Сейсмоустойчивость пирамиды Хеопса объяснили ее внутренними пустотами

Пирамиду Хеопса, или Хуфу, построили в северо-западной части плато Гиза в период Древнего царства, около 4600 лет назад. Несмотря на древность, это монументальное сооружение на удивление хорошо сохранилось, в отличие от многих других египетских пирамид, некоторые из которых напоминают груду щебня.
 
Хотя с течением времени пирамида Хеопса утратила облицовку и верхушку, основная структура примерно из 2,3 миллиона гранитных и известняковых блоков общим весом около шести миллионов тонн осталась неизменной. Это особенно поразительно, если учесть, что даже в Новое время район в радиусе 80 километров от Великой пирамиды Гизы неоднократно подвергался сильным землетрясениям, которые тем не менее не нанесли ей серьезного ущерба. Так, в 1847 году регион потрясло землетрясение магнитудой 6,8. В 1992-м в Гизе произошло землетрясение магнитудой 5,8.
 
Ученые давно пытаются понять, с чем связана такая долговечность и сейсмоустойчивость пирамиды Хеопса. Хотя вес приземистой и массивной пирамиды сосредоточен у земли и распределен по основанию, само по себе это не делает ее неуязвимой для землетрясений или разрушительного воздействия времени.
 
Авторы нового исследования, результаты которого опубликованы в журнале Scientific Reports, пришли к выводу, что прочность пирамиды объясняется сразу несколькими особенностями ее конструкции, в том числе наличием внутренних полых помещений.
 
Чтобы определить, как пирамида вибрирует в ответ на колебания окружающей среды, команда исследователей разместила 37 портативных датчиков вибрации в разных местах внутри и снаружи. Датчики поставили на внешних каменных блоках и на грунте возле пирамиды, в погребальных камерах фараона и его жены, во внутренних проходах и туннелях, а также в так называемых разгрузочных камерах.
 
Это пустые помещения, расположенные вертикально одно над другим выше погребальной камеры Хуфу. Считается, что эти пустоты предназначены для распределения давления внутри пирамиды, чтобы ослабить его в районе погребальной камеры фараона.
 
Датчики измеряли вибрации от отдаленного транспорта, ветра, океанских волн и слабых сейсмических толчков, постоянно проходящих по земной коре. В земле вокруг пирамиды эти источники в совокупности создавали постоянные фоновые колебания с частотой около 0,6 герца. Однако в большинстве мест внутри пирамиды частота вибрации стабильно составляла приблизительно 2,0-2,6 герца.
 
Это несоответствие между частотой колебаний окружающего грунта и частотой колебаний самой пирамиды может быть одной из причин того, почему землетрясения причинили ей так мало вреда. Поскольку грунт и сооружение колеблются в разном частотном диапазоне, это затрудняет передачу сейсмической энергии во время землетрясения и предотвращает усиление резонанса, который разрушает здания. Разница в частотных диапазонах — ключевой механизм защиты конструкций во время сейсмической активности, пояснили исследователи.
 
В то же время, хотя частота вибрации по всей пирамиде была в основном равномерной, постепенно возрастая с высотой, ученые обнаружили одно важное исключение — разгрузочные камеры. Они начинаются на высоте почти 50 метров от основания пирамиды и поднимаются с этой отметки на 10 метров вверх. Датчики показали, что внутри разгрузочных камер частота вибрации резко снижается.
 
Это согласуется с предположением о том, что конструкция таких полых помещений уменьшает нагрузку на погребальную камеру фараона. Но не только: эти пустоты внутри пирамиды активно обеспечивают ее устойчивость перед лицом землетрясений, заключили ученые.