Brevet FR2776078A1 — publié le 19990917

APPAREIL DE PREDICTION DE CHANGEMENTS TERRESTRES La présente invention concerne un dispositif pour la prédiction de changements terrestres, pour indiquer par avance des changements terrestres. Des changements terrestres incluent par exemple la déformation de l'écorce terrestre, le diastrophisme et les changements météorologiques. Parmi de tels changements, le diastrophisme en particulier provoque un tremblement de terre, et il est hautement souhaitable de pouvoir le prédire. Des appareils connus pour prédire des tremblements de terre sont conçus de telle sorte que des sismomètres sont placés en de nombreux emplacements pour la collecte de données et effectuer des prédictions moyennant une analyse empirique de telles données. Bien qu'il soit désigné sous l'expression "prédiction de tremblements de terre", le procédé classique utilise des données antérieures, et sa précision prédictive n'est pas aussi bonne pour empêcher un désastre tragique tel que celui provoqué par le grand tremblement de terre de Hanshin-Awaji au Japon. La présente invention a été mise au point pour résoudre le problème indiqué précédemment et a pour but d'indiquer un appareil pour la prédiction de changements terrestres permettant d'indiquer de façon simple une violente perturbation terrestre. Un but particulier de la présente invention est de fournir un appareil pour la prédiction de tremblements de terre. Conformément à la présente invention, il est prévu un appareil pour la prédiction de changements terrestres, caractérisé en ce qu'il comporte: un indicateur comportant un élément de fixation formé d'un matériau amagnétique et une pluralité de corps magnétiques possédant chacun un pâle nord N et un pâle sud S et fixés fermement audit élément de fixation lesdites extrémités possédant la même polarité magnétique et étant situées en vis-à-vis de sorte qu'une force de répulsion magnétique des produite entre elles; et des moyens de support servant à supporter, avec possibilité de rotation, ledit indicateur de telle sorte que lesdits corps magnétiques s'orientent normalement dans une direction sensiblement constante. On a trouvé que, lorsqu'une compression ou un glissement est provoqué par une très haute pression entre deux corps, il se produit un phénomène consistant en ce que l'indicateur décrit précédemment tourne légèrement. Un tel phénomène est également observé avant que se produise un tremblement de terre. Un tel phénomène sera désigné ici sous l'expression "phénomène de perturbation terrestre". Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comporte des moyens indicateurs pour indiquer un déplacement desdits corps magnétiques par rapport à ladite direction constante. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comporte des moyens d'enregistrement couplés auxdits moyens indicateurs pour enregistrer continûment des déplacements desdits corps magnétique, indiqués par lesdits moyens indicateurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'appareil comporte un fil flexible possédant une première extrémité raccordée à une partie d'extrémité dudit indicateur, une seconde extrémité, et un poids fixé à la partie intermédiaire dudit fil flexible, ladite seconde extrémité étant fixée de telle sorte que ledit poids est suspendu audit fil flexible. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits corps magnétiques sont au nombre de deux et lesdits deux corps magnétiques sont alignés sensiblement linéairement lorsqu'on regarde verticalement. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits corps magnétiques sont présents au nombre de quatre, l'un desdits quatre corps magnétiques étant orientés sensiblement verticalement vers le bas alors que les trois autres corps magnétiques sont orientés obliquement radialement vers le haut, et l'angle entre deux corps magnétiques adjacents quelconques parmi lesdits trois autres corps magnétiques étant supérieur à 900, lorsqu'on regarde verticalement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation représentant schématiquement une forme de réalisation d'un appareil pour la prédiction de changements terrestres conformément à la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne