埃及吉薩大金字塔已經屹立了近5000年,期間經歷過多次強震卻幾乎毫發無損。這個謎團終于被科學家解開了——答案藏在振動頻率里。
5月21日發表于《科學報告》的研究揭示,大金字塔的振動頻率與周圍土壤截然不同。這種"頻率錯位"讓它在地震時不會與大地產生共振,從而避免了劇烈搖晃。配合其穩固的外形和內部巧妙的重量分布設計,這座古老建筑得以穿越千年。
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研究團隊由地球物理學家Mohamed ElGabry領導。由于直接搖晃金字塔可能造成損害,他們轉而利用遠處海浪、交通等人類活動產生的微弱擾動來監測結構振動。在金字塔內部約四分之三的測點,結構以每秒2至2.6次的頻率自然來回振動;而周圍土壤的振蕩則要慢得多,每兩秒多才能完成一次周期。
頻率差異意味著兩者不易發生共振——即金字塔從土壤振動中吸收能量的現象。共振會顯著增強振動強度,加大地震中的損毀風險。密歇根大學土木工程師Sherif El-Tawil評價稱,金字塔長期屹立已證明其抗震能力,但這項研究首次揭示了背后的機理。
大金字塔建于約公元前2600年,是法老胡夫的陵墓,由約230萬塊石塊堆砌而成,耗時20余年。盡管埃及整體地震活動較低,但1847年的6.8級和1992年的5.8級地震都未能對其造成實質性破壞。
內部結構同樣功不可沒。古埃及工匠在國王墓室上方建造了減壓艙,用于分散金字塔重量并在坍塌時保護墓室。研究發現,這些艙室還削弱了金字塔頂部的振動強度。與多數建筑像"倒置擺錘"般的受力方式不同,大金字塔的質量分布和幾何形態從根本上改變了其動力響應特性。
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