Explainer: ondas sísmicas vêm em diferentes ‘sabores’

terramotos e explosões subterrâneas podem libertar muita energia. Essa energia afasta-se da sua fonte de várias formas. Algumas dessas vibrações irão mover – se para a frente e para trás através do material pelo qual viajam . Outras ondas viajam como as ondas do oceano, onde fazem o material que passam mover-se para cima e para baixo em comparação com a direção em que a onda está viajando. E enquanto algumas destas ondas viajam profundamente dentro do planeta, outras ainda se movem apenas ao longo da superfície., Estudar onde estão esses vários sabores de ondas e como eles se movem não só pode ajudar os cientistas a identificar onde ocorreu um terremoto ou explosão, mas também pode lançar luz sobre a estrutura do nosso planeta interior.as ondas sísmicas são vibrações no solo. Estes podem ser gerados por uma série de fenômenos, incluindo terremotos, explosões subterrâneas, deslizamentos de terra ou túneis em colapso dentro de uma mina. Há quatro tipos principais de ondas sísmicas, e cada um tipicamente viaja em diferentes taxas de velocidade. Essa é uma grande razão pela qual os cientistas são capazes de distingui-los., Se as ondas chegassem a instrumentos de detecção de vibrações-sismómetros (Suspiros-MAH-meh-turz) — tudo ao mesmo tempo, seria difícil distingui-las.

outra grande diferença entre estes tipos de ondas é como um material se moverá à medida que a onda passa por ele. Com estas diferenças em mente, vamos rever os principais tipos de ondas sísmicas.os sismólogos são cientistas que estudam terramotos. Eles também estudam como a energia de um terremoto se espalha através da crosta terrestre, bem como as camadas mais profundas do nosso planeta., As ondas sísmicas mais rápidas são conhecidas como ondas P. Esse ” p ” significa primário. E os primeiros sismólogos os chamaram assim porque essas ondas foram as primeiras a chegar a sismômetros de um terremoto distante.

este gif representa o movimento de um tipo de vibração sísmica conhecida como onda P.Lawrence Braile/Purdue University

Na superfície da Terra, ondas P viajar para algum lugar entre 5 e 8 quilômetros por segundo (3.1 e 5 quilômetros por segundo)., Mais profundamente dentro do planeta, onde as pressões são maiores e o material é tipicamente mais denso, essas ondas podem viajar até 13 quilômetros por segundo (8,1 milhas por segundo).as ondas P percorrem a rocha da mesma forma que as ondas sonoras atravessam o ar. Ou seja, movem-se como ondas de pressão. Quando uma onda de pressão passa por um certo ponto, o material por onde passa move-se para a frente, depois para trás, ao longo do mesmo caminho que a onda está a viajar.as ondas P podem viajar através de sólidos, líquidos e gases., Essa é uma grande diferença entre eles e os outros tipos de ondas sísmicas, que normalmente viajam apenas através de sólidos (como rocha).o tipo mais rápido de ondas sísmicas é secundário.”Eles ganharam esse nome porque eles eram tipicamente o segundo conjunto para alcançar sismômetros de um terremoto distante. Não surpreendentemente, são conhecidas como ondas S.

este gif representa o movimento de um tipo de vibração sísmica conhecida como onda S.,Lawrence Braile / Purdue University

Em geral, as ondas S são apenas 60% mais rápidas que as ondas p. Assim, ao longo da superfície da terra eles se movem a velocidades entre 3 e 4,8 quilômetros por segundo (1,9 e 3 milhas por segundo).como uma onda S passa através de um material, o local de sua passagem se move de lado para lado ou para cima e para baixo (em comparação com a direção em que a onda está viajando). É por isso que as ondas S também são conhecidas como ondas transversais. “Transversal “vem das palavras em latim para” virado para o outro lado.”)