II-II sur la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective représentant une autre forme de réalisation d'un appareil pour la prédiction de changements terrestres conformément à la présente invention; - la figure 4 est une vue en élévation représentant schématiquement une autre forme de réalisation d'un appareil pour la prédiction de changements terrestres conformément à la présente invention; - la figure 5 est une vue en plan à plus grande échelle représentant schématiquement un verre fumé utilisé dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4; - la figure 6 est une vue en perspective représentant une autre forme de réalisation d'un appareil de prédiction de changements terrestres; - la figure 7 est une vue en plan à plus grande échelle représentant un ensemble d'éléments de la forme de réalisation représentée sur la figure 6; et - les figures 8 et 11 sont des diagrammes représentant des données enregistrées par l'appareil selon la présente invention. En se référant maintenant aux figures 1 et 2, un appareil pour la prédiction de changements terrestres conformément à la présente invention possède un indicateur qui comprend un élément de fixation 1 et deux corps magnétiques comme par exemple des aimants permanents 2B et 2C, dont chacun possède une extrémité formant pôle nord N et une extrémité formant pôle sud S et qui sont fixés fermement à l'élément de fixation 1 avec leurs pôles de même nom situés en vis-à-vis. Dans la forme de réalisation représentée, deux aimants permanents 2A et 2B sont disposés de telle sorte que leurs extrémités portant des pôles nord N sont situées en vis-à-vis l'un de l'autre. Cependant, l'indicateur 100 peut être agencé avec ses extrémités formant des pôles S en vis-à-vis l'un de l'autre. L'élément de fixation est formé d'un matériau amagnétique, comme par exemple de l'aluminium, du bambou, du bois ou une matière plastique. Dans la forme de réalisation représentée, une barre de bois est utilisée en tant qu'élément de fixation 1 est insérée dans des trous traversants des aimants permanents 2B et 2C. Les aimants permanents 2B et 2C sont reliés à l'élément de fixation 1 à l'aide d'un adhésif et sont séparés l'un de l'autre par une distance L de sorte qu'une force répulsive est produite entre les pôles de même nom, à savoir les pôles nord N. Pour obtenir une sensibilité améliorée vis- à-vis d'un changement terrestre, il est préférable que la distance L soit aussi faible que possible. Bien que ceci ne soit pas essentiel, les deux aimants 2B et 2C possèdent de préférence des caractéristiques magnétiques similaires et sont alignés de préférence sensiblement linéairement lorsqu'on regarde perpendiculairement comme cela est représenté sur la figure 1. Des moyens de support 5 sont prévus pour supporter, de manière qu'il puisse tourner, l'indicateur 100 de sorte que les aimants 2A et 2B sont normalement orientés dans une direction sensiblement constante. Dans la forme de réalisation représentée, la tige 1 en tant qu'élément de support est orientée presque est-ouest. Mais en général l'indicateur 100 ne reste pas dans une orientation fixe et au contraire vibre en général légèrement (tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse) lorsqu'il est agencé de manière à posséder une haute sensibilité. Dans la forme de réalisation représentée, l'indicateur 100 est suspendu par un fil de faible rigidité fixé à un cadre fixe 4 de sorte que l'indicateur 100 peut tourner sous l'action d'une très faible force externe. Un pointeur P qui est distant d'une extrémité de la tige 1 de l'indicateur est fixé au cadre 4. On peut modifier ou changer la construction de l'indicateur 100 de différentes manières. Par exemple les corps magnétiques 2A et 2B peuvent être agencés avec des formes différentes, comme par exemple sous la forme d'un disque. A la place de l'aimant permanent, on peut utiliser, si on le désire, un conducteur comportant une bobine connectée à une source d'alimentation en courant continu. On peut utiliser un récipient en bois ou en matière plastique ayant par exemple une forme cylindrique, en tant qu'élément de fixation pour loger de façon fixe les corps des aimants 2A et 2B avec un faible interstice