Великая пирамида в Гизе остается единственным из 7 чудес Древнего мира, которое сохранилось до наших дней. Уже около 4500 лет она стоит над пустыней Египта, пережив войны, бури и землетрясения.
Ученые попытались понять, почему это сооружение оказалось настолько устойчивым. Для этого они записали вибрации пирамиды и изучили, как она реагирует на естественные колебания окружающей среды. Работа была опубликована в журнале Scientific Reports. Ее провела группа специалистов из Национального исследовательского института астрономии и геофизики Египта под руководством Асема Саламы и Мохамеда Эль-Габри.
Чтобы изучить состояние пирамиды, исследователи не стали вмешиваться в ее конструкцию. Они использовали неразрушающий способ наблюдений и установили 37 чувствительных датчиков вибрации в разных частях сооружения. Приборы разместили в коридорах, в погребальных камерах фараона и его жены, в разгрузочных камерах, на наружных каменных блоках и на грунте у основания пирамиды.
Эти датчики фиксировали слабые естественные микровибрации. Такие колебания возникают из-за ветра, отдаленного транспорта и общего гула земной поверхности. После обработки записей ученые получили несколько важных результатов.
Выяснилось, что сама пирамида колебалась в диапазоне от 2,0 до 2,6 герца. При этом грунт под ней показывал частоту около 0,6 герца. Разница между этими значениями оказалась большой.
Это важно потому, что при землетрясении главную опасность для любого здания представляет резонанс. Если частота подземных толчков совпадает с собственной частотой сооружения, колебания начинают резко усиливаться, и это может привести к разрушению. В случае пирамиды Хеопса такого совпадения не выявили. Иначе говоря, конструкция не входит в резонанс с теми колебаниями, которые передает ей земля.
Именно это, по данным исследования, может объяснять ее высокую устойчивость. Даже сильные толчки не так просто раскачать такое тяжелое и массивное сооружение. Территория вокруг пирамид не раз переживала заметную сейсмическую активность.
Авторы напомнили, что за последние 4600 лет пирамида Хеопса не получила серьезного ущерба по основной части конструкции, хотя в радиусе 80 км происходили многочисленные землетрясения. Самое сильное из зарегистрированных случилось 7 августа 1847 года. Его магнитуду оценили в 6,8. Эпицентр находился недалеко от Эль-Файюма, примерно в 70 км от пирамид Гизы.
Позже, 12 октября 1992 года, в районе Гизы снова произошло землетрясение магнитудой 5,8. Тогда с вершин пирамид упало несколько облицовочных камней. Однако само сооружение в целом сохранило устойчивость.
Еще один важный результат исследования связан с разгрузочными камерами над камерой фараона. Эти пустоты древние строители сделали для того, чтобы уменьшить давление каменной массы на потолок погребальной камеры. Но приборы показали, что в этих зонах вибрации были слабее, чем в других частях пирамиды.
На этом основании ученые предположили, что разгрузочные камеры могли выполнять не только свою основную задачу. Возможно, они дополнительно работали как механический демпфер, то есть частично рассеивали энергию колебаний и тем самым снижали нагрузку на конструкцию.
При этом авторы исследования подчеркивают, что с выводами нужно быть осторожными. Измерения проводились в спокойных условиях, а не во время настоящего землетрясения. В момент сильного удара поведение кладки может меняться, и ее жесткость способна вести себя иначе.
Исследователи также не стали утверждать, что древние египтяне специально создавали пирамиду как сейсмостойкое сооружение в современном понимании. По их мнению, речь скорее идет о выдающейся инженерной интуиции, основанной на практическом опыте и понимании того, как должна работать такая массивная постройка.
Один из авторов работы, Асем Салама из лаборатории общей сейсмологии Национального исследовательского института астрономии и геофизики Египта, отметил: «Я бы не решился утверждать, что они намеренно проектировали пирамиду специально для защиты от землетрясений, но они разработали архитектурные и геотехнические решения, которые естественным образом создали конструкцию с исключительной долговременной устойчивостью».
Сама архитектура пирамиды тоже сыграла свою роль. Широкое основание, низкий центр тяжести, сужающаяся кверху форма и огромная масса кладки сделали это сооружение особенно стойким к природным воздействиям. Исследование дало физическое объяснение тому, почему гробница Хеопса смогла сохраниться на протяжении тысячелетий.
