Les tremblements de terre et les explosions souterraines peuvent libérer beaucoup d’énergie. Cette énergie s’éloigne de sa source de diverses manières. Certaines de ces vibrations vont avancer et reculer à travers le matériau qu’elles traversent . D’autres vagues voyagent tout comme les vagues de l’océan, où elles font que le matériau qu’elles traversent se déplace de haut en bas par rapport à la direction dans laquelle la vague se déplace. Et tandis que certaines de ces ondes voyagent profondément dans la planète, d’autres encore ne se déplacent que le long de la surface., Étudier où se trouvent ces différentes saveurs d’ondes et comment elles se déplacent peut non seulement aider les scientifiques à déterminer où un tremblement de terre ou une explosion s’est produit, mais peut également faire la lumière sur la structure de notre planète intérieure.
les ondes Sismiques sont des vibrations dans le sol. Ceux-ci peuvent être générés par un certain nombre de phénomènes, y compris les tremblements de terre, les explosions souterraines, les glissements de terrain ou l’effondrement de tunnels à l’intérieur d’une mine. Il existe quatre grands types d’ondes sismiques, et chacune se déplace généralement à des vitesses différentes. C’est une grande raison pour laquelle les scientifiques sont capables de les distinguer., Si les ondes arrivaient aux instruments de détection des vibrations-sismomètres (Soupirs-MAH-meh-turz) – en même temps, il serait difficile de les distinguer.
Une autre différence majeure entre ces types d’ondes est la façon dont un matériau se déplace lorsque l’onde le traverse. Avec ces différences à l’esprit, passons en revue les principaux types d’ondes sismiques.
ondes P versus s
les sismologues sont des scientifiques qui étudient les tremblements de terre. Ils étudient également comment l’énergie d’un séisme se propage à travers la croûte terrestre, ainsi que les couches plus profondes de notre planète., Les ondes sismiques les plus rapides sont connues sous le nom d’ondes P. Ce” p » signifie primaire. Et les premiers sismologues les appelaient ainsi parce que ces ondes étaient les premières à arriver aux sismomètres à partir d’un tremblement de terre lointain.
à la surface de la terre, les ondes P se déplacent entre 5 et 8 kilomètres par seconde (3.1 et 5 miles par seconde)., Plus profondément à l’intérieur de la planète, où les pressions sont plus élevées et la matière est généralement plus dense, ces ondes peuvent parcourir jusqu’à 13 kilomètres par seconde (8,1 miles par seconde).
p Les ondes traversent la roche de la même manière que les ondes sonores traversent l’air. Autrement dit, ils se déplacent comme des ondes de pression. Lorsqu’une onde de pression passe un certain point, le matériau qu’elle traverse se déplace vers l’avant, puis vers l’arrière, le long du même chemin que l’onde se déplace.
p Les ondes peuvent traverser les solides, les liquides et les gaz., C’est une grande différence entre eux et les autres types d’ondes sismiques, qui ne traversent généralement que des solides (tels que la roche).
le type d’ondes sismiques le plus rapide suivant est « secondaire. »Ils ont gagné ce nom parce qu’ils étaient généralement le deuxième ensemble à atteindre les sismomètres d’un tremblement de terre lointain. Sans surprise, ils sont connus sous le nom de s waves.
en général, les ondes S ne sont que 60% aussi rapides que les ondes p. Ainsi, le long de la surface de la Terre, ils se déplacent à des vitesses comprises entre 3 et 4,8 kilomètres par seconde (1,9 et 3 miles par seconde).
Lorsqu’une onde S traverse un matériau, le site de son passage se déplace d’un côté à l’autre ou de haut en bas (par rapport à la direction dans laquelle l’onde se déplace). C’est pourquoi les ondes S sont également appelées ondes transversales. « Transverse « vient des mots latins pour » tourné à travers.”)
