Terremoti ed esplosioni sotterranee possono rilasciare un sacco di energia. Che l’energia increspa lontano dalla sua fonte in una varietà di modi. Alcune di queste vibrazioni si muoveranno avanti e indietro attraverso il materiale attraverso cui viaggiano . Altre onde viaggiano proprio come le onde dell’oceano, dove fanno in modo che il materiale che attraversano si muova su e giù rispetto alla direzione in cui viaggia l’onda. E mentre alcune di queste onde viaggiano in profondità all’interno del pianeta, altre ancora si muovono solo lungo la superficie., Studiare dove si trovano questi vari sapori di onde e come si muovono non solo può aiutare gli scienziati a individuare dove si è verificato un terremoto o un’esplosione, ma può anche far luce sulla struttura del nostro pianeta interiore.
Le onde sismiche sono vibrazioni nel terreno. Questi possono essere generati da una serie di fenomeni, tra cui terremoti, esplosioni sotterranee, frane o gallerie collassanti all’interno di una miniera. Ci sono quattro tipi principali di onde sismiche, e ciascuno viaggia in genere a diverse velocità di velocità. Questo è un grande motivo per cui gli scienziati sono in grado di distinguerli., Se le onde arrivassero a strumenti di rilevamento delle vibrazioni-sismometri (Sospiri-MAH-meh-turz) — tutti allo stesso tempo, sarebbe difficile distinguerli.
Un’altra importante differenza tra questi tipi di onde è il modo in cui un materiale si muoverà mentre l’onda lo attraversa. Con queste differenze in mente, esaminiamo i principali tipi di onde sismiche.
Onde P contro S
I sismologi sono scienziati che studiano i terremoti. Studiano anche come l’energia di un terremoto si diffonde attraverso la crosta terrestre, così come gli strati più profondi del nostro pianeta., Le onde sismiche più veloci sono conosciute come onde P. Quella ” p ” sta per primaria. E i primi sismologi li chiamavano così perché queste onde erano le prime ad arrivare ai sismometri da qualche terremoto lontano.
Sulla superficie terrestre, le onde P viaggiano tra i 5 e gli 8 chilometri al secondo (3,1 e 5 miglia al secondo)., Più in profondità all’interno del pianeta, dove le pressioni sono più alte e il materiale è in genere più denso, queste onde possono viaggiare fino a 13 chilometri al secondo (8,1 miglia al secondo).
Le onde P viaggiano attraverso la roccia allo stesso modo in cui le onde sonore attraversano l’aria. Cioè, si muovono come onde di pressione. Quando un’onda di pressione passa un certo punto, il materiale che sta attraversando si muove in avanti, poi indietro, lungo lo stesso percorso che l’onda sta viaggiando.
Le onde P possono viaggiare attraverso solidi, liquidi e gas., Questa è una grande differenza tra loro e gli altri tipi di onde sismiche, che in genere viaggiano solo attraverso solidi (come la roccia).
Il tipo successivo più veloce di onde sismiche è ” secondario.”Hanno guadagnato quel nome perché erano in genere il secondo set per raggiungere i sismometri da un terremoto lontano. Non sorprendentemente, sono conosciuti come onde S.
In generale, le onde S sono solo il 60% veloci come le onde P. Quindi, lungo la superficie terrestre si muovono a velocità comprese tra 3 e 4,8 chilometri al secondo (1,9 e 3 miglia al secondo).
Quando un’onda S passa attraverso un materiale, il sito del suo passaggio si sposta da un lato all’altro o su e giù (rispetto alla direzione in cui l’onda sta viaggiando). Questo è il motivo per cui le onde S sono anche conosciute come onde trasversali. “Trasversale” deriva dalle parole latine per ” girato.”)
Le onde S non possono viaggiare attraverso liquidi o gas., Questo perché i tipi di stress impostati da quelle onde possono essere trasmessi solo attraverso materiali solidi.
