Seismologie
De la Wikipedia, enciclopedia liberă
[modifică] Producerea undelor seismice
Cand are loc o fisura sau deplasare brusca in scoarta pamantului, energia radiaza in exterior sub forma unor unde seismice, la fel cum energia formata prin miscarea unei suprafete de apa radiaza sub forma unui val. In fiecare cutremur, exista mai multe tipuri de unde seismice.
Undele interioare se deplaseaza in partea interioara a pamantului, iar undele superficiale se deplaseaza la suprafata acestuia. Undele superficiale – uneori denumite unde lungi sau mai simplu, unde L – sunt responsabile pentru cele mai multe pagube asociate cutremurelor, deoarece cauzeaza cele mai intense vibratii. Undele superficiale se propaga din undele interioare care ajung la suprafata.
Se face distinctia intre doua tipuri principale de unde interioare:
1. Unde primare, denumite si unde P sau unde de comprimare, se propaga cu o viteza de aproximativ 1 pana la 5 mile pe secunda (1.6 pana la 8 kilometri/secunda), depinzand de materialul prin care se deplaseaza. Aceasta viteza este mai mare decat cea a altor unde, astfel incat undele P ajung inaintea celorlalte la o anumita suprafata. Ele se pot deplasa prin substante solide, lichide si gazoase, si astfel vor patrunde prin scoarta pamantului. Atunci cand se deplaseaza prin roca, undele pun in miscare particule minuscule de roca, inainte si inapoi, indepartandu-le si apropiindu-le, pe directia pe care circula unda. Aceste unde ajung de obicei la suprafata sub forma unei bufnituri bruste.
2. Unde secundare, denumite si unde S sau unde de taiere, ajung la suprafata putin in urma undelor P. In timp ce aceste unde sunt in miscare, ele deplaseaza in afara particule de roca, impingandu-le perpendicular cu calea undelor. Astfel rezulta prima perioada de ondulare asociata cutremurelor. Spre deosebire de undele P, undele S nu se deplaseaza direct prin pamant. Ele circula doar prin materiale solide, astfel incat sunt oprite de stratul lichid din interiorul pamantului.
Ambele feluri de unde interioare se deplaseaza de-a lungul Globului Pamantesc, si pot fi detectate pe partea opusa punctului din care a plecat cutremurul. In mod constant se produc unde seismice foarte slabe care se deplaseaza de-a lungul planetei.
Undele superficiale sunt asemanatoare valurilor aparute intr-o suprafata de apa – ele misca suprafata pamantului in sus si in jos. Acest fapt cauzeaza de obicei cele mai mari pagube deoarece miscarea undei zguduie temeliile edificiilor create de om. Undele L sunt cele mai lente dintre toate, astfel ca cea mai intensa zguduire se produce la sfarsitul cutremurului.
[modifică] Analiza originii cutremurului
In timp ce viteza exacta a undelor P si S variaza in functie de compozitia materialului prin care se deplaseaza, raportul dintre vitezele celor doua unde va ramane relativ constant in orice cutremur. Undele P se deplaseaza in general de 1,7 ori mai rapid decat undele S.
Folosind acest raport, seismologii pot calcula distanta dintre orice punct de pe suprafata pamantului si epicentrul cutremurului, mai exact punctul unde vibratiile isi au originea. Seismologii reusesc acest lucru prin intermediul seismografului – un aparat care inregistreaza undele. Pentru a afla distanta dintre seismograf si epicentru, seismologii trebuie sa cunoasca de asemenea si momentul in care au ajuns vibratiile. Pe baza acestor informatii, ei pur si simplu noteaza cat timp a trecut intre aparitia celor doua unde iar dupa aceea verifica un tabel care le arata distanta pe care undele au parcurs-o, bazandu-se pe intarzierea undelor.
Adunandu-se aceste informatii din trei sau mai multe puncte, se poate localiza epicentrul, prin procesul numit trilateratie. Acest proces consta in desenarea unei sfere imaginare in jurul locatiei fiecarui seismograf, cu punctul de masurare drept centru si raza egala cu distanta masurata (notata cu X) de la acel punct pana la epicentru. Aria cercului reprezinta toate punctele aflate la X mile departare de seismograf. Atunci epicentrul trebuie sa se afle undeva pe aceasta sfera. Daca sunt desenate doua sfere, pe baza informatiilor provenind de la doua seismografe diferite, se va obtine un cerc bidimensional in punctul de concurenta al sferelor. Deoarece epicentrul trebuie sa se gaseasca in aria ambelor sfere, toate punctele epicentrale posibile sunt localizate pe cercul format prin intersectarea acestor doua sfere. O a treia sfera va intersecta doar de doua ori acest cerc, stabilind drept posibile doar doua puncte de epicentru. Si deoarece centrul fiecarei sfere se afla pe suprafata pamantului, iar unul dintre aceste puncte posibile se va gasi in aer, ramane o singura locatie logica pentru epicentru.
