比薩斜塔位於(yu) 意大利托斯卡納省比薩城北麵，是比薩大教堂的一座獨立式鍾樓，塔高54.45米，傾(qing) 斜角度約為(wei) 3.99度，始建於(yu) 1173 年，至今已有800多年的曆史，是意大利知名景點。

　　相傳(chuan) 1590年，偉(wei) 大的意大利科學家伽利略曾在比薩斜塔的頂層做過自由落體(ti) 運動的實驗，從(cong) 此，人們(men) 同時記住了伽利略和壯觀且斜而不倒的比薩斜塔。

　　比薩斜塔為(wei) 什麽(me) 會(hui) 傾(qing) 斜？

　　比薩斜塔的傾(qing) 斜是建築師為(wei) 追求個(ge) 性而特意設計的嗎？還是建造過程中無法預料的問題導致的呢？這些問題曾一度引起相關(guan) 專(zhuan) 家的熱議，到了20世紀，隨著科技的發展，對比薩斜塔的測量越來越精確、對地基土層的勘測設備越來越先進，最終這個(ge) 問題的答案才浮出水麵。比薩斜塔在最初的設計中實際上是一幢垂直建築，但是在建造初期就偏離了正確位置。

　　究其原因，是因為(wei) 它地基下土層的特殊性造成的。比薩斜塔下有好幾層不同材質的土層，各種軟質土層的沉澱物和非常軟的粘土相間而成，在約一米深的地方則是地下水層。而地基上的鍾樓塔身又重又高，加上地基僅(jin) 3米深，因此造成了塔身的不均衡下沉，比薩斜塔在建造過程中曾一度停工，直到170多年後，人們(men) 又繼續施工。為(wei) 防止傾(qing) 斜，設計師曾設法將塔的重心轉移，但由於(yu) 塔身底部三層傾(qing) 斜已成事實，所以塔在建成後形成了現在的特殊風格。

　　揭開“比薩斜塔”斜而不倒之謎

　　比薩斜塔所在地區自1280年以來發生過至少4次強烈地震，但它仍屹立不倒，這個(ge) 謎團一直困擾著無數專(zhuan) 家。2018年，羅馬第三大學建築學教授努提與(yu) 16名英國和意大利工程學、地震學專(zhuan) 家組成的研究團隊，給出了答案。

　　他們(men) 從(cong) 地震學、地質工藝學及比薩斜塔結構等方麵進行分析，認為(wei) 這是斜塔結構、高度和堅硬建築材料和塔下鬆軟土壤相互配合的結果。一般來說，當地震發生時，建築物本身的共振頻率與(yu) 地震頻率相近時，就會(hui) 引發共振效應，增加建築物受搖晃程度。但比薩斜塔底下的泥土較為(wei) 鬆軟，而塔的建築結構本身相對堅硬，兩(liang) 者配合下產(chan) 生了“動態土壤——結構互動”(DSSI)現象，改變了斜塔本身的共振頻率，使它不會(hui) 在地震發生時產(chan) 生共振，從(cong) 而減低搖晃的劇烈程度，致使比薩斜塔能夠在經曆數次強烈地震後依然安然無恙。

　　可以說，比薩斜塔地基下方的土壤既是風險又是功臣，正是迫使塔傾(qing) 斜的土壤幫助了斜塔在地震中幸存下來。

　　“比薩斜塔”最新動態

　　比薩斜塔1990年因塔身傾(qing) 斜4.5米麵臨(lin) 倒塌，從(cong) 而停止接待遊客。為(wei) 此當地成立了負責修複工程的監督小組，該小組自1993至2001年，通過填埋重物、挖掘傾(qing) 斜對側(ce) 土壤的方式，將比薩斜塔“扶正”了約40厘米。直至2018年，比薩斜塔已經被拉直約44厘米，目前監測小組專(zhuan) 家證實，比薩斜塔現處於(yu) “健康狀態”，以目前的狀態，塔變直還需要大概4000年左右。

　　本作品為(wei) “科普中國-科學原理一點通”原創，轉載時務請注明出處。

　　作者： 吳聯芳

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