S ondas não podem viajar através de líquidos ou gases., Isso porque os tipos de stress criados por essas ondas só podem ser transmitidos através de materiais sólidos.os terremotos distinguem — se dos tremores nucleares porque ondas P e ondas S viajam através da terra — não apenas ao longo de sua superfície-eles também são conhecidos como “ondas do corpo”.”Este traço os torna úteis em uma série de maneiras. Para começar, os cientistas podem usar ondas P e ondas S para identificar onde um terremoto começou. Para isso, é necessário que os dados sejam recolhidos por instrumentos sísmicos em três ou mais locais diferentes. Isso permite-lhes triangular para encontrar a fonte da terra cintilante.,a triangulação só é possível quando há medições precisas dos tempos em que as ondas P e as ondas S aparecem em cada sismómetro. Algumas técnicas usam apenas as ondas P. Outros também consideram a diferença de tempo entre a chegada das primeiras ondas P e ondas S. (Quanto mais distante a distância entre o sismômetro e a fonte do terremoto, mais exagerada será a diferença de tempo.)

qualquer que seja o método utilizado, ele dá aos cientistas apenas uma estimativa de quão longe de um sismômetro a fonte do terremoto acontece ser., Então, com um sismómetro como centro, os cientistas desenham um círculo do tamanho adequado num mapa. Mas usando apenas um sismómetro, não há como dizer em que direcção a fonte estava. Pode estar em qualquer lugar ao longo da borda externa desse círculo. Ao traçar os círculos para pelo menos três instrumentos no mesmo mapa, no entanto, haverá um único ponto onde esses círculos se sobrepõem. Isso marca o ponto na superfície da terra acima do local do terramoto.a maioria dos tremores ocorre nas profundezas da crosta terrestre. O ponto onde um terremoto se origina é chamado de hipocentro., O ponto na superfície da terra diretamente acima do hipocentro é o epicentro do terremoto.mas os cientistas não usam estas ondas para mapear terramotos. Essas mesmas ondas sísmicas também podem ser geradas por explosões subterrâneas. Estes podem surgir de uma pequena explosão dentro de uma mina subterrânea de carvão, por exemplo. Ou, eles podem sinalizar a detonação de teste de uma arma nuclear (como vários que recentemente ocorreu na Coreia do Norte). E ondas P, em particular, podem indicar fortemente se as ondas sísmicas vêm de um terremoto natural ou de uma explosão não natural.,

Aqui está o porquê: quando um terremoto natural ocorre, um lado de uma zona de falha desliza em uma direção; o outro lado desliza da maneira oposta. (Uma zona de falha é uma fratura na crosta terrestre, ou uma fronteira entre duas placas tectônicas, onde o deslizamento pode ocorrer e a energia sísmica pode ser liberada. Agora, imagine que um terremoto ocorre em uma área coberta por uma rede de sismômetros. Para alguns dos instrumentos, as primeiras ondas P a chegar será um “empurrão” do terremoto. Mas para os outros, as primeiras ondas P a chegar será um ” puxão.,”

para vibrações sísmicas geradas por uma explosão não natural, a primeira onda P a chegar a cada sismómetro irá fornecer um “empurrão.”Não só isso, as ondas P geradas por uma explosão não natural são tipicamente agudas e repentinas. Então eles morrem rapidamente. As vibrações produzidas por um terremoto natural tendem a rumble por algum tempo. Isso é porque o deslizamento ao longo de zonas de falha em um terremoto natural não acontece tudo de uma vez, como uma explosão faz.,

ainda mais sabores de ondas sísmicas

no início, toda a energia de um terremoto viaja de sua fonte profunda dentro do planeta como ondas P e ondas S. Mas quando essa energia atinge a superfície, ela agora pode se espalhar como qualquer um dos dois tipos diferentes de ondas.

este gif retrata o movimento de um tipo de vibração sísmica conhecida como onda de amor.Lawrence Braile / Purdue University

pense na energia de um terremoto como uma bolha que sobe do fundo de um lago. As ondas de superfície são muito semelhantes às ondulações na superfície do lago., Aqui, as ondas se espalharam do epicentro do terremoto. Estas ondas também são tipicamente maiores e causam muito mais danos do que ondas P e ondas S.