[modifică] Unde seismice
Trei tipuri de baza ale undelor elastice produc cutremurele distrugatoare. Acestea sunt unde similare cu cele din apa sau din aer. Din cele trei, doar doua propaga odata cu ele si corpuri solide de roca. Cea mai rapida dintre aceste unde este numita unda primara sau pur si simplu unda P. Miscarea ei este aceeasi cu unda suntetului; in timp ce se imprastie, dilata si comprima simultan roca. Aceste unde P, la fel ca undele sunetului sunt capabile sa treaca atat prin roci solide, cum ar fi muntii de granit, cat si prin material lichid, cum ar fi magma vulcanica sau apa oceanelor. Cea de-a doua unda este unda secundara sau unda S. Cand o unda S se propaga taie roca formand unghiuri de 90 de grade cu directia in care merge. Totusi, la suprafata pamantului, undele S pot produce miscari verticale cat si orizontale. Undele S nu se pot propaga in substante lichide, cum ar fi oceanele si amplitudinea este redusa considerabil cand strabate sol noroios.
http://www.lefo.ro/carmensylva/curriculum/webfizica/fiz12a2002/unde.htm Viteza actuala a undelor seismice P si S depinde de densitatea si de proprietatile elastice ale rocilor si solului prin care trec. In majoritatea cutremurelor, undele P sunt primele care se simt. Efectul este similar cu cel al unei explozii sonice(sonic boom) care zgaltaie si sparge geamurile. Cateva secunde mai tarziu soseste si unda S astfel incat miscarea pamantului este si verticala si orizontala. Aceasta unda S are cel mai distructiv efect asupra cladirilor. Al treilea tip de unda este numita unda de suprafata pentru ca miscarea sa este limitata doar la suprafata pamantului. Asemenea unde seamana cu valurile produse de vant pe suprafata unui lac. Undele seismice de suprafata se impart in doua tipuri: unde Love si unde Rayleigh (dupa numele celor care le-au descris). Miscarea undelor Love seamana cu cele S, doar ca nu se deplaseaza si pe verticala, ci doar pe orizontala intr-un plan paralel cu suprafata pamantului, formand unghiuri de 90 de grade pe directia propagarii. Undele R au acelasi efect ca valurile oceanice, maturand din calea lor rocile, cu miscari verticale si orizontale, intr-un plan vertical cu directia deplasarii undelor. Fiecare bucatica de roca se misca sub forma unei elipse pe masura ce unda R trece. Undele de suprafata se deplaseaza mai incet decat undele S si P, iar dintre cele doua unde de suprafata, unda Love se misca mai repede decat cele R.
Cand undele P si S trec din stratul de roci in crusta, sunt reflectate si refractate, cum se vede in fotografie. De asemenea, cand o unda este reflectata sau refractata, o parte din energia unui tip de roca trece odata cu unda in alt tip de roca. Cand undele S si P ajung la suprafata pamantului, majoritatea energiei ce o au sete reflectata inapoi in crusta, astfel incat suprafata este afectata aproape simultan de miscari de urcare si de coborare. Din acest motiv au loc la suprafata cutremure considerabile, uneori cu amplitudine dubla decat ar fi normal. Dupa mai multe cutremure, lucratorii din mine au raportat miscari mai mici, decat cei de la suprafata. Puterea undelor seismice de toate tipurile este diminuata datorita proprietatilor non-elastice ale rocilor si solului. Undele S sunt mai atenuate decat cele P, dar pentru amandoua atenuarea creste cu cat frecventa creste. Descrierea fizica este aproximatva si, desi s-au verificat indeaproape undele inregistrate de seismografe de la o distanta considerabila de sursa undelor ("terenul indepartat"), nu se pot explica detaliile importante ale miscarii grele din apropierea centrului unui cutremur mare ("terenul apropiat"). Un cutremur este format dintr-o varietate de unde seismice care nu se pot distinge si sursa energiei seismice este imprastiata pe o suprafata mare. Acest lucru face ca distingerea undelor P, S si a celor de suprafata sa nu fie usoara. Oricum, in ultimii ani, in urma unor studii interne si realizarea unor modele tectonice, s-a progresat in clarificarea acestor probleme. Undele seismice sunt afectate atat de conditia solului cat si de topografie. Cutremure, Tsunami, si alte efecte pagina realizata dupa un material trimis de Ana_ay2
Titlul legăturii'Text aldinText cursiv'Text cursivText aldinText cursivTitlul legăturii'Text aldin== Seisme == Seismele sunt legate de miscarile placilor litosferice si se produc in special la limita dintre placi. Ele corespund eliberarii violente de energie care provoaca unde seismice. Efectele catastrofale ale cutremurelor de pamant se datoreaza acestor unde.
