Seriál Rozechvělá příroda, díl 5.: Pár poznámek k domácímu seismometru

Protože snímáme elastické vlny, které se šíří zemským tělesem, musíme především zajistit co nejlepší kontakt snímací aparatury s podkladem. V praxi to tedy znamená, že pro dobré pozorovací podmínky si musíme předem připravit místo pro umístění snímače. Ve většině případů to bude někde venku. Hledáme co nejpevnější podklad, v ideálním případě skálu, která vystupuje na povrch nebo je umístěna relativně mělce pod zemí – to abychom nemuseli absolvovat hornické učiliště :-). Také musíme zajistit dostatečně velkou rovnou plochu na tomto podkladu, abychom měli kam snímač dát. Mnohdy bude tudíž třeba vhodným způsobem prostor zarovnat, ať už opracováním nebo vytvořením betonového soklíku.

Jako další krok musíme vymyslet vhodné upevnění snímací části naší aparatury k podkladu, a to v případě, že umístění je na místě, kolem kterého se budou běžně pohybovat lidé či zvířata. Ve většině případů pak také ochranu před deštěm, sněžením a větrem.

Druhá „úloha tohoto bodu" pak spočívá v pevném umístění vlastního snímače v krabičce, která bude elektroniku chránit před vlivy prostředí. To znamená, že krabička by měla být nejlépe celokovová, s utěsněným víkem a kabelovou průchodkou pro venkovní použití, v krabičce pak musí být snímač upevněn napevno, bez použití jakýchkoli pružných spojovacích prvků. Tak aby chvění podkladu se plynule přeneslo na krabičku a z ní přímo na snímač. Přesně takto pak jsou realizovány i snímače na profesionálních stanicích.

Dalším problémem, se kterým musíme počítat, je zašumění signálu. Výsledný šum, který se projeví v našich záznamech, bude totiž složen ze dvou hlavních složek. První je vlastní šum čidla. Ten je u některých snímačů uveden přímo v technické dokumentaci, ale u většiny na našem trhu dostupných součástek tento údaj nenajdete přímo či vůbec ne. Takže bude nutno najít místo s minimem vibrací a vlastní šum zjistit.

Druhá složka šumu je pak šum přímo v přicházejícím signálu, Ten je vytvářen vlastnostmi prostředí, kterým se signál šíří a dále parazitními signály v něm. V případě seismických vln pak hlavně vibracemi od dopravy, běžících velkých strojů v průmyslových závodech a důlní činností. Tento šum se odstraňuje pomocí vhodné filtrace. Tou nejjednodušší je klouzavý průměr, přes simulaci pásmové propusti. I pak se ale setkáme se situací, kdy užitečný surový signál bude v šumu schován a až dodatečné zpracování, zpravidla na principu různých frekvenčních analýz, nám ukáže jev samotný. Vzpomeňme při této příležitosti na v minulých dílech uváděný Čeljabinský meteorit.

Pro tento případ se musíme vybavit dodatečným softwarovým vybavením, které bude umět takové filtry vytvořit. Pokud naše data budou v profesionálním formátu miniSEED, pak nemusíme nic hledat a rovnou použijeme také v minulosti zmíněný SeisGram2K. Nechci ale nějak někoho podceňovat, když řeknu, že amatér asi tento formát nepoužije. On je totiž dosti komplikovaný, nese spoustu informací pro laické pozorování nepotřebných a tak si asi nikdo nebude zbytečně přidělávat práci tím, že v jinak relativně jednoduché uživatelské aplikaci pro sběr dat z jednoduchého snímače bude složitě vytvářet datový výstup jen pro to, aby dostal výsledek pro další zpracování do konkrétního specializovaného balíku.

Co tedy máme k dispozici? Zde je prostor pro individuální volbu uživatele, prostě potřebujeme program, který nám umožní zobrazit jednoduchá data a případně nadefinovat nějaké matematické zpracování. Začít můžeme třeba „Calkem“ z balíku LibreOffice ( movitější a standardu nedbalí :-) pak zvolí v podstatě totéž pod názvem Excel od Microsoftu), přes další tzv. „spreedsheet“ programy až po zcela univerzální balíky na libovolné práce s daty. A to je pro nás ta nejlepší volba, protože takový balík nám zaručí, že budeme moci s daty dělat v podstatě cokoli, co bude třeba.

A co tedy má chudák uživatel hledat? No tak akademici či zaměstnanci velkých firem bezpochyby zvolí komerční MatLab. Ten je ale pro většinu normálních uživatelů nedostupný pro svou vysokou cenu. Jo, špičkový produkt zpravidla něco stojí. Ale většina běžných uživatelů by potřebovala hlavně něco, co nebude stát „majlant“ a bude to stále dost umět. Počkat - tak to jako chce někdo tvrdit, že existuje nějaká rozumná alternativa k MatLabu? Světe, div se! EXISTUJE! Pro nekomerční užití zcela zdarma a velmi kvalitní, léty prověřené hned dvě. Obě dnes zvládají bez problémů většinu kódu napsaného pro MatLab a samy nabízejí dostatečný potenciál i komfort pro seriózní práci, Je v podstatě jedno, co si uživatel zvolí. Jedna se jmenuje Octave, získat ji lze zde a tvrdí se o ní, že je to “Open source“ a free MatLab. V minulosti tomu tak bylo, dnes si osobně myslím, že druhý produkt je na tom stejně, ostatně již název to evokuje – SciLab. A výhodou pro nás je, že základní typy filtrů tam jsou již předprogramovány, takže se dají rovnou použít. Samozřejmě si kód můžeme libovolně upravit pro své potřeby či si rovnou napsat vlastní řešení z čisté vody, jak je uživateli libo.

Tyto produkty mají na internetu spoustu diskuzních skupin kde lze nalézt odpovědi na různé problémy, lze stáhnout manuály (základní dokonce i v češtině) a také tam najdeme knihovny s hotovými kódy na ledacos. Jde zkrátka o hodně dobré projekty a velmi užitečné nejen pro amatérského lovce „zemětřasů“.

Na závěr jen podotýkám, že pro účely tohoto seriálu zde nebyly záměrně rozebírány složitější technické či matematické aspekty. Laskavý čtenář se může na podrobnější problematiku zaměřit sám, nebo využít možnosti konzultace pomocí e-mailu či přímo - až to situacr dovolí,sjedn at si osobní návštěvu a pobavit se osobně. Takto se lze dobrat věcí nejrychleji. A příště už konečně slíbený další přístroj. Tedy alespoň jeho hrubé obrysy, neboť tam je spousta možností, jak to finálně uchopit. Také nás ještě budou čekat „špeky" z pozorování a případně zase plošná reakce na dotazy k předchozím dílům. Tak v pondělí u metorologie a ve čtvrtek u seismiky zase na shledanou.