Древние пирамиды в Гизе — одно из самых узнаваемых архитектурных достижений человечества. Сама Великая пирамида была завершена 4600–4450 лет назад, но до сих пор сохранилась почти целиком, несмотря на тысячелетия под палящим солнцем пустыни и несколько крупных землетрясений. Толчки 1847 и 1992 годов имели магнитуду 6,8 и 5,8 соответственно, а сколько подобных событий пришлось на эпохи до появления точных измерений — можно только догадываться.
Великая пирамида построена более 4500 лет назад и пережила несколько крупных землетрясений. Источник изображения — popsci.com
Так как же знаменитое сооружение дожило до наших дней? Этим вопросом не первый год задаются сейсмологи — в том числе Асем Салама из египетского Национального исследовательского института астрономии и геофизики.
«Пирамида особенно интересна тем, что сочетает монументальную архитектуру с удивительной конструктивной устойчивостью на протяжении тысячелетий, — поясняет Салама. — Наша работа была призвана дать количественные оценки, которые частично объясняют эту стойкость».
Салама и его коллеги считают, что теперь у них есть ответ. Проведя масштабные исследования и записав фоновые вибрации на месте, они пришли к выводу, что египтяне веками совершенствовали приёмы сейсмоустойчивого строительства. Доказательства изложены в исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports.
«Древнеегипетские строители обладали удивительно долгой традицией экспериментов и постоянного совершенствования. Многие ранние попытки заканчивались неудачей, но зодчие тщательно учились на каждой из них, оттачивая методы ради более устойчивых и эффективных решений», — объясняет он.
Схема внутреннего устройства Великой пирамиды. Источник изображения — popsci.com
Полезные вибрации
Салама напоминает об исторической эволюции египетских пирамид: она началась со сравнительно простых мастаб где-то до 3100 года до н. э., затем появились ступенчатые формы вроде пирамиды Джосера в Саккаре (около 2650 года до н. э.). Более поздние экспериментальные варианты, такие как Ломаная пирамида в Дахшуре (примерно 2500 год до н. э.), а также несколько обрушившихся построек показывают, что удачным был далеко не каждый проект.
«Эти примеры показывают, как строители методом проб и ошибок постепенно нащупывали идеальные углы наклона граней», — говорит Салама.
Ко времени возведения Великой пирамиды египетские архитекторы в основном отработали технологии строительства колоссальных монументов, прославлявших царские династии. Чтобы лучше оценить прочность сооружения, команда Саламы измерила вибрации в 37 точках в самой пирамиде и вокруг неё — включая окружающие слои грунта, строительные блоки и внутренние камеры.
Выяснилось, что подавляющее большинство вибраций (76%) внутри пирамиды приходится на диапазон 2,0–2,6 Гц — а значит, механические нагрузки распределяются по конструкции равномерно. При этом близлежащий грунт колебался на частоте около 0,6 Гц. По мнению исследователей, столь большая разница частот, вероятно, помогает пирамиде во время землетрясений, ограничивая усиление колебаний между грунтом и самим сооружением. Дополнительный плюс — пирамида стоит на известняке, что снижает риск сейсмических повреждений.
Более того, сооружение впечатляюще устойчиво к возможному подземному усилению сейсмической активности. Подземная камера Великой пирамиды вырублена в скальном основании и не демонстрирует усиленных частот. Обычно показатели растут с высотой, достигая максимума в Камере царя. При этом коэффициент усиления в разгрузочных камерах оказался ниже, чем в расположенной под ними Камере царя. Это позволяет предположить, что верхние разгрузочные камеры служили своеобразной защитой от разрушений.
Стойкость и замысел
Но то, что Великая пирамида прекрасно приспособлена к сейсмическим нагрузкам, ещё не означает, что её создатели задумывали это специально.
«С научной точки зрения важно отличать наблюдаемую стойкость от намеренного сейсмического проектирования в современном смысле, — предостерегает Салама. — Хотя сооружения обладают характеристиками, свойственными отличной сейсмостойкости, доказать, что у строителей была формализованная теория сейсмостойкого строительства, сложно».
Скорее всего, устойчивость Великой пирамиды к землетрясениям стала побочным следствием множества других осознанных инженерных решений. Но это ничуть не умаляет достижений строителей — многие из них другие культуры смогли повторить лишь спустя тысячелетия.
«Лично я считаю это набором крайне эффективных практик, которые оттачивались поколениями, неизменно улучшая характеристики, баланс и долговечность сооружений, — добавляет Салама. — Чем древние египтяне бесспорно обладали, так это исключительной инженерной интуицией и традицией непрерывного совершенствования, породившей на редкость стойкие монументы».
