Onde sismiche: onde primarie, secondarie e di superficie

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere le onde sismiche primarie, secondarie e di superficie.

Il moto ondoso è un movimento familiare osservato da noi. Quando una pietra viene gettata in una piscina, la superficie dell'acqua viene disturbata dove la pietra colpisce e le increspature si muovono verso l'esterno dal punto di disturbo. Questo treno di onde è prodotto dal movimento delle particelle d'acqua nelle vicinanze delle increspature.

L'acqua, tuttavia, non scorre realmente nella direzione in cui viaggiano le onde. Ad esempio un tappo posizionato sulla superficie si muoverà su e giù ma non si sposterà dalla sua posizione originale. Il disturbo viene trasmesso continuamente dai brevi movimenti avanti e indietro delle particelle d'acqua, che impartiscono movimento alle particelle più avanti.

In questo modo, le onde dell'acqua trasportano energia dalla superficie rotta, dove la pietra è stata lasciata cadere, sul bordo della piscina dove si rompono con forza. I movimenti dei terremoti sono abbastanza analoghi. L'agitazione che sperimentiamo è la vibrazione delle rocce elastiche dall'energia nelle onde sismiche.

Quando un corpo elastico, come una roccia viene colpito da un colpo, vengono prodotti due tipi di onde elastiche e queste onde si propagano dalla sorgente. Il primo tipo di onda è esattamente lo stesso nelle sue proprietà fisiche come un'onda sonora.

Le onde sonore sono trasmesse da compressioni alternate (spinte) e dilatazioni (tiri) in aria. Poiché i liquidi e le rocce, come i gas, possono essere compressi, lo stesso tipo di onda viaggia attraverso corpi d'acqua come oceani e laghi e attraverso la terra solida.

Nei terremoti, onde di questo tipo vengono trasmesse verso l'esterno ad uguale velocità in tutte le direzioni dalla rottura della faglia, alternativamente comprimendo e dilatando la roccia attraverso cui viaggiano. Le particelle della roccia si muovono in avanti e indietro nella direzione di propagazione di queste onde, cioè le particelle si muovono perpendicolarmente al fronte dell'onda.

Lo spostamento in avanti e indietro è l'ampiezza dell'onda. In sismologia, questo tipo di onda è chiamato onda P o onda di pressione o onda primaria o onda longitudinale. L'onda P è un'onda corporea veloce che viaggia attraverso l'interno della terra e arriva prima alla stazione di registrazione.

Questa onda può passare attraverso liquidi o gas; in roccia solida ha una maggiore velocità a maggiore profondità dove le rocce sono più elastiche. Per questo motivo, può viaggiare più velocemente attraverso i bacini oceanici che attraverso le masse continentali. La velocità dell'onda P è compresa tra 5, 5 e 13, 8 chilometri al secondo.

A differenza dell'aria che può essere compressa ma non tranciata, i materiali elastici consentono a un secondo tipo di onde di propagarsi, che tagliano e torcono il materiale. Quando viene prodotta da un terremoto questa onda è chiamata onda S o onda secondaria o onda di taglio o Onda trasversale. Il comportamento della roccia durante il passaggio dell'onda S è molto diverso dal suo comportamento durante il passaggio delle onde P.

Questo perché le onde S coinvolgono le forze di taglio piuttosto che la compressione e le onde S spostano le particelle della roccia trasversali nella direzione di propagazione. A causa dell'onda S i movimenti di roccia possono essere in un piano verticale o orizzontale e queste onde sono simili ai movimenti trasversali nelle onde luminose.

Solidi, liquidi e gas resistono al cambiamento di volume quando vengono compressi e tornano elasticamente indietro una volta rimossa la forza. Pertanto, le onde P che sono onde compressive possono attraversare tutti questi materiali.

Al contrario, Le onde S scuotono le particelle ad angolo retto rispetto alla loro direzione di marcia. A differenza delle onde P, che modificano temporaneamente il volume del materiale intermedio comprimendolo ed espandendolo alternativamente, le onde S cambiano temporaneamente la forma del materiale che le trasmette.

Poiché i fluidi (gas e liquidi) non rispondono elasticamente ai cambiamenti di forma, non trasmetteranno onde S. Questo forte contrasto nelle proprietà delle onde P e S può essere utilizzato per rilevare la presenza di zone liquide in profondità nella terra.

L'onda S è un'onda corporea più lenta rispetto all'onda P. Viaggiando attraverso l'interno della terra, è il secondo ad arrivare alla stazione di registrazione. Questa onda ha una velocità compresa tra 3, 2 e 7, 3 chilometri al secondo. (L'azione combinata delle onde P e S che si verificano nei terremoti produce tali effetti che sono assenti nel comportamento fisico del suono o della luce.

Un terzo tipo di onda formata dal terremoto è l'onda L o onda lunga o onda superficiale. Queste onde sono onde complesse, sinuose e ondulatorie che viaggiano lungo la superficie della terra. Mentre le onde di superficie viaggiano lungo il terreno, causano il movimento del terreno e qualsiasi cosa su di esso, come le onde oceaniche lanciano una nave.

Oltre al loro movimento su e giù. Le onde di superficie hanno anche un movimento da lato a lato in un piano orizzontale. Quest'ultima mozione è particolarmente dannosa per le fondamenta delle strutture. Quest'onda può avere abbastanza energia per andare più di una volta intorno alla terra. La velocità dell'onda di superficie varia da 4 a 4, 4 chilometri al secondo, a seconda della densità della roccia.

Diagramma che mostra la differenza nei tempi di arrivo delle onde P, S e L su un B. sismografico

Velocità delle onde P e S:

La velocità delle onde P dipende sia dal modulo di massa che dal modulo di taglio della roccia. Questo perché le onde P coinvolgono sia la compressione del mezzo che la tosatura.

La velocità dell'onda P è data da,

Le diverse velocità delle onde P e S possono essere utilizzate per localizzare la messa a fuoco F di un terremoto. Poiché l'onda S viaggia più lentamente dell'onda P, la differenza nei tempi di arrivo tra le onde P e S è proporzionale alla distanza dalla stazione in cui si è verificato il terremoto. Il punto in cui le vibrazioni hanno origine è il punto focale e il punto sulla superficie direttamente sopra è l'epicentro.