Ondas Sísmicas: Ondas Primárias, Secundárias e de Superfície

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre ondas sísmicas primárias, secundárias e superficiais.

O movimento das ondas é um movimento familiar observado por nós. Quando uma pedra é lançada em uma piscina, a superfície da água é perturbada onde a pedra bate e as ondulações se movem para fora do ponto de perturbação. Este trem de ondas é produzido pelo movimento das partículas de água na vizinhança das ondulações.

A água, no entanto, não flui realmente na direção em que as ondas viajam. Por exemplo, uma rolha colocada na superfície irá balançar para cima e para baixo, mas não se afastará da sua posição original. A perturbação é transmitida continuamente pelos breves movimentos para a frente e para trás das partículas de água, que transmitem movimento às partículas mais à frente.

Dessa forma, as ondas de água transportam energia da superfície quebrada, onde a pedra foi lançada, até a borda da piscina, onde se partem com força. Os movimentos do terremoto são bastante análogos. A agitação que experimentamos é a vibração das rochas elásticas pela energia nas ondas sísmicas.

Quando um corpo elástico, como uma rocha, é atingido por um golpe, dois tipos de ondas elásticas são produzidas e essas ondas viajam para fora da fonte. O primeiro tipo de onda é exatamente o mesmo em suas propriedades físicas como uma onda sonora.

As ondas sonoras são transmitidas por compressões alternadas (pushes) e dilatações (pulls) no ar. Como líquidos e rochas, como gases, podem ser comprimidos, o mesmo tipo de onda viaja através de corpos de água como oceanos e lagos e através da terra sólida.

Em terremotos, as ondas deste tipo são transmitidas para fora a uma velocidade igual em todas as direções da ruptura da falta, comprimindo e dilatando alternadamente a rocha através da qual elas viajam. As partículas da rocha avançam e recuam na direção da propagação dessas ondas - isto é, as partículas se movem perpendicularmente à frente da onda.

O deslocamento para frente e para trás é a amplitude da onda. Na sismologia, esse tipo de onda é chamado onda P ou onda de pressão ou onda primária ou onda longitudinal. A onda P é uma onda corporal rápida que percorre o interior da Terra e chega primeiro à estação de gravação.

Essa onda pode passar por líquido ou gás; na rocha sólida tem maior velocidade em maior profundidade onde as rochas são mais elásticas. Por esta razão, pode viajar mais rápido através das bacias oceânicas do que através das massas continentais. A velocidade da onda P é de 5, 5 a 13, 8 quilômetros por segundo.

Ao contrário do ar que pode ser comprimido mas não cortado, materiais elásticos permitem que um segundo tipo de onda se propague, que corta e torce o material. Quando produzida por um terremoto, essa onda é chamada de onda S ou onda secundária ou onda de cisalhamento ou onda transversal. O comportamento da rocha durante a passagem da onda S é bem diferente do seu comportamento durante a passagem das ondas P.

Isso ocorre porque as ondas S envolvem cisalhamento em vez de compressão e as ondas S movem as partículas da rocha transversalmente para a direção de propagação. Devido à onda S, os movimentos das rochas podem estar em um plano vertical ou horizontal e essas ondas são semelhantes aos movimentos transversais em ondas de luz.

Sólidos, líquidos e gases resistem a uma mudança de volume quando comprimidos e retornam elasticamente quando a força é removida. Portanto, as ondas P que são ondas de compressão podem percorrer todos esses materiais.

Por outro lado, As ondas S agitam as partículas perpendicularmente à sua direção de viagem. Ao contrário das ondas P, que alteram temporariamente o volume do material interveniente comprimindo-o e expandindo-o alternadamente, as ondas S mudam temporariamente a forma do material que as transmite.

Como os fluidos (gases e líquidos) não respondem elasticamente às mudanças de forma, eles não transmitem as ondas S. Esse forte contraste nas propriedades das ondas P e S pode ser usado para detectar a presença de zonas líquidas no fundo da terra.

A onda S é uma onda corporal mais lenta que a onda P. Viajando pelo interior da terra, é o segundo a chegar à estação de gravação. Esta onda tem uma velocidade de 3, 2 a 7, 3 quilômetros por segundo. (A ação combinada das ondas P e S que ocorrem nos terremotos produz efeitos que estão ausentes no comportamento físico do som ou da luz.

Um terceiro tipo de onda formado por um terremoto é a onda L ou onda longa ou onda de superfície. Essas ondas são ondas ondulatórias, sinuosas e complexas que viajam ao longo da superfície da Terra. À medida que as ondas de superfície viajam ao longo do solo, elas fazem com que o chão e qualquer coisa que esteja sobre ele se mova, assim como as ondas do oceano lançam um navio.

Além de seu movimento para cima e para baixo. As ondas de superfície também têm um movimento de lado a lado em um plano horizontal. Este último movimento é particularmente prejudicial para as fundações das estruturas. Essa onda pode ter energia suficiente para percorrer mais de uma vez a Terra. A velocidade da onda de superfície varia de 4 a 4, 4 quilômetros por segundo, variando com a densidade da rocha.

Diagrama mostrando a diferença nos tempos de chegada das ondas P, S e L em um B sísmico.

Velocidades das Ondas P e S:

A velocidade das ondas P depende do módulo do bulk e do módulo de cisalhamento da rocha. Isso ocorre porque as ondas P envolvem a compressão do meio e o cisalhamento.

A velocidade da onda P é dada por

As diferentes velocidades das ondas P e S podem ser usadas para localizar o foco F de um terremoto. Como a onda S viaja mais devagar que a onda P, a diferença nos tempos de chegada entre as ondas P e S é proporcional à distância da estação em que ocorreu o terremoto. O ponto em que as vibrações se originam é o foco e o ponto na superfície diretamente acima é o epicentro.