскачивает арку из песчаника едва ли не сильнее, чем порывы ветра и природная сейсмическая активность. Радужный мост считается одним из чудес природы. Он расположен в южной части штата Юта на землях племени Навахо и считается крупнейшей естественной аркой в природе. Мост состоит из песчаника и представляет собой арку длиной 94 м, которая соединяет склоны каньона шириной 85 м. Высота природного образования достигает 88 м, что немногим выше знаменитой колокольни Ивана Великого в Москве (81 м). Ширина моста составляет 10 м. Этого было бы достаточно для размещения на нем двухполосного автомобильного шоссе. Радужный мост был открыт в 1909 году, когда несколько исследователей, вдохновившись рассказами индейцев об огромной каменной арке, отправились на ее поиски. Формой обнаруженный мост напоминал радугу, откуда и получил свое название. В 1910 году Радужный мост был объявлен национальным достоянием США. Однако Джефри Мур, геофизик в Университете штата Юта в Солт-Лейк-Сити, заинтересовался, насколько устойчива каменная арка и какие факторы влияют на ее стабильность. Вместе с коллегами он получил разрешение местных индейских племен на проведение масштабного исследования моста. Результаты работы опубликованы в журнале Geophysical Research Letters. Для исследования стабильности каменной арки ученые разместили на мосту сейсмические датчики. Такое прослушивание позволило разобраться в основных движениях конструкции. «Радужный мост постоянно балансирует на грани стабильности, — поясняет Мур. — Это очень тонкая настройка, и цель исследования — попытаться понять, какие силы влияют на его устойчивость». На основании показаний датчиков и подробных фотографий моста ученым удалось построить динамическую 3D-модель арки. Оказалось, что вес всей конструкции — примерно 110 тыс. т. Как заметил Джефри Мур, это примерно вес одного авианосца класса «Нимиц». В ходе исследования выяснилось, что Радужный мост постоянно испытывает множество деформаций. Он скручивается, качается из стороны в сторону и вперед-назад, а также колеблется в вертикальной плоскости. Всего ученые насчитали восемь мод колебаний каменной арки. Мур сравнивает это с игрой на гитаре: «Когда вы дергаете струну, вы создаете основной тон и несколько обертонов. Это и будут разные моды колебаний». Обычно мост совершает колебания с небольшой амплитудой. Но более серьезное воздействие на Радужный мост оказывают внешние факторы, заставляющие весь каменный массив вибрировать на резонансных частотах. «Нет, человек не может услышать звуки колебаний арки, — пояснил в интервью «Газете.Ru» Джефри Мур. — Даже если бы уровень звукового давления был достаточно высок (у нас нет доказательств, что такое возможно), частоты колебаний находятся сильно ниже возможностей восприятия человеческого уха». В ходе исследования выяснилось, что ответственная за изгиб и движения вперед-назад первая мода колебаний частотой 1,1 Гц совпадает с частотой волн на озере Пауэлл на границе Юты и Аризоны. Также мост оказался чувствителен к далеким землетрясениям. За время наблюдений исследователи зафиксировали три случая подземных толчков, два из которых были местные, но одно событие произошло в штате Оклахома на расстоянии 1600 км от арки. Оклахомское событие имело техногенную природу, возможно, оно было связано с фрекингом — процессом добычи сланцевой нефти. Авторы исследования особо подчеркивают возросшую роль антропогенных воздействий на природу. «Многое из того, что мы делаем, отражается на устойчивости Радужного моста, — поясняет Мур. — На сегодняшний день сложно точно установить, что оказывает более сильное воздействие на мост — ветер или человек». Исследователи надеются, что изучение устойчивости Радужного моста поможет предсказать момент его обрушения. Именно эффекты, связанные с резонансом в опорных конструкциях, стали причиной разрушения Такомского моста 7 ноября 1940 года. 20 мая 2010 года было прекращено движение по Волгоградскому мосту из-за сообщения диспетчеров о сильном раскачивании конструкции. По словам очевидцев, амплитуда колебаний составляла около 1 м. С тех пор за мостом закрепилось прозвище Танцующий. 23 сентября 2016 года обрушилась знаменитая арка пляжа Лезгира в Марокко, знакомая многим по кинофильмам и рекламным роликам.