[modifică] Originea seismelor
Miscarile placilor litosferice supu rocile la tensiuni enome. Rocile rezista pana la o anumita limita, dupa care se rup brusc. Atunci are loc o eliberare de energie care da nastere undelor seismice ce zguduie solul si antreneaza o deplasare a rocilor de-a lungul faliilor.
[modifică] Repartitia seismelor
Focarul seismului este locul in care acesta se naste, iar epicentrul, punctual de la suprafata Pamantului situate pe verticala fata de acest focar. Focarele seismelor sunt situate: • in crusta terestra, pana la o adancimede 20 km in regiunile continentale si la cativa kilometric sub fundul marii (la nivelul faliilor transformate sau al dorsalelor oceanice); ele se afla deci, oarecum la suprafata. • in interiorul placilor in curs de subductie, unde seismele se produc chiar si la o adancime de 700 km.
[modifică] Undele seismice
In cursul unui seism, ruperea violenta a litosferei da nastere unor vibratii: undele seismice. Se disting doua categorii principale de unde.
Undele P, numite “primare”, se produc primele, sunt longitudinale si se propaga in toate mediile (roci, oceane, atmosfera). Ele provoaca vuietul surd al seismelor.
Undele seismice S, numite “secundare”, sunt unde transversale; ele transmit numai in mediile solide, respective in roci. Ajunse la suprafata, ele provoaca cele mai multe distrugeri terenurilor si constructiilor.
[modifică] Studierea si masurarea seismelor
Seismografele inregistreaza undele P si S, permitand calcularea vitezei lor de propagare. Viteza depinde de natura rocilor pe care le tranversaza undele. Modificarea traiectoriei lor reflecta atat discontinuitatea straturilor, cat si limitele dintre doua stature diferite de roci. Inregistrarea acestor acestor date face posibila atat studierea seismelor, cat si a structurii planetei noastre.
Multa vreme, intensitatea seismelor a fost apreciata in functie de distrugerea de imobile si a panicii provocate. Ulterior, geofizicienii au stability scari de intensitate legate direct de enrgia emisa de seism.
Cea mai cunoscuta scara este Richter (1935), bazata pe amplititudinea undelor S. Ea cuprinde mai multe grade (numite magnitudini). Fiecare grad corespunde multiplicarii cu aproximativ 30 a ecergiei seismice eliberate: un seism cu magnitudinea 8, de exemplu, elibereaza o anegie egala cu treizeci de seisme de magnitudinea 7.
Putine seisme au o magnitudine mai mare de 8 sau egala cu aceasta valoare. Cea mai mare magnitudinecunoscuta este 8,6 (Shaaxi, China, 1920). In schimb, aproape 70% din seisme au o magnitudine cuprinsa intre 6 si 6,4.
[modifică] Consecintele seismelor
Gravitatea unei catastrofe seismice nu depind numai de magnitudine. Aceasta este legata si de alti factori, ca densitatea populatiei, tipul de constructii, nivelul de pregatire a populatiei etc. Astfel, in urma seismului cu o magnitudine de 7,9 care a avut loc in Japonia, in decembrie 1994, s-au inregistrat 4 morti, in timp ce cutremurul de la Maharashtra (India), din septembrie 1993, cu o magnitudine de 6,4 s-a soldat cu aproximativ 12 000 de morti.
Obiectivul principal al cercetatorilor ramane previziunea seismelor si a consecintelor acestora, printre care se numara si tsunami.
[modifică] Tsunami
Tsunami sunt valuri uriase provocate de seisme. Ele sunt foarte periculoase pentru populatia din regiunile de pe coasta. Oamenii de stiinta incearca sa prevada producerea lor, pentru a le limita consecintele.
[modifică] Originea unui tsunami
Seismele submarine si toate deplasarile importante care au loc pe fundul oceanului (eruptii vulcanice, alunecari de teren etc.) au ca efect impingerea brusca a coloanei de apa de deasupra. Miscarea se propaga in ocean sub forma unei unde care are o viteza de 700-800 km/h.
In larg, aceasta unda poate trece neobservata, fiindca valurile pe care le produce nu ating in inaltime mai mult de un metro. Dar cand unda ajunge in aproprierea tarmurilor, datorita adancimii reduse, valurile sunt din ce in ce mai inalte si se abat asupra malurilor, maturand tot ce le sta in cale. Uneori, marea se retrage, apoi revine in forta. Valurile successive strivesc sau imping spre interiorul uscatului oameni si vite, ambarcatiuni si case, apoi, cand se retrag, aspira victimile si daramaturile.