défini entre eux. En outre, tant que l'indicateur 100 peut tourner librement dans deux directions, l'agencement des moyens de support 5 peut être modifié sans aucune limitation. L'axe de rotation de l'indicateur 100 peut être décalé, de la distance L, par rapport au centre. Ci-après, on va décrire le fonctionnement de l'indicateur de perturbation terrestre 100 représenté sur les figures 1 et 2. Lorsqu'il est dans un état normal, l'indicateur 100 se place dans un état stabilisé presque est-ouest. La position de l'indicateur 100 dans cet état est déterminée par rapport à l'aiguille P. Lorsqu'un changement terrestre se produit, l'orientation de l'indicateur 100 varie. Par conséquent l'indicateur vibre (tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse) avec une amplitude très différente. En observant le déplacement de l'indicateur 100 par rapport à l'aiguille P, on peut détecter un changement terrestre. Ci-après, on va expliquer une autre forme de réalisation d'un appareil pour prédire des changements terrestres, qui utilise l'indicateur 100 de perturbation terrestre indiqué précédemment, en référence à la figure 3. Une aiguille magnétique 6 indiquant la direction du géomagnétisme est suspendue en son centre dans l'état horizontal par un fil 7. L'extrémité supérieure du fil 7 est fixé au centre de l'indicateur 100 de sorte que l'aiguille magnétique 6 ne tourne pas même si la tige 1 de l'indicateur tourne, et que l'aiguille magnétique 6 sert de point de référence P sur la figure 1 pour des mesures. La référence 8 désigne une plaque formant cadran angulaire de forme annulaire comportant des graduations sur 360 degrés sur toute la circonférence. En deux points opposés symétriques par rapport au centre, la plaque formant cadran 8 est fixée à deux extrémités de l'indicateur 100 par un fil 10, de manière à tourner conjointement avec l'indicateur 100, et ce sur le même angle de rotation que celui de l'indicateur 100. De cette manière, des moyens d'indication d'un angle de rotation sont formés par l'aiguille magnétique 6, le fil 7, la plaque en forme de cadran angulaire 8 et le fil 10, pour indiquer un déplacement de l'indicateur 100 par rapport à la position normale. L'appareil représenté sur la figure 3 fonctionne comme suit. Dans l'état normal, l'indicateur 100 s'oriente presque est-ouest. Dans cet état, l'aiguille magnétique 6 désigne le O de la graduation 9 sur la plaque formant cadran angulaire 8. Cependant une légère modification de l'angle de l'indicateur 100 apparaît lorsqu'une observation journalière est effectuée. Le changement peut être lu sous la forme de l'angle de déviation sur la plaque formant cadran angulaire 8. Une telle modification a commencé avant qu'un diastrophisme se produise. Lorsque le diastrophisme, l'indicateur 100 revient dans la position originale. C'est le phénomène de perturbation terrestre. Le tableau 1 donné ci-après représente un exemple de données observées. Ces données ont été collectées au moyen d'une observation effectuée pendant une période de 29 jours du 23 novembre au 21 décembre 1998 (y compris un jour férié pendant cette période) à Chofu City, Tokyo. L'observation a été faite chaque jour à environ 6h00 du matin. Tableau 1 Angle de Date déplacement Changement terrestre signalé 23/11 + 1,5 Tremblement de terre de magnitude 4 à Yamagata*l1 24/11 + 1,0 /11 - 0,2 26/11 + 0,6 27/11 + 2 à -0,5 Typhon 28/11 O0 29/11 + 1,3 Tremblement de terre de magnitude 4,5 à Tohoky*2 /11 + 1,0 01/12 0 02/12 0 03/12 + 1,0 04/12 + 1,0 Tremblement de terre à Ibaraki*3 /12 0 06/12 + 0,5 Tremblement de terre de magnitude 4 à Chiba*4 07/12 0 08/12 0 09/12 + 1,2 /12 + 1,8 Tremblement de terre à Kanto*5 11/12 0 _- 12/12 0 13/12 0 14/12 Non mesuré /12 0 16/12 0 17/12 0 18/12 0o 19/12 -2,0 Tremblement de terre de magnitude 4 à /1 Kanto*5 /12 0 21/12 0 *1: à environ 180 km de Chofu *2: à environ 200 km de Chofu *3: à environ 100 km de Chofu *4: à environ 50 km de Chofu *5: à environ 50 km de Chofu A partir des données indiquées précédemment, on note que le phénomène de perturbation terrestre est en liaison étroite avec des tremblements de terre. Environ % des tremblements de terre apparaissant dans un rayon de 300 km à partir de Tokyo