The faster of these surface waves was named after British mathematician A. E. H. Love. Há mais de 100 anos, ele calculou a matemática que explica como essas ondas se movem. O segundo tipo de ondas de superfície foi nomeado em homenagem a um físico britânico que, na década de 1880, previu sua existência. Este cientista chamava-se John William Strutt. Seu pai tinha sido um nobre britânico chamado Lord Rayleigh., Com a morte de seu pai na década de 1870, Strutt herdou o título, tornando-se o próximo Lorde Rayleigh. As ondas que ele previu são agora conhecidas como ondas de Rayleigh.destas duas ondas de superfície, o tipo de amor viaja um pouco mais rápido.

este gif retrata o movimento de um tipo de vibração sísmica conhecida como onda de Rayleigh.Lawrence Braile / Purdue University

Like S waves, Love waves shake the ground from side to side compared to the direction they are heading., (Em outras palavras, para uma onda de amor que viaja para norte, o chão treme de leste para oeste.) Ondas de Rayleigh, por outro lado, causam movimentos no solo em duas direções ao mesmo tempo. Um desses movimentos é para cima e para baixo, muito parecido com ondas na superfície do oceano. O outro é um movimento push-pull ao longo do mesmo caminho que a onda está viajando. Juntos, esses movimentos geram uma ação rolante que pode causar danos extremos em edifícios e outras estruturas.,outros usos para ondas sísmicas geocientistas frequentemente usam ondas sísmicas para mapear detalhes da estrutura interna do nosso planeta. Por exemplo, o tempo que leva ondas P e ondas S para viajar para a terra e, em seguida, voltar à superfície ajuda os cientistas a calcular a profundidade dos limites das principais camadas da Terra. (Os cálculos são possíveis, em grande parte, porque os pesquisadores mediram a velocidade das ondas sísmicas através de rochas sob imensa pressão no laboratório.)

ondas P e ondas S dizem aos cientistas muito mais do que os intervalos de profundidade das principais camadas da Terra., Em alguns casos, eles também fornecem fortes pistas sobre o tipo e densidade de materiais nessas camadas. Por exemplo, a distâncias entre 11.570 e 15.570 quilômetros (7.190 a 9.670 milhas) de um grande terremoto, os sismômetros não registram quaisquer ondas s vindas diretamente daquele terremoto. É uma grande pista que o núcleo exterior da Terra é feito de líquido, dizem os cientistas. (Em áreas a mais de 15.570 km de um epicentro de um terremoto, os sismómetros detectam ondas S. Essas ondas se desenvolvem quando a energia das ondas P que viajaram através do núcleo exterior da terra mais uma vez entra no manto mais sólido., Essa é a camada muito espessa que se encontra entre o núcleo exterior da terra e sua crosta.em profundidades rasas na crosta terrestre, todos os tipos de ondas sísmicas podem ser usados para mapear estruturas geológicas relativamente pequenas. Estas incluem coisas como falhas e bacias cheias de sedimentos. (Bacias cheias de sedimentos são bacias largas de rocha sólida onde se acumula material solto. Essas áreas podem ser especialmente afetadas por terremotos. Isso é porque as ondas sísmicas podem ficar presas e saltar dentro daquela bacia, fazendo o sedimento tremer como geleia numa tigela.,) Novamente, o tempo que leva para uma onda sísmica para viajar para uma estrutura e depois eco de volta ajuda os cientistas a estimar quão longe essa estrutura está.mesmo as pessoas que desencadeiam pequenas explosões de dinamite podem provocar ondas sísmicas. Isso significa que estes podem ser mapeados de longe. Também é possível usar dados recolhidos por sismómetros durante um longo período de tempo. Embora tais sinais possam ser fracos, eles podem ser montados em sinais mais fortes (muito da mesma forma que os fotógrafos podem tirar fotos em luz fraca, deixando o obturador de sua câmera aberto por minutos ou mesmo horas de cada vez).

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