网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

用雷震,看见地下100米

0
分享至



当闪电发生时,它会将周围的空气瞬间加热到极高温度,并产生冲击波,我们听到的雷声正是由此而来。但雷声并不只是穿过大气、传到我们的耳朵里,而是能够耦合进入地面,并产生被称为“雷震”的地震信号。

尽管这种现象已被广泛观测到,但这种从大气到固体地球的能量转换很少被用于地下成像,因为雷声进入地下后产生的波动十分复杂,而科学家过去一直没有完全弄清楚,这些声波究竟是怎样转化为地震波的。

在一项新发表于《科学进展》的研究中,一个研究团队发现,雷震可以作为一种天然震源,用于绘制近地表的地下结构,就像X射线能够对人体内部进行成像一样。

把雷声变成震源

为了研究地球近地表的地震活动,科学家通常采用一种名为地震层析成像的方法。它利用地表传感器记录到的波,重建地下结构的图像,进而帮助评估天坑、滑坡等地质灾害,还可以评估地下水运动和矿产资源,以及研究火山和岩浆囊等问题。

然而,传统的地震成像通常依赖昂贵的设备,需要人工到现场进行布设;或者采用被动式观测,利用地震等自然震源产生的信号。这些方法成本可能很高,而且很难在大范围区域内铺开。而且在地震活动较少的地方,可利用的天然震源本身也十分有限。

新研究则提供了一个新的思路:既然雷暴本身就能不断向地下输入能量,能不能直接把雷声变成一种天然的地震成像震源?因此,在新研究中,用于成像的波并非来自地震或主动式地震设备,而是来源于雷声产生的声波。

这一突破之所以能够实现,一个关键在于研究人员使用了埋在地下的现有光纤电缆来“倾听”雷声。借助一种名为分布式声学传感(DAS)的技术,这些普通光纤可以变成由数千个振动传感器组成的密集阵列,从而捕捉雷声从大气进入地下后产生的细微地震信号。

用雷震给地下做“X光”

在这项研究中,研究人员利用了一段长度超过4千米的现有光纤电缆。整段光纤由此相当于变成了2100多个密集排列的振动传感点,彼此只相隔几米,可以同时记录雷声抵达地面后产生的振动。他们分析了约2.5年的数据,并从中识别出458次清晰、高质量的雷震事件。

这一过程记录下来的极其丰富的细节,让研究人员得以观察到一种此前很难看清的现象:当来自大气的声波与地面相互作用时,会产生特定类型的地震波——其中最重要的一类,是被称为空气耦合瑞利波的地震波。这类波虽然可以在地表被测量,但其传播速度会受到地下不同深度结构的影响,因此能够帮助研究人员反推出浅层地下结构。

这项技术的关键,在于一种被称为地震波频散的现象。不同频率的瑞利波会探测地下不同深度的结构,而且传播速度会随着地下介质性质而改变。通过测量雷震波的传播速度如何随频率变化,研究人员就可以反推出不同深度的地震波速度,进而重建光纤下方的地下结构。

最终,他们得到了一幅延伸至地下约100米的结构图像,相当于给地下做了一次“X光检查”。而这一过程不需要钻孔,也不需要额外制造人工震源——研究人员可以直接利用头顶雷暴产生的天然地震能量,以及地下已经铺设好的光纤基础设施,来探测近地表结构。

发现了什么

研究人员进行实验的地点位于宾夕法尼亚州州学院,当地地下主要由石灰岩和白云岩构成。地下水长期流过这些岩石时,会逐渐将它们溶蚀,形成裂隙、洞穴甚至天坑。也因此,这类喀斯特地区的地下往往可能存在破碎、松散或含水的异常区域,而这些区域通常会让地震波传播得更慢。

雷震成像结果显示,研究区域地下存在4个明显的低速“薄弱带”。它们可能对应破碎或风化的岩石,也可能与地下的水或空气有关。其中两个薄弱带与卫星雷达观测到的地表持续沉降区域相吻合;4个薄弱带出现的深度,也与附近钻探和工程调查中发现的裂隙、空洞相一致。

这一结果并不只关系到一个测试地点。类似的喀斯特地貌约覆盖全球大陆面积的20%,影响着近四分之一的人口。天坑、地下水污染等相关风险可能威胁建筑、基础设施和公共安全。如果能够更早识别地下薄弱区,就有望为城市建设、基础设施规划和地质灾害评估提供更多依据。

不只是地球

新的研究结果揭示了一种更基本的物理过程:大气中的声波可以与固体地球耦合,并转化为可用于探测地下结构的地震波。而雷声只是其中一个例子——音爆、火山喷发以及流星空爆同样能够产生强烈的大气冲击波,因此未来也可能成为不同形式的天然地震震源。

这一思路甚至可能延伸到地球之外。在一些行星和卫星上,类似地球构造地震的活动可能并不常见,但大气扰动仍然可能存在。比如土星最大的卫星泰坦(土卫六),如果那里确实像模型预测的那样存在闪电和雷声,那么来自大气的能量或许也能成为探测其地下结构的一种方式。

换句话说,天空中的声音,或许远不只是噪声,它也可能成为窥探地下世界的一种天然信号。

#参考来源:

https://theconversation.com/using-thunderquakes-to-x-ray-earth-a-new-study-shows-urban-seismology-in-action-289961

https://www.psu.edu/news/earth-and-mineral-sciences/story/thunderquakes-new-way-image-earths-subsurface

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg8096

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
宅基地大局已定!不出意外,2027年农村宅基地或将迎来3大变化

