Американские геологи изучили влияния создаваемых лопастями вертолетов низкочастотных вибраций на колебания естественных геологических образований, таких как арки и башни. Оказалось, что вибрации от работы летательных аппаратов могут входить в резонанс с естественным дрожанием каменных образований и усиливать их до ста раз. Этих значений недостаточно для мгновенного разрушения, но они могут повреждать породы при регулярном воздействии, сообщили авторы на съезде Американского геологического общества.
Ветер и вода могут создавать из мягких каменных пород, таких как известняк, различные образования сложной формы, в том числе башни и арки. Последние часто находятся у высоких скалистых берегов современных морей, но также в больших количествах находятся на территориях, некогда бывших морским дном. В частности, порядка шести тысяч арок известно на территории американского штата Юта, горы которого образовались в результате ларамийского орогенеза несколько десятков миллионов лет назад.
Природные арки встречаются в диапазоне размеров от порядка метра до почти сотни. Многие из них привлекают туристов, но из-за расположения в труднодоступных местах зачастую экскурсии проводятся при помощи вертолетов. В частности, крупная арка Рэйнбоу-Бридж в Юте высотой 88 метров доступна по земле только после 3- или 4-дневного пешего похода, поэтому большинство из свыше 85 тысяч ежегодных туристов видят ее с борта лодки или воздушного судна.
За последние годы было зафиксировано обрушение множества арок, начиная от небольших, таких как Радужная арка в Юте, и до больших (например, Лазурное окно на берегу Мальты). Как правило, такие разрушения связываются с естественными причинами, в том числе, штормами и землетрясениями, но ученые не исключают вероятность влияния деятельности человека на ухудшение состояния таких объектов.
Геологи под руководством Райли Финнеган (Riley Finnegan) из Университета штата Юта решили исследовать влияние вызываемых вертолетами вибраций на известняковые формации. Для этого они установили на пять арок и шесть башен сейсмометры и геофоны, которые измеряли скорости и частоты колебаний, как естественных, так и вызванных близкими пролетами вертолетов.
Для каждого геологического образования были собраны данные при воздействии от двух до девяти пролетевших вертолетов. Оказалось, что низкочастотный инфразвук их лопастей с типичной частотой в 10–30 герц может входить в резонанс с естественными частотами колебаний арок, многократно усиливая их.
Наиболее сильное действие летательные аппараты оказали на небольшую Косую арку (Squint Arch), максимальная скорость дрожания которой увеличивалась до ста раз и достигала значений в 0,1 миллиметр в секунду при естественном уровне в единицы микрометров в секунду. Авторы сравнивают такое усилие с близким землетрясением магнитуды 4, которое может происходить до нескольких раз в день вместо порядка одного раза в сотню лет.
Тем не менее, даже наиболее сильные колебания не могут привести к мгновенному разрушению арок — согласно численным моделям, для этого требуются скорости около двух миллиметров в секунду. Более того, геологи пришли к выводу, что лишь образования из относительно небольшого диапазона размеров и форм восприимчивы к вынужденному резонансу с колебаниями от вертолетов.
В целом авторам не удалось зафиксировать заметных повреждений, но ограниченность времени исследования не позволяет сделать надежных выводов об отсутствии вреда в долгосрочной перспективе. Они планируют продолжить исследования с помощью компьютерных моделей, которые могут выявить рост небольших трещин внутри породы, которые незаметны снаружи.
Ранее ученые предложили использовать грохот грузовых поездов для предсказания землетрясений — детальный анализ прохождения такого воздействия сквозь горные породы может выявить нарастающие напряжения.
Тимур Кешелава