Näin rakennukset taistelevat maanjäristyksiä vastaan! Kaikki nesteytymisestä heiluriväsyttimiin selitettynä [Miraikan]
Täällä kirjoittaa tiedevalmentaja Ken Kuwako. Joka päivä on uusi koe.
Mitä tapahtuisi, jos juuri nyt iskeytyisi suuri maanjäristys? Kestäisivätkö kotisi tai työpaikkasi rakennukset? Japanissa rakennuksiin on kehitetty monia kekseliäitä ratkaisuja, joiden tarkoituksena on suojata ihmisiä maanjäristysten voimakkaalta tärinältä. Vierailin hiljattain Miraikanissa, Japanin kansallisessa tiedemuseossa, jossa näin kiehtovan näyttelyn maanjäristyksiä kestävistä rakennuksista. Tässä jutussa tutustutaan siihen, miten nämä rakenteet toimivat.
Kun maa muuttuu kuin nesteeksi – nesteytymisilmiön arvoitus
Kun hiekasta koostuvaa maata tärisytetään, hiekanjyvät alkavat liikkua erilleen toisistaan. Maa käyttäytyy hetkeksi aivan kuin neste, ja sen päällä olevat esineet alkavat vajota hitaasti alaspäin. Tätä kutsutaan nesteytymisilmiöksi.
Ilmiö esiintyy erityisen helposti täyttömailla ja kosteilla hiekkamailla maanjäristyksen aikana. Tällöin rakennukset voivat kallistua tai painua maahan.
Näyttelyssä oli hauska yksityiskohta: kokeeseen oli kiinnitetty naru, jonka avulla hiekan sai nopeasti palautettua alkuperäiseen tilaansa seuraavaa kävijää varten. Katso video alta.
Seisminen eristys – rakennus irti maasta
Seuraavaksi näyttely esitteli kolme eri tapaa suojata rakennuksia maanjäristyksiltä. Ensimmäinen niistä on seisminen eristys.
Ajatuksena on sijoittaa rakennuksen perustusten ja maan väliin erityisiä kumikerroksia tai muita joustavia materiaaleja. Näin rakennus ei seuraa maan liikkeitä suoraan, vaikka maa tärisisi rajusti.
Näyttelyssä rakennuksen alle asetettiin pingispalloja. Kun alustaa ravisteltiin, rakennus heilui vain hyvin vähän. Oikeissa rakennuksissa pingispallojen tehtävää hoitavat erityiset seismiset eristyskumit.
Maajäristyksen kestämistä rakenteiden voimalla
Toinen menetelmä on maanjäristyskestävä rakenne. Tässä lähestymistapa on täysin päinvastainen: rakennus ottaa tärinän vastaan, mutta on rakennettu niin vahvaksi, ettei se romahda.
Tähän on kaksi pääperiaatetta. Ensimmäinen on jäykkä rakenne, jossa rakennus tehdään mahdollisimman tukevaksi, jotta se liikkuu mahdollisimman vähän. Toinen on joustava rakenne, jossa rakennus saa taipua hieman esimerkiksi bambun tavoin ja siten hajottaa tärinän voimaa.
Molemmissa ratkaisuissa käytetään vinotukia tai muita vinoja rakenteita, jotka auttavat rakennusta kestämään sivusuuntaista heilumista.
Tärinän vaimentaminen kuin jarrulla
Kolmas tekniikka on tärinänvaimennus. Tarkoituksena ei ole estää rakennuksen liikettä kokonaan, vaan pienentää sitä tehokkaasti – aivan kuin rakennukseen olisi asennettu näkymätön jarru.
Yksi tunnetuimmista ratkaisuista on Shimizu Corporationin kehittämä Sloshing Damper.
Pilvenpiirtäjän yläosiin sijoitetaan suuri vesisäiliö. Kun rakennus alkaa heilua, säiliössä oleva vesi liikkuu vastakkaiseen suuntaan. Tämä vastaliike vaimentaa rakennuksen liikettä ja pienentää sen heilahtelua. Samaa periaatetta voidaan hyödyntää myös suurilla heiluripainoilla.
Sanat ”seisminen eristys”, ”maanjäristyskestävä rakenne” ja ”tärinänvaimennus” tulevat usein vastaan uutisissa. Nyt niiden erot ovat ehkä hieman selkeämmät: ensimmäinen estää tärinän siirtymisen rakennukseen, toinen tekee rakennuksesta riittävän vahvan kestämään tärinän ja kolmas vähentää tärinää aktiivisesti.
Seuraavan kerran kaupungilla liikkuessasi kannattaa vilkaista rakennuksia hieman tarkemmin. Niiden ulkokuoren sisällä saattaa piillä juuri tällaisia kekseliäitä ratkaisuja.
Yhteydenotot ja yhteistyö
Tiede kuuluu kaikille! Sivustolta löydät runsaasti hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita sekä helposti ymmärrettäviä selityksiä niiden taustalla olevista ilmiöistä. Käy rohkeasti tutkimassa lisää!
・Tiedeaiheisista artikkeleista on julkaistu myös kirja. Lisätietoja täältä.
・Lisätietoja sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löytyy täältä.
・Kirjoitus-, luento-, tiedetyöpaja-, TV-asiantuntija- ja muut yhteistyöpyynnöt löytyvät täältä.
・Uusimmat artikkelit ja päivitykset löytyvät myös X:stä!
Science Idea Channel julkaisee jatkuvasti uusia tiedekokeiden videoita!
７月のイチオシ実験！
夏でプシュッと爽やか実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
-
時速２００ｋｍで走るランボルギーニが、長さ１２ｍのテーブルクロスを一瞬で引き抜く——そんな常識破りの実験が、ふたたびテレビの世界で大きな話題になりました。しかも今回は「視聴者が選ぶワクワク実験ランキング」で、なんと堂々の第１位を獲得したのです。Tverでまだ見ることができるのでぜひご覧ください。
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- ７月16日発売 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
- Näin rakennukset taistelevat maanjäristyksiä vastaan! Kaikki nesteytymisestä heiluriväsyttimiin selitettynä [Miraikan]
- Näe näkymätön sähkö! Kelan salaperäinen vaihe-ero
- Lyöntien määrä ja vahinko eivät ole sama asia! Becquerelit ja sievertit nyrkkeilyn kautta
- Kaada vettä ja kuutio ilmestyy tyhjästä！ CMY-vesilaatikon värien vähennyslaskun ihme
- Laite, joka näyttää äänen silmillesi — Styroksipalat leijuvat ilmassa Kundtin putkessa
- Kytkin poikki, mutta se ei pysähdy！Kelan sähkövärähtelyn salaisuus paljastuu sensorilla (EasySense V-Hub)
- Pyörrevirrat ampaisevat metallirenkaita ilmaan — sähkömagneettisen induktion ihme Tsukuban Expo-keskuksessa
- Kokeellinen havainto: Epäröikö sähkövirta oikeasti? Kelan 0,0005 sekunnin tarina
- Kaaoksesta kauneuteen — 15 heilurin salaisuus kahden minuutin tanssissa
