Maineikas tanskalainen seismologi Inge Lehmann (1888–1993) julkaisi vuonna 1936 ytimekkäästi nimetyn artikkelinsa (P’), joka käsitteli hänen mullistavaa löytöään: maapallon ydin koostuu sekä sisemmästä että ulommasta osasta. Artikkelissa esitellään 16.6.1929 tapahtuneen Uuden-Seelannin 7,3-magnitudisen maanjäristyksen rekisteröintiä Grönlannin Scoresbynsalmen seismisellä asemalla (kuva 1). Harva tietää, että aseman laitteisto oli rakennettu Viron Tartossa sijaitsevassa hienomekaniikkapajassa ja että juuri virolaisten laitteiden korkea laatu mahdollisti tämänkaltaisten havaintojen tekemisen. Virolaiset seismografit olivat aikansa hittituote, joka päätyi viidelle mantereelle.

Globaali seismologia alkoi muotoutua 1800-luvun lopulla. Tieteenalan eturintamassa oli Italian, Japanin, Iso-Britannian ja Saksan lisäksi Venäjä sekä sen yhteydessä Viro. Alkuvaiheen seismologiset piirit olivat pienet ja havaintolaitteiden kehitys yksittäisten keksijöiden varassa.

Venäjän instrumenttiseismologian synty henkilöityy pietarilaiseen aatelismieheen, ruhtinas ja fyysikko Boris Golitsyniin (Galitzin, 1862–1916, kuva 2), jonka innovatiiviset Galitzin-seismografit siivittivät maanjäristysmittaukset uudelle tasolle. Hänen ideoimallaan periaatteella toimivat seismometrit pääosin nykyisinkin.

Alkuaikojen mekaanisten seismografien toimintaa häiritsi kitka eri osien liikkuessa. Golitsyn teki lukuisia keksintöjä seismografien kehittämiseksi, niistä tärkeimmän vuonna 1902 yhdistäen seismometrin rekisteröintilaitteen galvanometriin. Heilurisysteemin mekaaninen liike muutettiin näin sähkövirraksi. Valoherkälle paperille piirtyvien seismogrammien taustakohinan taso väheni, jolloin signaaleja saattoi analysoida täsmällisemmin.

Golitsyn vietti yhden lukukauden fysiikan professorina Tarton yliopistossa syksyllä 1883. Hän palasi Pietariin meriakatemian professoriksi 1894–1914 ja oli vuodesta 1913 alkaen geofysikaalisen pääobservatorion johtaja.

Virolainen maalaispoika Johan Vilip (Johann Wilip, 1870–1942, kuva 3) aloitti fysiikan opinnot Tarton yliopistossa 1891. Hän suoritti Golitsynin meteorologian kurssin hyvin arvosanoin. Kun Vilip ei valmistuttuaan löytänyt töitä Tartosta, palkkasi Golitsyn hänet vuonna 1896 Pietarin laboratorioon assistentin apulaiseksi ja harjoittelijaksi. Sittemmin Vilipistä tuli laboratorion assistentti ja lopulta sen johtaja.

Vuonna 1901 Golitsyn kutsui Saksasta Pietariin Tartosta kotoisin olevan hienomekaanikko Emil Hugo Gottfried Masingin (1875–1939, kuva 4) perustamaan seismografien ja muiden tieteellisten mittalaitteiden pajaa. Toisiaan täydentävän kolmikon yhteistyö käynnistyi Masingin ryhtyessä rakentamaan Golitsynin luonnostelemia laitteistoja. Vilip erikoistui niiden testaukseen. Uudet seismografit keräsivät mainetta ja vuosina 1906–1916 niitä tilattiin 16 observatorioon Venäjän imperiumin alueelle ja Eurooppaan (kuva 5).

Valitettavasti menestyksekäs yhteistyö katkesi vuonna 1916 Golitsynin ennenaikaisen kuoleman takia. Masing ja Vilip jatkoivat toimintaansa Pietarissa vielä Venäjän vallankumouksen jälkeen. Olosuhteet muuttuivat kuitenkin niin epäsuotuisiksi, että he siirtyivät Viroon vuonna 1920.

Masing perusti vuonna 1921 Tarttoon hienomekaniikkapajan Tieteellisten Aparaattien Teollisuus Hugo Masing, jossa valmistettiin vaakoja ja tieteellisiä laitteita pääasiassa Tarton yliopistolle. Arvostetuimmiksi osoittautuivat seismografit. Johan Vilipistä taas tuli Tarton yliopiston fysiikan professori ja fysiikan laitoksen johtaja.