S les ondes ne peuvent pas traverser les liquides ou les gaz., C’est parce que les types de contraintes mises en place par ces ondes ne peuvent être transmises que par des matériaux solides.
distinguer les tremblements de terre des secousses nucléaires
parce que les ondes P et les ondes S voyagent à travers la Terre — pas seulement le long de sa surface — elles sont également appelées « ondes corporelles. »Ce trait les rend utiles à plusieurs égards. D’une part, les scientifiques peuvent utiliser les ondes P et les ondes S pour identifier l’endroit où un tremblement de terre a commencé. Pour ce faire, ils doivent avoir des données recueillies par des instruments sismiques à trois endroits différents ou plus. Cela leur permet de trianguler pour trouver la source du scintillement de la Terre.,
la Triangulation n’est possible que lorsqu’il existe des mesures précises des moments où les ondes P et les ondes S apparaissent à chaque sismomètre. Certaines techniques utilisent uniquement les ondes P. D’autres considèrent également la différence de temps entre l’arrivée des premières ondes P et S. (Plus la distance entre le sismomètre et la source du séisme est éloignée, plus ce décalage horaire sera exagéré.)
quelle que soit la méthode utilisée, elle ne donne aux scientifiques qu’une estimation de la distance d’un sismomètre où se trouve la source du tremblement de terre., Ainsi, avec un sismomètre comme centre, les scientifiques dessinent un cercle de la bonne taille sur une carte. Mais en utilisant un seul sismomètre, il n’y a aucun moyen de dire dans quelle direction se trouvait la source. Il pourrait être n’importe où le long du bord extérieur de ce cercle. En traçant les cercles pour au moins trois instruments sur la même carte, cependant, il y aura un seul point où ces cercles se chevauchent. Cela marque le point sur la surface de la Terre au-dessus du site du séisme.
la plupart des séismes se produisent profondément dans la croûte terrestre. Le point d’origine d’un séisme est appelé son hypocentre., Le point sur la surface de la terre directement au-dessus de l’hypocentre est l’épicentre du séisme.
Mais les scientifiques n’utilisent pas seulement ces ondes pour cartographier les tremblements de terre. Ces mêmes ondes sismiques peuvent également être générées par des explosions souterraines. Ces pourrait résulter d’une petite explosion à l’intérieur d’une mine de charbon souterraine, par exemple. Ou, ils pourraient signaler la détonation d’essai d’une arme nucléaire (comme plusieurs qui ont récemment eu lieu en Corée du Nord). Et les ondes P, en particulier, peuvent fortement indiquer si les ondes sismiques proviennent d’un séisme naturel ou d’une explosion non naturelle.,
Voici pourquoi: lorsqu’un tremblement de terre naturel se produit, un côté d’une zone de faille glisse dans une direction; l’autre côté glisse dans le sens opposé. (Une zone de faille est une fracture de la croûte terrestre, ou une limite entre deux plaques tectoniques, où le glissement peut se produire et l’énergie sismique peut être libérée.) Imaginez maintenant qu’un tremblement de terre se produit dans une zone recouverte d’un réseau de sismomètres. Pour certains instruments, les premières ondes P à arriver seront une « poussée” du séisme. Mais pour d « autres, les premières ondes P à arriver seront un » pull., »
pour les vibrations sismiques générées par une explosion non naturelle, la première onde P à arriver à chaque sismomètre fournira une » poussée. »Non seulement cela, les ondes P générées par une explosion non naturelle sont généralement brusques et soudaines. Donc ils meurent assez rapidement. Les Vibrations produites par un tremblement de terre naturel ont plutôt tendance à gronder pendant un certain temps. C’est parce que le glissement le long des zones de faille dans un séisme naturel ne se produit pas tout à la fois, comme une explosion.,
encore plus de saveurs d’ondes sismiques
Au début, toute l’énergie d’un séisme se déplace de sa source au plus profond de la planète sous forme d’ondes P et d’ondes S. Mais lorsque cette énergie atteint la surface, elle peut maintenant se propager sous forme de deux types d’ondes différents.
pensez à l’énergie d’un séisme comme une bulle s’élevant du fond d’un étang. Les vagues de surface ressemblent beaucoup aux ondulations de la surface de l’étang., Ici, les vagues se sont propagées depuis l’épicentre du séisme. Ces ondes sont également généralement plus grandes et causent beaucoup plus de dégâts que les ondes P et S.