peuvent être prédits. L'appareil de la figure 3 peut être équipé d'un agencement, dans lequel le déplacement de l'aiguille magnétique 6 par rapport à la plaque formant cadran angulaire 8, à savoir l'angle de rotation de l'indicateur 100, est automatiquement lu optiquement, mécaniquement ou électriquement pour la production d'un alarme, de sorte qu'il est possible de prédire une modification terrestre et de prendre des mesures rapides. Il est également possible de déduire les positions dans lesquelles des tremblements de terre apparaissent en plaçant un certain nombre d'appareils pour la prédiction de changements terrestres selon la présente invention en de nombreux emplacements sélectionnés et en traitant les données de manière statistique. La figure 4 représente une autre forme de réalisation dans laquelle l'appareil représenté sur la figure 3 est en outre équipé (a) de moyens d'enregistrement couplés aux moyens d'indication pour enregistrer continûment des déplacements de l'indicateur 100 et (b) d'un frein. Sur la figure 4, des composants similaires à ceux de la figure 3 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. Un fil 21 possédant un surplus de longueur relie une extrémité de l'indicateur 100 et l'aiguille P, tandis qu'un poids 22 est fixé à mi-distance. Dans le cas d'un changement terrestre de grande amplitude, tel que celui qui provoque une rotation de l'indicateur 100 sur un angle important, le poids 22 sert de frein pour réduire l'angle de rotation de l'indicateur 100. Cependant, dans le cas d'un changement terrestre de faible amplitude, l'effet de freinage est très faible. Par conséquent la sensibilité de l'appareil n'est pas affectée de façon nuisible. Le fait de prévoir le frein est également avantageux pour empêcher une rotation de l'indicateur 100 sur 180 . Les moyens d'enregistrement sont construits comme suit. Un verre fumé 23 est fixe à une extrémité de l'indicateur 100 (dans le cas représenté une partie d'extrémité de l'aimant permanent 2A) pour tourner conjointement avec ce dernier. Le verre fumé 23 comporte, comme représenté sur la figure 6, une fente 24 dont la largeur varie dans le sens de rotation. Sur un côté du verre fumé 23 est disposé un émetteur de lumière 25 servant à émettre un rayonnement infrarouge ou n'importe quelle autre lumière appropriée et, de l'autre côté, un récepteur de lumière ou un capteur 26. La quantité de lumière traversant la fente 24 varie conformément à l'angle de rotation de l'indicateur 100, de sorte qu'un signal de sortie électrique correspondant au déplacement de l'indicateur est obtenu à partir du récepteur de lumière 26. Le signal de sortie électrique délivré par le récepteur 26 est amplifié par un amplificateur 27 et est enregistré sur une feuille de papier d'enregistrement ou analogue à l'aide d'un enregistreur 28. Par conséquent, avec l'appareil représenté sur la figure 4, des changements terrestres peuvent être automatiquement mesurés d'une manière continue. Les figures 6 et 7 représentent une autre forme de réalisation d'un appareil de prédiction de changement terrestre conformément à l'invention. La référence 300 désigne un indicateur de perturbation terrestre comportant quatre corps magnétiques 2a à 2d. Le corps magnétique 2d est orienté sensiblement verticalement vers le bas, alors que les trois autres corps magnétiques 2a à 2c sont orientés radialement obliquement vers le haut et sous un angle e entre deux corps magnétiques quelconques parmi les trois autres corps magnétiques 2a à 2c, qui est supérieur à 90 lorsqu'on regarde verticalement (comme représenté sur la figure 7). Dans les formes de réalisation spécifiques représentées, les aimants permanents 2a à 2c sont disposés symétriquement par rapport à leur centre. En d'autres termes, les éléments 2a à 2c sont disposés en étant également espacés les uns des autres sur une génératrice d'un cône régulier inversé. L'aimant permanent 2d est disposé de telle sorte que la droite s'étendant entre ses pôles nord et sud N et S s'étend dans la direction verticale, est située au-dessous des aimants permanents 2a à 2c. Une extrémité du fil 5 est fixée au centre des bras de liaison (organe de fixation) 11), tandis que l'autre extrémité du