Seismisten aaltojen aiheuttaman maanliikkeen selvittämiseksi tarvitaan kolme toisiinsa nähden kohtisuorassa olevaa heilurisysteemiä. Nykyajan seismometreissä ovat yleensä kaikki komponentit saman kuoren sisällä. Aiemmin sijoitettiin seismiselle asemalle yksi vertikaalinen ja kaksi identtistä horisontaalista seismometriä, joista toinen pohjois-etelä- ja toinen itä-länsisuuntaan.

Vaikka Galitzin-seismografit olivat suuri edistysaskel, oli niissä myös merkittäviä puutteita. Vertikaaliseismografi oli hyvin lämpötilaherkkä. Jo lämpöasteen murto-osan muutoksesta piirturi alkoi harhailla epäyhtenäisesti. Seismogrammirivien välit saattoivat vaihdella ja rivit jopa risteillä toistensa yli. Todellisen maanliikkeen havainnointi vaikeutui.

Kaksikko paranteli Tarton pajassa ensin horisontaaliseismografia, jonka heilurin periodi ei pysynyt vakaana vaimennussysteemin magneettisuuden takia. Tämä ilmiö saatiin eliminoitua. Olennaisin oli kuitenkin vertikaaliseismografin lämpötilakompensaation keksiminen. Lisäksi heilurin ripustustapaa muutettiin vakaammaksi ja ilmavirtauksista johtuvat häiriöt estettiin asettamalla lasilaatikko laitteen suojaksi.

Uuden sukupolven Galitzin-Wilip-seismografit näkivät päivänvalon vuonna 1925 (kuvat 6 ja 7). Tanskalaiset halusivat tuolloin hankkia parhaat mahdolliset laitteistot Kööpenhaminan ja Grönlannin seismisille asemille. Eri valmistajien tuotteiden testauksen jälkeen päädyttiin Galitzin-Wilip-laitteisiin. Tämän päänavauksen jälkeen Tarttoon alkoi sadella tilauksia ympäri maailman.

Aikavälillä 1926–1939 päätyi 23 Tartossa rakennettua Galitzin-Wilip seismografikokoonpanoa (yksi vertikaali- ja kaksi horisontaalikomponenttia) observatorioihin viidelle mantereelle (kuva 5). Luettelo on kunnioitusta herättävä – Eurooppa: Kööpenhamina, Scoresbynsalmi, Potsdam, Stuttgart, Varsova, Krakova, Tartto, Rooma; Aasia: Beirut, Manila, Peking, Nanjing, Shanghai; Amerikka: New York, Cincinnati, St. Louis, Berkeley, Santa Clara, Buffalo, La Paz (Bolivia), Martinique (Pienet Antillit), Oseania: Wellington; Afrikka: Kairo.

Synkät pilvet kertyivät kukoistavan seismografituotannon ylle ja maailman mullistukset katkaisivat sen jo toisen kerran. Vuonna 1931 toimintansa aloittanut Tarton seisminen asema joutui lopettamaan havainnoinnit vuonna 1939, koska seismogrammien valokuvapaperia ei ollut enää saatavilla. Sairas Masing kuoli samoihin aikoihin Puolassa pakomatkallaan Saksaan. Venäläisten pudottama pommi osui Masingin pajaan vuonna 1943. Oli onni onnettomuudessa, että edellisenä vuonna kuollut Vilipkään ei joutunut sitä näkyä todistamaan.

Galitzin-Wilip-seismografien tuotantoa jatkoi 1950-luvulla Saksassa Askania-Werke AG Masingin pojan Woldemar Masingin johdolla. 1960-luvulla niitä oli käytössä yli 50 seismisellä asemalla ja vuonna 1970 vielä seitsemällä asemalla ennen kuin teknologian kehitys siirsi ne seismologian historiaan.

Heidi Soosalu, Viron geologisen tutkimuskeskuksen seismologi ja Tallinnan teknillisen yliopiston geologian instituutin vanhempi lehtori

 

 

 

 

 

 

 

 

Blogiteksti on lyhennelmä vironkielisestä artikkelista, josta löytyvät myös lähdeviitteet:
Soosalu, Heidi (2024). Eesti seismoloogia hiilgav minevik (Viron seismologian loistava menneisyys). Eesti Geoloogia Seltsi Bülletään 10/24. Kliimast, geoloogiast, ringmajandusest ja ajaloost, s. 57–93. Linkki artikkeliin.