Ледяной дождь и шпиль Главного здания МГУ

19-20 ноября в Москве прошёл ледяной дождь. Сейсмометрическая сеть, установленная кафедрой физики Земли физического факультета МГУ вдоль оси всего Главного здания МГУ, зафиксировала резкое падение собственной частоты колебаний шпиля https://vk.cc/bmE8f9.

Физика здесь простая: чем больше масса маятника, тем длиннее период его колебаний. Шпиль как раз является таким маятником, раскачиваемым ветрами на высоте 200 метров. Ледяной дождь — редкое погодное явление — заметно утяжелил этот маятник на несколько дней.

В конце недели основная масса ледяной корки на шпиле растаяла и частота его собственных колебаний стала постепенно возвращаться к своему обычному значению — около 0.76 Гц в среднем.

Сеть сейсмического мониторинга Главного здания была восстановлена в 2007 году. В конце 2010 года было зафиксировано первое значительное (на 10%) уменьшение частоты колебаний шпиля после сильнейшего ледяного дождя.

История обледенений шпиля

В этом году частота колебаний шпиля из-за ледяной корки уменьшилась на 3-4%. Лед продержался всего около 7 дней:

Обледенение шпиля в 2010-м году было намного масштабнее — оно продлилось около 3 месяцев! В первую неделю после того знаменательного дождя Москва, Подмосковье и другие регионы терпели убытки: поваленные деревья, оборванные линии электропередач, закрытые аэропорты https://vk.cc/bmHzPh. Толщину ледяной корки оценивали в 2.5 см!

На графике ниже видна динамика изменения частоты шпиля в течение трёх месяцев после дождя: шпиль периодически оттаивал, также периодически на него мог налипать снег и опять утяжелять его. Ближе к весне масса шпиля и, соответственно, частота стали приходить в норму.

После столь разрушительного ледяного дождя 2010-го года москвичи с содроганием ждали последствий от дождя 30-го октября 2012 года, а после и 2-го декабря, но ущерб оказался незначительным https://vk.cc/bmyXtE. Наша система мониторинга зафиксировала оба случая оледенения шпиля: частота изменилась, как и в этом году на 3-4%, а лёд сошел буквально за несколько дней.

Сейсмометрическая сеть Главного здания МГУ

Сеть представляет собой 13 сейсмометров, установленных на центральной несущей конструкции Главного здания МГУ на разных высотах.

Сейсмометры, установленные в теле здания, регистрируют скорости смещения — их называют велосиметрами. Те, которые установлены на шпиле — акселерометры — регистрируют ускорения. Частотный диапазон велосиметров составляет 0.02-0.2 Гц, акселерометров — 0.1-50 Гц.

Максимальные амплитуды колебаний звезды шпиля, составляют около 20 см. Для сравнения, высшая точка Останкинской телебашни на высоте 540 м под воздействием особо сильных ветров способна раскачиваться до 2 м и больше!

Главное здание МГУ является огромным индикатором, отражающим погодные условия в его окрестностях. Помимо сети в Главном здании, сейсмометры установлены также в подвалах Физического факультета и Фундаментальной библиотеки, а также в подвале телескопа ГАИШ АЗТ-5. Эти приборы регистрируют как сейсмические волны от поездов метро, так и от землетрясений, произошедших за тысячи километров от Москвы https://vk.cc/bn2fg3. Анализом всех данных занимается доцент кафедры физики Земли Марченков Алексей Юрьевич и студенты кафедры в рамках спецпрактикумов и дипломных работ.

Статья сотрудников кафедры 2015 года о снижении частоты колебаний шпиля вследствие оледенения в 2010 году и о регистрации Охотоморского землетрясения в 2013 году https://vk.cc/bmTsDQ

Данные для публикации предоставлены заведующим кафедрой физики Земли профессором Смирновым В.Б.