Distinguere i terremoti dalle scosse nucleari
Perché le onde P e le onde S viaggiano attraverso la Terra — non solo lungo la sua superficie — sono anche conosciute come “onde del corpo.”Questo tratto li rende utili in diversi modi. Per uno, gli scienziati possono usare le onde P e le onde S per identificare dove è iniziato un terremoto. Per fare questo, hanno bisogno di avere dati raccolti da strumenti sismici in tre o più luoghi diversi. Questo permette loro di triangolare per trovare la fonte del luccichio della Terra.,
La triangolazione è possibile solo quando ci sono misurazioni accurate dei tempi in cui le onde P e le onde S si presentano ad ogni sismometro. Alcune tecniche utilizzano solo le onde P. Altri considerano anche la differenza di tempo tra l’arrivo delle prime onde P e le onde S. (Più lontano è la distanza tra il sismometro e la fonte del terremoto, più esagerata sarà la differenza di tempo.)
Qualunque sia il metodo utilizzato, fornisce agli scienziati solo una stima di quanto lontano da un sismometro sia la fonte del terremoto., Quindi, con un sismometro come centro, gli scienziati disegnano un cerchio della giusta dimensione su una mappa. Ma usando solo un sismometro, non c’è modo di dire in quale direzione fosse la fonte. Potrebbe essere ovunque lungo il bordo esterno di quel cerchio. Tracciando i cerchi per almeno tre strumenti sulla stessa mappa, tuttavia, ci sarà un singolo punto in cui quei cerchi si sovrappongono. Che segna il punto sulla superficie terrestre sopra il luogo del terremoto.
La maggior parte dei terremoti si verificano in profondità all’interno della crosta terrestre. Il punto in cui un terremoto ha origine è chiamato il suo ipocentro., Il punto sulla superficie terrestre direttamente sopra l’ipocentro è l’epicentro del terremoto.
Ma gli scienziati non usano solo queste onde per mappare i terremoti. Quelle stesse onde sismiche possono anche essere generate da esplosioni sotterranee. Questi potrebbero derivare da una piccola esplosione all’interno di una miniera di carbone sotterranea, per esempio. Oppure, potrebbero segnalare la detonazione di prova di un’arma nucleare (come diversi che hanno recentemente avuto luogo in Corea del Nord). E le onde P, in particolare, possono indicare con forza se le onde sismiche provengono da un terremoto naturale o da un’esplosione innaturale.,
Ecco perché: quando si verifica un terremoto naturale, un lato di una zona di faglia scorre in una direzione; l’altro lato scorre in modo opposto. (Una zona di faglia è una frattura nella crosta terrestre, o un confine tra due placche tettoniche, dove può verificarsi lo slittamento e l’energia sismica può essere rilasciata.) Ora, immagina che un terremoto si verifichi in un’area coperta da una rete di sismometri. Per alcuni degli strumenti, le prime onde P ad arrivare saranno una “spinta” dal terremoto. Ma per gli altri, le prime onde P ad arrivare sarà un ” pull.,”
Per le vibrazioni sismiche generate da un’esplosione innaturale, la prima onda P ad arrivare ad ogni sismometro fornirà una “spinta.”Non solo, le onde P generate da un’esplosione innaturale sono tipicamente taglienti e improvvise. Quindi muoiono abbastanza rapidamente. Le vibrazioni prodotte da un terremoto naturale invece tendono a rimbombare per un bel po’. Questo perché lo slittamento lungo le zone di faglia in un terremoto naturale non avviene tutto in una volta, come fa un’esplosione.,
Ancora più sapori di onde sismiche
All’inizio, tutta l’energia di un terremoto viaggia dalla sua fonte in profondità nel pianeta come onde P e onde S. Ma quando quell’energia raggiunge la superficie, ora può diffondersi come uno dei due diversi tipi di onde.
Pensa all’energia di un terremoto come a una bolla che sale dal fondo di uno stagno. Le onde superficiali sono molto simili alle increspature nella superficie dello stagno., Qui, le onde si diffondono dall’epicentro del terremoto. Anche queste onde sono in genere più grandi e causano molti più danni delle onde P e delle onde S.
