Сейсмологи обнаружили ещё одно преимущество древнеегипетской инженерии.
Древние пирамиды в Гизе в Египте — одни из самых узнаваемых архитектурных достижений в мире. Сама Великая пирамида была завершена 4600–4450 лет назад, но остаётся в значительной степени целой, несмотря на тысячелетия воздействия не только суровых пустынных условий, но и нескольких крупных сейсмических событий. Землетрясения 1847 и 1992 годов потрясли регион магнитудой 6,8 и 5,8, а другие землетрясения, несомненно, происходили в поколениях до надёжных измерений.
Итак, как же знаменитое сооружение сохранилось до наших дней? Это вопрос, над которым сейсмологи, такие как Асем Салама из Национального исследовательского института астрономии и геофизики Египта, размышляли уже много лет.
«Что делает пирамиду особенно увлекательной, так это то, что она сочетает монументальную архитектуру с поразительной структурной устойчивостью на протяжении тысячелетий», — говорит Салама Popular Science. «Наша работа была направлена на предоставление количественных измерений, которые помогают объяснить часть этой устойчивости.»
Салама и его коллеги считают, что теперь у них есть ответ. Проведя обширные исследования и фиксируя окружающие вибрации на месте, они считают, что египтяне совершенствовали свои землестойкие инженерные методы на протяжении веков инноваций. Их доказательства изложены в исследовании, опубликованном сегодня в журнале Scientific Reports.
«Древнеегипетские строители обладали удивительно долгой традицией экспериментов и постоянного совершенствования. Многие ранние попытки не увенчались успехом, но они тщательно извлекали уроки из каждой неудачи, совершенствуя свои методы, чтобы добиться более стабильного и эффективного дизайна», — объясняет он.
Хорошие вибрации
Салама ссылается на историческую эволюцию египетских пирамид, которая началась с относительно простых мастаб где-то до 3100 года до н.э., а затем перешла к сложенным вариантам, таким как ступенчатая пирамида Джосера (около 2650 г. до н.э.) в Саккаре. Итерации, такие как Изогнутая пирамида в Дахшуре (около 2500 г. до н.э.), демонстрируют более поздние экспериментальные формы, а несколько обрушившихся зданий свидетельствуют о том, что не каждый проект был успешным.
«Эти примеры иллюстрируют то, как строители итеративно уточняли идеальные углы наклона методом проб и ошибок», — говорит Салама.
К моменту строительства Великой пирамиды египетские архитекторы в значительной степени довели до совершенства методы возведения массивных, впечатляющих памятников своим царским династиям. Чтобы лучше оценить общую прочность конструкции, команда Саламы измерила вибрации в 37 точках внутри и вокруг пирамиды. Среди них были окружающие слои почвы, строительные блоки и внутренние камеры.
Они обнаружили, что подавляющее большинство вибраций (76 процентов) внутри пирамиды регистрируются в диапазоне от 2,0 до 2,6 герц, что показывает, что механические напряжения равномерно распределены по всей конструкции. Тем временем близлежащие почвы демонстрировали частоту примерно 0,6 герц. Команда Саламы предполагает, что эти огромные различия частот, вероятно, способствуют укреплению пирамиды во время сейсмических событий, ограничивая усиление вибраций между почвой и самой конструкцией. Великая пирамида также построена на известняке, что снижает риск сейсмических повреждений.
Более того, пирамида впечатляюще устойчива к любым возможным подземным усилениям сейсмической активности. Подземная камера Великой пирамиды вырезана в её коренном фундаменте и не имеет усиленных частот. Эти показания обычно увеличивались с ростом, достигая максимума в Королевской комнате. Тем не менее, коэффициент усиления в Камерах Освобождения на самом деле ниже, чем в Королевской комнате под ней. Это свидетельствует о том, что строители организовали самые верхние Камеры Разгрузки в качестве защиты от конструктивных повреждений.
Устойчивость встречается с дизайном
Но тот факт, что Великая пирамида идеально подходит для сейсмических испытаний, не значит, что её проектировщики сделали это намеренно.
«С научной точки зрения мы должны тщательно различать наблюдаемую устойчивость и намеренное сейсмическое устройство в современном смысле», — предупреждает Салама. «Хотя их конструкции обладают характеристиками, связанными с отличными сейсмическими характеристиками, трудно доказать, что они обладали формальной теорией землетрясения.»
Скорее всего, прочность Великой пирамиды против сейсмических катастроф была результатом множества других намеренных проектов её архитекторов. Но это, безусловно, не умаляет инженерных достижений этой достопримечательности, многие из которых не были бы повторены в других культурах на протяжении тысячелетий.
«Лично я считаю это высокоэффективными лучшими практиками, которые развивались на протяжении поколений, постоянно улучшая общую производительность, баланс и долгосрочную долговечность их конструкций», — добавляет Салама. «То, что [древние египтяне] несомненно обладали — это исключительная инженерная интуиция и традиция постоянного совершенствования, которая создавала исключительно устойчивые памятники.»