Очевидно, самый первый прибор следовало бы назвать сейсмоскопом, а не сейсмографом, ибо он только регистрировал землетрясения, но не измерял их силу. Изобрел его, по свидетельству некоего историка, Чжан Хен, возглавлявший отдел альманахов и истории Китая, в 132 году н. э. Со свойственной китайцам изобретательностью он смастерил искусно орнаментированный сосуд в виде бочонка диаметром около 90 сантиметров. На внешней поверхности сосуда он укрепил восемь голов драконов; в пасти каждого лежал шарик. Ниже, под головами драконов, он поместил лягушек с поднятыми вверх открытыми ртами. Внутри сосуда, подобно языку колокола, висел маятник, укрепленный так, чтобы при подземном толчке, покачнувшись, он выбивал бы один из шариков в пасть лягушки. По-видимому, предполагалось, что это устройство будет срабатывать от колебаний, не заметных для людей; однако сомнительно, чтобы оно реагировало таким образом. Но, во всяком случае, этот прибор предназначался для определения направления распространения волн по упавшему шарику. Благодаря ему можно было определить направление к центру землетрясения.
Во времена Чжана, когда человечество имело самые смутные представления о характере происходящих событий, все непонятное становилось предметом мистификации. Предания о происшествии обрастали множеством подробностей, что являлось своеобразной попыткой наиболее любознательных людей осмыслить и истолковать происходящее. Интересно отметить, что на приборе Чжана были изображены драконы и лягушки,— в те времена символы всего таинственного, что царило на земле и в небесах. Землетрясение — это земное явление, но происходило оно, как верили, по воле небес. Польза от прибора Чжана была невелика, со временем о нем совершенно забыли, и только много веков спустя ученые вновь обнаружили его.
Намного позднее—в 1703 году—француз по имени Отфёй заполнил ртутью сосуд, по краям которого было сделано восемь отверстий и под ними помещены чашечки. При сотрясениях земли сосуд наклонялся и ртуть заполняла чашечку. По своему назначению прибор Отфёя
напоминал устройство Чжана, и он также давал весьма скудные сведения о землетрясениях. Однако нельзя не отметить, что принцип построения приборов такого рода и сейчас еще окончательно не отброшен. Даже в наши дни встречаются люди — из числа тех, кто не в состоянии обзавестись настоящими приборами,— которые подвешивают маятник над песком и по его отметкам определяют направление распространения волн 1.
В конце XIX века было сконструировано несколько оригинальных приборов, предназначавшихся для фиксации времени землетрясения. Достигалось это остановкой часов, зажиганием лампочки, включением звонка и множеством других похожих способов. Однако ни один из этих приборов не мог измерить силу землетрясения или же указать его место.
Маятники — непременная деталь сейсмографов. И это не случайно. Разумеется, проблема заключается в том, чтобы измерить смещение почвы на станции наблюдения. Но как и из какой исходной точки это сделать, когда в движение приходит вся Земля?
Ответ на этот вопрос не требует особой сообразительности: он вытекает непосредственно из нашего повседневного опыта. Всем хорошо известно, что свободно висящие предметы стремятся сохранить свое изначальное положение в тот момент, когда все другие предметы вокруг них приходят в движение. Мы сталкиваемся с этим явлением в автобусах — стоит водителю тронуть машину с места, как ременные поручни отклоняются назад. Неся в руке стакан с водой и делая при этом резкое движение, мы видим, как вода, стремясь остаться на месте, выплескивается через край. Свойство висящего маятника оставаться в покое определяется его инерцией; благо-даря инерции маятника мы получаем неподвижную или почти неподвижную точку, от которой можно вести измерения. Большинство сейсмографов устроено именно по этому принципу.
Маятниковые сейсмографы известны уже давно, но долгое время качество их было неудовлетворительным. Из-за необходимости прикреплять к маятнику записывающие устройства их восприимчивость и точность значительно снижались. При измерении слабых эффектов от удаленных землетрясений результаты оказывались неважными. Как и профессору Маккомбу, им явно не хватало чувствительности.
Для того чтобы устранить этот недостаток, маятники стали делать все тяжелее. Так продолжалось до тех пор, пока сейсмологам не надоело хвастать гигантским весом своих приборов. Двадцатитонные сооружения стали обычным явлением. Стоит ли говорить, что чудовищный размер таких приборов делал их страшно неудобными в обращении и не способствовал достижению достаточной чувствительности.
Примерно в 1855 году Луиджи Пальмери, директор обсерватории на Везувии, изобрел так называемый электромагнитный сейсмограф, который, однако, не имеет ничего общего с современными приборами. В настоящее время он не применяется.
В середине 1880 года Джон Милн1
—один из крупнейших сейсмологов — внес в конструкцию прибора важное усовершенствование, использовав для записи фотобумагу. Тем самым он исключил трение. Кроме того, Милн предложил вести регистрацию волн на движущейся ленте с одновременной автоматической отметкой времени на ней. Подобное усовершенствование прибора позволяло с большей точностью фиксировать время прихода волн. Но, к сожалению, бумага двигалась недостаточно быстро, поэтому отметки времени на ней делались без необходимой точности.