7月22日和23日，泰勒·斯威夫特（Taylor Swift）在美国华盛顿州西雅图市的流明球场举办“时代巡回演唱会”（The Eras Tour），共有超过144,000名观众参加了这两场演出。现场人声鼎沸，热烈的气氛似乎让体育场都为之震动。观众尽情地在体育场内欢呼、跟唱、蹦跳，感受一波接一波的音乐律动穿过身体。
“时代巡回演唱会”海报（图片来源：流明球场）
尽管场内沉浸的观众们并不在乎，但这若有若无的小小震动却引起了场外地震学家的注意。在美国太平洋西北地震台网（PNSN）的脸书（Facebook）讨论组上，小组成员托马斯·施兰茨（Thomas Schrantz）发现，位于流明球场西侧的一座地震监测站检测到了一些不同寻常的信号。该讨论组的管理员之一、美国西华盛顿大学（Western Washington University）地质学系副教授——杰基·卡普兰-奥尔巴赫（Jackie Caplan-Auerbach）得知此事，立刻开始分析数据。
杰基发现，在这两天演唱会的相应时段里，监测站的确检测到了往日未曾出现过的奇特波形。而且，两次信号的形状惊人相似，甚至能近乎完美地重叠在一起。唯一的区别在于，两次信号出现的时间不同，7月23日晚的“地震波”似乎比前一天迟到了26.4分钟。原来，泰勒7月23日晚登台的时间推迟了半个小时，一切都变得合理起来。
上图：7月22日和23日地震监测站检测到的波形；下图：两日信号重叠后的图片。红线指示体育场开门的时间，绿线指示理论上的活动开始时间（图片来源：PNSN）
杰基建了一个在线文档，向网友征集两场演唱会上每首歌具体的演唱时间，方便她将地震仪记录到的信号与泰勒演唱的歌曲一一对应。托马斯也下载了原始数据，用软件将这首歌产生的地震波转换为音频文件，得到了“可能是有史以来最糟糕的盗版演唱会录音”。
由于地震仪只记录下了频率相对较低（低于5赫兹）的波，低于人类的听觉范围（20～20,000赫兹），因此，直接播放这样的音频文件，很可能什么也听不见。不过，只要将音频文件倍速播放，就能感受一场别样的“盗版演唱会”了。小编尝试了一下，这首“歌”听上去乱糟糟的，像是在高速公路上开着车窗的风声。
强强对决
地震仪检测的是地面运动的加速度，科学家通过计算可以将加速度的大小转换为震级。在泰勒演唱会带来的这两场“霉震”（Swift Quake）中，地震仪最大记录到了约0.011米/平方秒的地面加速度，约合里氏震级2.3级。事实上，这已经不是流明球场旁的PNSN地震监测站第一次检测到这种级别的震动了。
2011年1月8日，地震仪捕捉到了一场约合里氏震级2.0级的局部“地震”。那是美国西雅图海鹰队（Seattle Seahawks）对阵新奥尔良圣徒队（New Orleans Saints）的一场橄榄球比赛。在最焦灼的决胜时刻，外号“野兽模式”的跑卫——马肖恩·林奇（Marshawn Lynch）冲出了67码，9次突破对手的阻挡并最终触地得分，帮助海鹰队以41-36获得胜利。作为主场球迷的海鹰队粉丝一次次用震耳欲聋的吼叫和跺脚表达激动之情，引起了地面震动，被媒体誉为“兽震”（Beast Quake）。
地震仪记录到的“兽震”和“霉震”数据（图片来源：@Jackie Caplan-Auerbach via X）
“霉震”与“兽震”的区别在于，“兽震”仅存在于比赛末尾的数十秒，而“霉震”在演唱会的两天内累计持续了近10小时。另外，虽然从震级数值看来，“霉震”只比“兽震”高0.3，但由于里氏震级是利用对数计算的，因此，泰勒演唱会造成的地面震动程度是海鹰队粉丝的两倍多。毫无疑问，泰勒和她的霉粉们打败了海鹰队的球迷。
不过，考虑到“兽震”仅由海鹰队球迷引发，而引起“霉震”的因素除了霉粉还可能包括现场的音响设备，因此，这样的比较对海鹰队球迷而言并不公平。毕竟这可是曾在2013年创下吉尼斯世界纪录中最大观众欢呼声（137.6分贝）的海鹰队啊！（该记录已于2014年被堪萨斯城酋长队以142.2分贝打破）
“地震”来源之谜
至于引起“霉震”的主要原因究竟是音响系统还是观众们的尽情舞动，杰基目前并没能给出一个肯定的答复。她更倾向于音响系统，因为两晚的“地震”信号实在过于相似，而观众产生的信号往往很混乱。（看过宅男疯狂应援场面的小编对此深表怀疑）
其实，曾有不少科学家研究过这个问题，但说法不一。
2008年，两名科学家研究了两场林间空地电音节（Glade Festival）造成的地面震动信号，并认为这些功率高达26千瓦的音响系统自身的震动才是罪魁祸首。首先，通过比较演出现场附近两个不同地震监测站记录到的信号，他们算出这种“地震波”的传播速度约为800米/秒，远远超过了声波在空气中的传播速度（340米/秒）。因此，不可能是音乐声在传播过程中与浅层地表共振产生的震动。
其次，电音节上演奏的乐曲，速度基本在120～180拍/分，正好对应于地震仪检测到的主要频率，即2～3赫兹。同时，地震仪记录到的信号变化也能对应上DJ在两首歌间切换时的节奏调整。最决定性的证据，可能是这些“地震”信号在音乐节结束时和午夜时分会突然减弱，而这也正是音乐节上功率最大的扬声器停止播放的时刻。
