راز ۴۶۰۰ ساله فاش شد / دلیل مقاومت هرم بزرگ مصر در برابر زلزله‌های ویرانگر

به گزارش خبرآنلاین،ذاکنون، گروهی از پژوهشگران با استفاده از پیشرفته‌ترین ابزارهای لرزه‌نگاری، پاسخی برای این معمای باستانی یافته‌اند و بر این باور هستند که هرم جیزه مانند یک کمک‌فنر غول‌پیکر عمل می‌کند.

در مقاله‌ای جدید که در ژورنال Scientific Reports منتشر شده است، ژئوفیزیکدانان موسسه ملی پژوهش‌های اخترشناسی و ژئوفیزیک مصر (NRIAG) با همکاری دانشمندان ژاپنی، ۳۷ حسگر حساس لرزه‌نگاری را در بخش‌های مختلف هرم (از جمله اتاق شاه، اتاق ملکه و فضاهای زیرزمینی) و خاک اطراف آن نصب کردند.

از آنجا که ایجاد لرزش مصنوعی برای تست چنین بنای تاریخی ارزشمندی ممنوع است، دانشمندان از «ارتعاشات محیطی» (Ambient Vibrations) یعنی لرزش‌های ریز ناشی از امواج اقیانوس‌ها در دوردست، ترافیک شهری و فعالیت‌های انسانی برای سنجش رفتار دینامیکی سازه استفاده کردند. نتایج این پایش لرزه‌ای، سه ویژگی مهندسی شگفت‌انگیز را آشکار کرد.

پدیده عدم تشدید (رزونانس)

کلیدی‌ترین یافته این تحقیق، تفاوت فاحش میان فرکانس طبیعی هرم و خاک زیر آن است. در مهندسی زلزله، اگر فرکانس ارتعاش زمین با فرکانس طبیعی یک ساختمان برابر باشد، پدیده «تشدید» یا رزونانس رخ می‌دهد که انرژی زلزله را به شدت تقویت کرده و ساختمان را فرو می‌ریزد (مانند تاب دادن به یک کودک در ریتم مناسب که باعث بالا رفتن بیشتر تاب می‌شود). تفاوت بزرگ فرکانس هرم و زمین باعث می‌شود که انرژی مخرب زلزله نتواند به شکلی کارآمد به بدنه هرم منتقل شود.

اتاقک‌های خنثی‌کننده فشار

یکی از جذاب‌ترین بخش‌های این پژوهش، بررسی «اتاقک‌های خنثی‌کننده فشار» (Relieving Chambers) است. پنج فضای خالی گرانیتی که مستقیماً بالای اتاق شاه (محل اصلی دفن فرعون) ساخته شده‌اند. پیش از این تصور می‌شد این فضاها صرفاً برای تحمل وزن خردکننده سنگ‌های بالایی طراحی شده‌اند.

اما داده‌های لرزه‌ای نشان دادند که این اتاقک‌ها یک نقش ثانویه اما حیاتی دارند. آن‌ها به عنوان یک بافر دینامیکی عمل می‌کنند. در حالی که میزان تشدید ارتعاشات با افزایش ارتفاع در سازه‌ها بیشتر می‌شود و در اتاق شاه به ۴ برابر فونداسیون می‌رسد، به محض رسیدن امواج به این اتاقک‌های خالی، میزان تشدید به ۳ برابر کاهش می‌یابد. این فضاهای خالی، انرژی جنبشی زلزله را مستهلک کرده و از ریزش سقف اتاق اصلی جلوگیری می‌کنند.

یکپارچگی ساختاری و مرکز ثقل پایین

 هرم خوفو با قاعده وسیع ۲۳۰ متری و تقارن هندسی فوق‌العاده، بیشتر جرم خود را در نیمه پایینی متمرکز کرده است. علاوه بر این، توزیع یکنواخت تنش مکانیکی در ۷۶ درصد از فضاهای داخلی هرم نشان می‌دهد که این بنا دارای یک «همگنی دینامیکی» بی‌نظیر است. به این معنی که در زمان زلزله، کل سازه به صورت یکپارچه نوسان می‌کند و نقطه ضعف مشخصی برای ترک خوردن یا گسیختگی در آن وجود ندارد. همچنین، ساخت این بنا بر روی یک بستر سنگی آهکی بسیار متراکم، تکان‌های شدید افقی را به حداقل رسانده است.

نبوغ و تجربه

آیا معماران ۴۶۰۰ سال پیش مصر باستان فرمول‌های ریاضی مهندسی زلزله را می‌دانستند؟ محمد الجابری، لرزه‌نگار و نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «بسیار دشوار است که بگوییم آن‌ها از قصد این بنا را برای مقابله با زلزله طراحی کرده‌اند اما بدون شک این شاهکار، اوج قرن‌ها تکامل تجربی و درس گرفتن از موفقیت‌ها و شکست‌های گذشته است.»

پیش از ساخت هرم بزرگ، مصری‌ها سازه‌هایی مانند «هرم خمیده» (Bent Pyramid) را ساختند که به دلیل زاویه شیب تند در میانه راه مجبور به تغییر طراحی شدند، یا هرم میدوم که بخشی از آن فرو ریخت. معماران باستان با مطالعه این شکست‌ها، به فرمول طلایی توزیع وزن و زاویه دقیق دست یافتند. آن‌ها در تلاش برای ساختن بنایی که «ابدیت» را به چالش بکشد، یکی از مقاوم‌ترین سازه‌های تاریخ را خلق کردند.

۵۸۵۸