Las líneas de telecomunicaciones diseñadas para transportar Internet y el servicio telefónico pueden captar el ruido de los truenos subterráneos, lo que podría proporcionar a los científicos una nueva forma de detectar peligros ambientales e imágenes en las profundidades de la Tierra.
La nueva investigación presentada hoy en la reunión de otoño de AGU y publicada en AGU Revista de investigación geofísica: atmósferas según la primera vez que se escucha un trueno bajo tierra por una matriz de fibra óptica de telecomunicaciones, según los autores del estudio.
El nuevo estudio utilizó la red de fibra existente de la Universidad Estatal de Pensilvania para internet y servicios telefónicos como un conjunto de sensores distribuidos para observar el progreso de las tormentas eléctricas a medida que cruzaban el campus.
Los sismómetros tradicionales han registrado movimientos del suelo evocados por los truenos, llamados terremotos, que vibran en el rango de frecuencia del infrasonido, por debajo de 20 Hertz, que es inaudible para el oído humano. El conjunto de fibras, que está enterrado 1 metro 3 pies bajo tierra, recogidoen un rango más amplio de las frecuencias que se escuchan en un trueno. El ancho de banda detectado, de 20 a 130 Hertz, es consistente con las grabaciones de micrófono de truenos y proporciona más información sobre el evento, según el estudio.
El geofísico de Penn State Tieyuan Zhu y el meteorólogo David Stensrud obtuvieron acceso al cable de fibra óptica de telecomunicaciones de la universidad en abril de 2019. Escuchaban las vibraciones sutiles de una variedad de efectos ambientales, incluida la formación de sumideros e inundaciones.
"Una vez que configuramos, encontramos muchos eventos muy fuertes en nuestros datos de fibra óptica, así que tenía mucha curiosidad, ¿cuál es la causa de estas señales?", Dijo Zhu. Los investigadores encontraron una coincidencia cuando sincronizaron sus resultados condatos de la Red Nacional de Detección de Relámpagos de EE. UU. "Pensamos, sí, esta es exactamente la información de la tormenta, realmente registrada por nuestro conjunto de fibras".
El paso de los rayos calienta el aire tan rápido que crea una onda de choque que escuchamos como truenos. Las vibraciones de eventos fuertes como rayos, explosiones de meteoritos y explosiones sónicas de los aviones pasan del aire a la superficie de la Tierra, sacudiendo el suelo.
Los cables de fibra óptica transportan información de telecomunicaciones en ráfagas de luz láser conducidas por hebras de vidrio transparente del grosor de un cabello humano. Las vibraciones en la Tierra como las creadas por tormentas eléctricas, terremotos o huracanes estiran o comprimen las fibras de vidrio, causando unaligero cambio en la intensidad de la luz y el tiempo que tarda el pulso del láser en viajar a su destino. Los investigadores rastrearon estas aberraciones para monitorear el movimiento del suelo, convirtiendo los pulsos del láser nuevamente en señales acústicas.
"El láser es muy sensible. Si hay una sutil perturbación subterránea, el láser puede detectar ese cambio", dijo Zhu.
Varios kilómetros de fibra continua subyacen al campus de Penn State, lo que significa que la matriz puede actuar como una red de más de 2,000 sismómetros emplazados cada dos metros a lo largo del recorrido del cable. Con esta alta densidad de sensores, los investigadores pueden calcular la ubicación dondese originó un trueno, que posiblemente distingue entre relámpagos de nube a tierra y de nube a nube.
"En comparación con los sismómetros, la matriz de fibra óptica puede proporcionar una fabulosa resolución espacial y también temporal", dijo Zhu. "Podemos rastrear el movimiento de la fuente de tormentas eléctricas".
Los investigadores dijeron que el nuevo estudio demuestra que las redes de fibra óptica en áreas urbanas son un recurso sin explotar para monitorear los peligros ambientales. También tienen potencial para estudiar la corteza y las estructuras profundas de la Tierra, que no se pueden medir directamente.
Los científicos aprenden sobre el interior del planeta al observar la forma en que las ondas sísmicas de los terremotos se alteran a medida que pasan a través de él. Los movimientos del suelo inducidos por tormentas eléctricas, que son mucho más frecuentes que los terremotos en la costa este de América del Norte, podrían ayudar a revelarlas formas ocultas del interior de la Tierra, dijo Zhu.
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Materiales proporcionado por Unión Geofísica Americana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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