另一位地震学家——保罗·丹顿（Paul Denton）并不认同这一点。他认为，是观众有节奏的舞动带来了地面震动。保罗研究了疯狂乐队（Madness）2011年在雷丁音乐节（Reeding Festival）上的演出，这是一支斯卡风格的乐队，节奏明快，不少观众会随着音乐舞动。
他发现，这首歌的不同段落正好对应于“地震波”的不同信号变化。例如，歌曲开始时，观众都在平静地听歌，地震仪检测到的信号也非常微弱；一旦进入副歌，观众都开始热情地舞蹈，地震仪上便显示出了明显更强的信号；随着歌曲进行，观众渐渐体力不支，每次副歌时地震仪记录到的信号也越来越弱；直到歌曲尾声，信号才又稍稍变强了一些。
演唱时两台地震仪记录到的信号（图片来源：原论文）
这首歌的节奏是125拍/分（对应频率2.08赫兹），地震仪分别在2.08赫兹和4.16赫兹处检测到了明显的峰值。保罗认为，这是因为观众们使用两只脚跳舞，一只脚在强拍时击打地面，而另一只脚则在弱拍时轻轻敲击。
如果按照4万个平均体重70千克的成年人每秒跳跃2次、跳高10厘米计算，这场演出中观众跳舞向地面输入的功率大约是5兆瓦。作为对比，现代摇滚音乐会上音响系统的典型输入功率也不过5万瓦。人群跳舞产生的能量远远大于音响系统能提供的能量，因此，保罗认为，地震仪记录到的更可能是人群造成的震动。
日常生活中的“地震学家”
虽然泰勒演唱会造成了2.3级局部“地震”，但通常而言，人们并不能感觉到2.5级以下的地震。这些地震每年会发生数百万次，只会被地震仪记录下来。
地震仪不仅能记录地震，还常被用于追踪各种能导致地面震动的事件。除了汽车、地铁、风这些日常生活中常见的因素外，PNSN在博客上列举了一系列他们记录到的奇异事件，包括山体滑坡、雪崩、洪水、流星，甚至还有天然气爆炸和火箭零部件重返大气层时产生的音爆。
如果你也想当一名日常生活中的地震学家，记录演唱会等活动时的地面震动，其实并不一定需要拥有像地震仪这样精密的仪器，你只需要一台有运动传感器的手机就够了。PNSN脸书讨论组的另一位成员、美国国家气象局的辛迪·普雷勒（Cindi Preller）就曾用手机APP这样做过，你也不妨试一试。
巧合的是，泰勒·斯威夫特本人也是一位“地质学家”。就在这两场演唱会前的7月21日，美国华盛顿州自然资源部（DNR）正式授予了她“荣誉地质学家”称号，理由竟是泰勒的“时代”巡回演唱加强了人们对地质“时代”的认识。
DNR授予泰勒的“荣誉地质学家”证书（图片来源：DNR）
《参考链接》
[1]https://www.seattletimes.com/seattle-news/science/taylor-swift-sang-shake-it-off-in-seattle-and-a-seismometer-felt-it/
[2]https://www.facebook.com/groups/thePNSN/permalink/6704040552992436/
[3]https://www.lumenfield.com/multi-day-events/taylor-swift-2023
[4]https://www.facebook.com/groups/thePNSN
[5]https://www.nytimes.com/2023/07/28/arts/music/taylor-swift-earthquake-seattle-.html
[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Beast_Quake
[7]https://www.pnsn.org/blog/2011/12/31/one-year-ago-seattle-seahawks-12th-man-earthquake
[8]https://twitter.com/geophysichick/status/1684371877568090113
[9]https://www.guinnessworldrecords.com/news/2015/8/60-record-breaking-moments-when-seattle-seahawks-fans-created-an-earthquake-393205
[10]https://pubs.geoscienceworld.org/ssa/srl/article-abstract/79/4/546/143430/Seismic-Raves-Tremor-Observations-from-an
[11]https://pnsn.org/earthquakes/exotic-events
[12]https://www.mtu.edu/geo/community/seismology/learn/earthquake-measure/magnitude/
[13]https://twitter.com/waDNR/status/1682401658867949568
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来源：环球科学
原标题：泰勒·斯威夫特的演唱会，引发了两场“地震”
编辑：阿泊