宅基地大局已定!不出意外,2027年农村宅基地或将迎来3大变化

三农雷哥
2026-10-25 12:14:33
男子和四十多岁女网友认识后,频繁发生关系,最后一次在车内,男子死亡后家属向女子索要巨额赔偿

男子和四十多岁女网友认识后,频繁发生关系,最后一次在车内,男子死亡后家属向女子索要巨额赔偿

丫头舫
2026-10-13 22:10:25
泰国王后苏提达:别只看到她隐忍十二年,真正托她登上王后位的,是这三张隐秘的网

泰国王后苏提达:别只看到她隐忍十二年,真正托她登上王后位的,是这三张隐秘的网

白浅娱乐聊
2026-10-25 18:38:59
苏亚雷斯:国家德比看好巴萨取胜,希望能进皇马3到4球

苏亚雷斯:国家德比看好巴萨取胜,希望能进皇马3到4球

懂球帝
2026-10-26 03:50:55
枪都没摸熟就要退役,两年义务兵在练什么?真正目的很多人没看懂

枪都没摸熟就要退役,两年义务兵在练什么?真正目的很多人没看懂

浩渺青史
2026-10-26 02:02:20
退休大局定了:若不出意外的话,2026年中国退休金将面临3大变化

退休大局定了:若不出意外的话,2026年中国退休金将面临3大变化

至死不渝的爱情
2026-10-26 02:13:37
A股:大家做好准备!明天(10月26日)的市场会这样走

A股:大家做好准备!明天(10月26日)的市场会这样走

风风顺
2026-10-26 00:00:06
潘展乐以46秒20夺得全国游泳锦标赛男子100米自由泳金牌,陈俊儿46秒75获得银牌,刘吴狄47秒12获得铜牌

潘展乐以46秒20夺得全国游泳锦标赛男子100米自由泳金牌,陈俊儿46秒75获得银牌,刘吴狄47秒12获得铜牌

极目新闻
2026-10-25 19:54:15
发现一个奇怪现象:乡镇卫生院除了没有病人,真的其他什么都有?

发现一个奇怪现象:乡镇卫生院除了没有病人,真的其他什么都有?

青史卷中人
2026-10-26 01:38:41
曼联球迷力挺卡里克!揪出三大罪人,高歌抗议格雷泽家族+拉爵

曼联球迷力挺卡里克!揪出三大罪人,高歌抗议格雷泽家族+拉爵

奥拜尔
2026-10-26 00:06:37
完美收官!随着孙心然双杀温网冠军夺冠,创造历史+刷爆纪录

完美收官!随着孙心然双杀温网冠军夺冠,创造历史+刷爆纪录

大秦壁虎白话体育
2026-10-25 16:31:23
本场西班牙国家德比,巴萨球衣胸前广告位为“GOLF”标识

本场西班牙国家德比,巴萨球衣胸前广告位为“GOLF”标识

懂球帝
2026-10-25 22:24:09
毛不易婚礼发言事件升级!炫耀和新娘曾共处一室,新郎脸色气铁青

毛不易婚礼发言事件升级!炫耀和新娘曾共处一室,新郎脸色气铁青

青梅侃史啊
2026-10-25 07:14:22
浙江首台重离子591天已治1057例癌症

浙江首台重离子591天已治1057例癌症

刘哥谈体育
2026-10-25 19:20:29
“还不分床,等着看德国骨科?”家长晒姐弟俩午睡一幕,让过来人直言:你会后悔的

“还不分床,等着看德国骨科?”家长晒姐弟俩午睡一幕,让过来人直言:你会后悔的

妍妍教育日记
2026-09-14 21:18:41
江苏富豪重金为痴傻儿子娶妻,拜金女孩欣然答应,新婚当晚却愣住

江苏富豪重金为痴傻儿子娶妻,拜金女孩欣然答应,新婚当晚却愣住

温情邮局
2025-07-09 14:39:26
大幂幂不是白叫的

大幂幂不是白叫的

草莓解说体育
2026-10-24 07:40:22
人口大迁徙已成定局:北京郑州深圳家庭成批外迁

人口大迁徙已成定局:北京郑州深圳家庭成批外迁

娱乐圈见解说
2026-10-24 09:47:57
二十届中央第八轮巡视对象公布

二十届中央第八轮巡视对象公布

上观新闻
2026-10-24 19:21:34
陪玩陪睡仅皮毛!继身体换角色后,女星再曝猛料,被当众拖进厕所

陪玩陪睡仅皮毛!继身体换角色后,女星再曝猛料,被当众拖进厕所

叨唠
2026-10-25 05:05:13
2026-10-26 05:08:49
原理
原理
科学,照亮黑暗的蜡烛。
3115文章数 58765关注度
往期回顾 全部

头条要闻

顾客一个避雷帖致小店营业额直接暴跌75% 女店主崩溃

头条要闻

顾客一个避雷帖致小店营业额直接暴跌75% 女店主崩溃

体育要闻

文班、约基奇和扬尼斯各自的处境

娱乐要闻

王佳佳近况:44岁导演老公露面

财经要闻

宁王AB面:好业绩,坏天气

科技要闻

苹果首款折叠屏没能养肥黄牛

汽车要闻

专业越野+华为乾崑智能 猛士X700限时焕新价20.98万起

态度原创

旅游
房产
时尚
公开课
军事航空

旅游要闻

中国长城博物馆两天迎客近7000人次

房产要闻

百亩大盘又 +1!攒量超 200 万㎡!江东,要燃起来了!

伊姐周六热推:电视剧《尚公主》;电视剧《小城良方》......

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

泽连斯基:不会为结束冲突放弃更多领土

无障碍浏览 进入关怀版