fil 5 est fixée à un cadre fixe 4. Lorsque l'indicateur 300 est dans l'état suspendu et lorsque l'un des trois aimants (par exemple l'aimant 2a) est orienté vers le nord, l'indicateur 300 prend un état stationnaire. Dans cet état, les deux autres aimants 2b et 2c sont destinés à agir comme les aimants permanents 2A et 2B sur la figure 1. L'extrémité de l'aimant permanent 2a et le cadre 4 sont interconnectés par un fil 21 au milieu duquel est disposé un poids 22. Les références 25, 26 et 27 désignent, comme cela est représenté sur la figure 4, respectivement un verre fumé, une source de lumière, un récepteur de lumière et un amplificateur. La référence 28 désigne un enregistreur. Une aiguille de pointage 29 est fixée à la face inférieure de l'aimant permanent 2d de manière à désigner l'azimut de l'est (E), de l'ouest (W), du sud (S) ou du nord (N), sur une plaque azimutale 30 fixée à une plaque de fixation 31 fixée au cadre 4. L'appareil représenté sur la figure 6 possède une sensibilité inférieure à celle de l'appareil représenté sur la figure 4 et est utilisé avantageusement en combinaison avec l'appareil représenté sur la figure 4 de manière à prédire d'une façon plus précise l'apparition de changements terrestres. En outre l'appareil de la figure 6 permet de déterminer la direction approximative, vue à partir du point d'observation, dans laquelle un tremblement de terre se produit, lorsque l'appareil est installé en plusieurs emplacements. C'est-à-dire que, lorsqu'un changement terrestre se produit, l'indicateur 300 se déplace. Le déplacement est mesuré par les moyens indicateurs 24, 25 et 26 et est enregistré par l'enregistreur 28. Dans ce cas, l'aiguille de pointage 29 se déplace également. En prévoyant un détecteur approprié (non représenté) pour indiquer un déplacement bidimensionnel de l'aiguille de pointage 29 et en obtenant une information en différents emplacements, il est possible de prédire non seulement l'apparition d'un changement terrestre, mais également un emplacement auquel un tel changement se produit. On peut changer et modifier l'appareil de la figure 6 de différentes manières. L'angle e entre les deux aimants adjacents n'est pas nécessairement le même. De même la longueur et les caractéristiques magnétiques des quatre aimants 2a-2d peuvent être différentes les unes des autres. En outre on peut augmenter le nombre des aimants. L'orientation de l'aimant 2d n'est pas nécessairement l'orientation verticale vers le bas, mais peut être une orientation inclinée. La figure 8 représente un exemple d'enregistrements obtenus en utilisant l'appareil représenté sur la figure 4, tandis que les figures 9- 11 illustrent des exemples d'enregistrements obtenus en utilisant une combinaison des appareils représentés sur les figures 4 et 6. Sur les figures 9-11 les diagrammes supérieur et inférieur représentent les enregistrements effectués par les indicateurs respectifs 100 et 300 des figures 4 et 6. La mesure a été effectuée à Chofu. Les abscisses représentent le temps, tandis que les ordonnées représentent l'amplitude, c'est-à-dire le déplacement de l'indicateur. La figure 8 est un enregistrement pour une période s'étendant entre 4hOO de l'après-midi le 11 août et lhO0O du matin le 13 août 1998. Des tremblements de terre volcaniques se sont produits à Nagano (à environ 180 km de Chofu) à des instants repérés par A1 et A2. La figure 9 montre un enregistrement pour une période du 18 septembre 1998. Un tremblement de terre (M4,5) du type diastrophisme s'est produit à Nagano (à environ 180 km de Chofu) à environ 17h00 le 18 septembre 1998, ce qui est représenté par C. Ce tremblement de terre a une longue durée et est apparu cinq jours après l'apparition de la modification des données. La figure 10 représente un enregistrement pour une période du 15 septembre 1998. L'influence d'un typhon est superposée aux données du diastrophisme. Un tremblement du type diastrophisme est dpparu à l'instant D (environ 16h00) à Sendai à environ 300 km de Chofu. La figure 11 représente un enregistrement pour une période s'étendant entre les 22 et 23 septembre 1998. Un typhon est passé sur la mer du Japon. Un tremblement de terre s'est produit à Nagano à environ 180 