la plus rapide de ces ondes de surface a été nommée d’après le mathématicien britannique A. E. H. Love. Il y a plus de 100 ans, il a élaboré le calcul qui explique comment ces vagues se déplacent. Le deuxième type d’ondes de surface a été nommé d’après un physicien britannique qui, dans les années 1880, a prédit leur existence. Ce scientifique s’appelait John William Strutt. Son père était un noble britannique surnommé Lord Rayleigh., À la mort de son père dans les années 1870, Strutt hérita du titre, devenant le prochain Lord Rayleigh. Les vagues qu’il a prédites sont maintenant connues sous le nom de Rayleigh waves.
de ces deux ondes de surface, le type D’amour voyage un peu plus vite.
comme les ondes S, Les ondes D’amour secouent le sol d’un côté à l’autre par rapport à la direction dans laquelle elles se dirigent., (En d’autres termes, pour une vague D’amour qui voyage vers le nord, le sol tremble d’est en ouest.) Les vagues de Rayleigh, d’autre part, provoquent des mouvements du sol dans deux directions à la fois. L’un de ces mouvements est de haut en bas, un peu comme les vagues à la surface de l’océan. L’autre est un mouvement push-pull le long du même chemin que la vague voyage. Ensemble, ces mouvements génèrent une action de roulement qui peut causer des dommages extrêmes aux bâtiments et autres structures.,
autres utilisations des ondes sismiques
Les géoscientifiques utilisent souvent les ondes sismiques pour cartographier les détails de la structure interne de notre planète. Par exemple, le temps qu’il faut aux ondes P et s pour descendre sur Terre puis revenir à la surface aide les scientifiques à calculer la profondeur des limites des principales couches de la Terre. (Ces calculs sont rendus possibles, en grande partie, parce que les chercheurs ont mesuré la vitesse des ondes sismiques à travers les roches sous une pression immense dans le laboratoire.)
Les ondes P et les ondes S en disent beaucoup plus que les plages de profondeur des principales couches de la Terre., Dans certains cas, ils fournissent également des indices solides sur le type et la densité des matériaux dans ces couches. Par exemple, à des distances comprises entre 11 570 et 15 570 kilomètres (7 190 à 9 670 miles) d’un tremblement de terre majeur, les sismomètres n’enregistrent aucune onde S provenant directement de ce tremblement de terre. C’est un gros indice que le noyau externe de la Terre est fait de liquide, disent les scientifiques. (Dans les zones situées à plus de 15 570 kilomètres de l’épicentre d’un séisme, les sismomètres détectent les ondes S. Ces ondes se développent lorsque l’énergie des ondes P qui ont traversé le noyau externe de la Terre pénètre à nouveau dans le manteau principalement solide., C’est la couche très épaisse qui se trouve entre le noyau externe de la Terre et sa croûte.)
À une faible profondeur dans la croûte terrestre, tous les types d’ondes sismiques peuvent être utilisés pour cartographier relativement petites structures géologiques. Ceux-ci incluent des choses telles que des failles et des bassins remplis de sédiments. (Les bassins remplis de sédiments sont de larges cuvettes de roche solide où des matériaux en vrac s’accumulent. Ces zones peuvent être particulièrement touchées par les tremblements de terre. C’est parce que les ondes sismiques peuvent être piégées et rebondir à l’intérieur de ce bassin, faisant trembler les sédiments comme de la gelée dans un bol.,) Encore une fois, le temps qu’il faut à une onde sismique pour se rendre à une structure, puis faire écho, aide les scientifiques à estimer à quelle distance se trouve cette structure.
même les personnes déclenchant de petites explosions de dynamite peuvent déclencher des ondes sismiques. Cela signifie que ceux-ci peuvent être cartographiés de loin. Il est également possible d’utiliser les données recueillies par les sismomètres sur une longue période de temps. Bien que ces signaux puissent être faibles, ils peuvent être assemblés en signaux plus forts (de la même manière que les photographes peuvent prendre des photos dans une faible lumière en laissant l’obturateur de leur appareil photo ouvert pendant des minutes, voire des heures à la fois).