La più veloce di queste onde di superficie prende il nome dal matematico britannico A. E. H. Love. Più di 100 anni fa, ha elaborato la matematica che spiega come tali onde si muovono. Il secondo tipo di onde superficiali prese il nome da un fisico britannico che, negli anni ‘ 80, predisse la loro esistenza. Questo scienziato si chiamava John William Strutt. Suo padre era stato un nobile britannico soprannominato Lord Rayleigh., Alla morte del padre nel 1870, Strutt ereditò il titolo, diventando il prossimo Lord Rayleigh. Le onde che ha predetto sono ora conosciute come onde di Rayleigh.
Di queste due onde di superficie, il tipo di Amore viaggia un po ‘ più veloce.
Come le onde S, le onde d’amore scuotono il terreno da un lato all’altro rispetto alla direzione in cui sono dirette., (In altre parole, per un’onda d’amore che viaggia verso nord, il terreno scuote avanti e indietro da est a ovest.) Le onde di Rayleigh, d’altra parte, causano movimenti del terreno in due direzioni contemporaneamente. Uno di questi movimenti è su e giù, molto simile alle onde sulla superficie dell’oceano. L’altro è un movimento push-pull lungo lo stesso percorso che l’onda sta viaggiando. Insieme, questi movimenti generano un’azione di rotolamento che può causare danni estremi agli edifici e ad altre strutture.,
Altri usi per le onde sismiche
I geoscienziati usano spesso le onde sismiche per mappare i dettagli della struttura interna del nostro pianeta. Per esempio, il tempo necessario onde P e onde S per viaggiare giù nella Terra e poi tornare in superficie aiuta gli scienziati a calcolare quanto in profondità i confini dei principali strati della Terra sono. (Tali calcoli sono resi possibili, in gran parte, perché i ricercatori hanno misurato la velocità delle onde sismiche attraverso le rocce sotto pressione immensa in laboratorio.)
Le onde P e le onde S dicono agli scienziati molto più delle gamme di profondità dei principali strati della Terra., In alcuni casi, forniscono anche forti indizi sul tipo e la densità dei materiali in quegli strati. Ad esempio, a distanze comprese tra 11.570 e 15.570 chilometri (da 7.190 a 9.670 miglia) da un grande terremoto, i sismometri non registrano alcuna onda S proveniente direttamente da quel terremoto. Questo è un grande indizio che il nucleo esterno della Terra è fatto di liquido, dicono gli scienziati. (In aree a più di 15.570 chilometri di distanza dall’epicentro di un terremoto, i sismometri rilevano le onde S. Quelle onde si sviluppano quando l’energia delle onde P che hanno viaggiato attraverso il nucleo esterno della Terra entra ancora una volta nel mantello per lo più solido., Questo è lo strato molto spesso che si trova tra il nucleo esterno della Terra e la sua crosta.)
A basse profondità nella crosta terrestre, tutti i tipi di onde sismiche possono essere utilizzati per mappare strutture geologiche relativamente piccole. Questi includono cose come faglie e bacini pieni di sedimenti. (I bacini riempiti di sedimenti sono ampie ciotole di roccia solida dove si accumula materiale sciolto. Tali aree possono essere particolarmente colpite dai terremoti. Questo perché le onde sismiche possono rimanere intrappolate e rimbalzare all’interno di quel bacino, facendo tremare il sedimento come gelatina in una ciotola.,) Ancora una volta, il tempo necessario per un’onda sismica per viaggiare verso una struttura e poi tornare indietro aiuta gli scienziati a stimare quanto sia lontana quella struttura.
Anche le persone che scatenano piccole esplosioni di dinamite possono innescare onde sismiche. Ciò significa che questi possono essere mappati da lontano. È anche possibile utilizzare i dati raccolti dai sismometri per un lungo periodo di tempo. Sebbene tali segnali possano essere deboli, possono essere assemblati in segnali più forti (molto nello stesso modo in cui i fotografi possono scattare foto in penombra lasciando l’otturatore della fotocamera aperto per minuti o addirittura ore alla volta).