km de Chofu à environ 22h30 le 22 septembre, ce qui est représenté par E. Les données enregistrées précédemment indiquent ce qui suit: (1) Un tremblement de terre de type volcanique apparaît vers la fin d'une forme d'onde en forme de dôme, avec une amplitude importante s'étendant sur 2 à 3 heures, avec plusieurs perturbations de formes d'ondes chaque jour. C'est pourquoi l'intervalle de temps pour prendre des dispositions et la plage temporelle dangereuse (fin de la forme d'onde en forme de dôme) peuvent être déduits et prédits de façon approximative. (2) Un enregistrement sur deux pistes au moyen de la combinaison de deux indicateurs 100 et 300 accroit la fiabilité. (3) Des tremblements de terre provoqués par le diastrophisme sont associés à une forme d'onde présentant un déplacement à forte variation, une longue durée s'étendant entre environ 2 et environ 6 jours, et des perturbations plus faibles de la forme d'onde lorsque le déplacement est important. Des tremblements de terre de ce type apparaissent également dans les quelques heures avant le début du retour du déplacement à l'état original ou après le retour du déplacement. (4) Bien que l'appareil réponde au passage de fronts atmosphériques et de typhons, les variations dues à de tels phénomènes sont faibles et la forme d'onde est spécifique et par conséquent peut être distingués de tremblements de terre. (5) Même lorsqu'un tremblement de terre se produit en même temps que le passage d'un front atmosphérique ou d'un typhon, la forme d'onde du tremblement de terre peut être différenciée étant donné ses caractéristiques spécifiques. On peut mettre en oeuvre l'invention sous d'autres formes spécifiques sans sortir du cadre de l'invention ou de caractéristiques essentielles de cette dernière. Par conséquent les présentes formes de réalisation doivent être considérées à tous égards comme illustratives et non limitatives. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la prédiction de changements terrestres, caractérisé en ce qu'il comporte: un indicateur (100) comportant un élément de fixation (1) formé d'un matériau amagnétique et une pluralité de corps magnétiques (2A, 2B; 2a, 2b, 2c, 2d) possédant chacun un pôle nord N et un pôle sud S et fixés fermement audit élément de fixation lesdites extrémités possédant la même polarité magnétique et étant situées en vis-à-vis de sorte qu'une force de répulsion magnétique est produite entre elles; et des moyens de support (5) servant à supporter, avec possibilité de rotation, ledit indicateur (100) de telle sorte que lesdits corps magnétiques (2A, 2B; 2a, 2b, 2c, 2d) s'orientent normalement dans une direction sensiblement constante. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens indicateurs (6, 8; 23-26) pour indiquer un déplacement desdits corps magnétiques (2A, 2B; 2a, 2b, 2c, 2d) par rapport à ladite direction constante. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'enregistrement (28) couplés auxdits moyens indicateurs (23-26) pour enregistrer continûment des déplacements desdits corps magnétiques (2A, 2B; 2a, 2b, 2c, 2d), indiqués par lesdits moyens indicateurs. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un fil flexible (21) possédant une première extrémité raccordée à une partie d'extrémité dudit indicateur, une seconde extrémité, et un poids (22) fixé à la partie intermédiaire dudit fil flexible (21), ladite seconde extrémité étant fixée de telle sorte que ledit poids (22) est suspendu audit fil flexible. 5. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits corps magnétiques (2A, 2B) sont au nombre de deux et que lesdits deux corps magnétiques sont alignés sensiblement linéairement lorsqu'on regarde verticalement. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits corps magnétiques (2a, 2b, 2c, 2d) sont présents au nombre de quatre, l'un (2d) desdits quatre corps magnétiques étant orienté sensiblement verticalement vers le bas alors que les trois autres corps magnétiques (2a, 2b, 2c) sont orientés obliquement radialement vers le haut, et l'angle entre deux corps magnétiques adjacents quelconques parmi lesdits trois autres corps magnétiques (2a, 2c, 2d) étant supérieur à 90 , lorsqu'on regarde verticalement.