[modifică] Efecte catastrofale
Un tsunami produce mai multe victime: in 1755, in Portugalia, un seism urmat de un tsunami a provocat 20 000 de morti. In Alaska, in 1964, un seism a spart rezervoarele de petrol, care au luat apoi foc. Un val imens, plin de petrol arzand, s-a napustit asupra unui sat, inghitind cladiri de trei etaje. In fata unui tsunami, singura scapare este fuga. Navele se indeparteaza de tarmuri, iar populatia se refugiaza in locuri mai inalte.
[modifică] O supraveghere internationala
In present, un tsunami provoaca mai putine victime, deoarece 23 de natiuni din jurul Pacificului coopereaza pentru a supraveghea in permanenta adancurile marilor, in special cu ajutorul seismografelor. Rezultatul masuratorilor este transmis prin satelitul GEOS la centrul de control international din Hawaii. Cand se produce un seism submarine, semnalul de alrma transmis chiar in minutele urmatoare permite evacuarea populatiei inainte de sosirea unui tsunami. In seism produs in largul Republicii Chile produce unde care abia in 22 de ore ating coastele japoneze si creeaza un tsunami.
[modifică] Previziunea si prevenirea seismelor
Previziunea seismelor este foarte dificila. De aceea, prevenirea prin realizarea de constructii antiseismice (care rezista la deplasari ale solului) ramane cel mai bun mod de protectie.
Previziunea, o problema delicata Previziunea cutremurelor de pamant este o preocupare majora pentru oamenii de stiinta, care folosesc diferite metode: • studiile care evalueaza frecventa seismelor in trecut (la fiecare 50, 100, 500... de ani) sau absenta acestora intr-o regiune data. • observarea semnelor care preced un seism: mici miscari de avertizare, deformari ale solului, emanatii de anumite gaze, variatia nuvelului apei in puturi, comportamentul ciudat al animalelor etc.
In China, in 1975, un seism a distrus un oras cu 3 milioane de locuitori, fara a face vreo victima. Evacuarea a fost hotarata cu doua zile inainte, datorita comportamentului ciudat al gainilor si al pestilor rosii.
Comportamentul animalelor a fost considerat unul dintre semnele prevestitoare. In anul urmator, la 300 km de acest oras, un seism cu magnitudinea de 7,6 s-a soldat cu 300 000 pana la un million de morti, din cauza absentei semnelor prevestitoare evidente.
Prevenirea, mobilizarea unei intregi tari Prevenirea vizeaza reducerea la maximum a numarului de victime si a distrugerilor. La acest process contribuie, prin competenta lor, numerosi specialisti: geologi, specialisti in fizica materialelor, arhitecti etc. Astfel devine posibila realizarea unor constructii (locuinte, uzine, poduri etc.) paraseismice. De asemenea, prevenirea implica reducerea riscurilor de incendiu, consecinta frecventa a cutremurelor de pamant.
Cele doua seisme de aceeasi magnitudine (7) care s-au produs in 1988, in Armenia, si in 1989, la San Fransisco, s-au soldat cu 25 000, respectiv 100 de morti. In ciuda densitatii mai mari a populatiei in California, bilantul a fost mai scazut datorita constructiilor antiseismice si a mobilizarii populatiei. Pregatirea populatiei, prin exercitii regulate de alerta, contribuie la reducerea consecintelor seismelor.
Magnitudinea unui cutremur, exprimată de obicei pe scara Richter, este o măsura a tăriei cutremurului sau a energiei eliberate în focar sub formă de unde seismice. Este o mărime specifică unui cutremur, şi se determină instrumental folosind amplitudinea maximă şi frecvenţa oscilaţiilor, măsurată pe seismogramele înregistrate.
Charles Richter a inventat această scară în 1935 ca instrument matematic pentru compararea mărimilor cutremurelor. Scara este logaritmică, astfel încât o înregistrare de gradul 7 (de exemplu) indică o mişcare a solului de 10 ori mai mare decat cea corespunzătoare unui cutremur de gradul 6, respectiv o energie de cca 30 de ori mai mare. Cu toate că scara Richter nu are, teoretic, limită superioara, există totuşi o limita şi anume aceea a celui mai mare cutremur produs până în prezent, şi anume de 8,8.
În ciuda faptului ca au fost elaborate mai multe scări pentru măsurarea intensităţii, cea mai des utilizată este o scară Mercalli modificată. Aceasta scară este compusă din 12 grade care acoperă o plajă plecând de la mişcările imperceptibile până la distrugerile catrastofale, fiecare grad fiind desemnat prin cifre romane. Scara Mercalli nu are o bază matematică ci este o clasificare bazata pe observarea efectelor din teren.
[modifică] Bibliografie
- Pamantul, o planeta activa, enciclopedia Rao, 1998