Como é que estudamos os sismos?

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Elle James

Os cientistas lêem os registos de sismogramas de sismógrafos colocados na superfície da Terra para calcular a magnitude de um sismo.

Os sismos são provocados pela colisão de duas placas tectónicas, que abalam violentamente o solo. O plano onde deslizam é designado por falha A ciência que compreende os terramotos é conhecida como sismologia. Os cientistas especializados em sismologia são chamados sismólogos.

A energia de um terramoto é transportada por ondas sísmicas, que são vibrações que percorrem o planeta. Os sismómetros são instrumentos que os cientistas utilizam para analisar as ondas sísmicas. À medida que as ondas sísmicas passam, registam-nas como padrões irregulares. Os dados destes padrões são designados por sismograma. Os sismómetros são frequentemente utilizados como sinónimos de sismógrafos.

Noções básicas de sísmica

Três conjuntos distintos de ondas partem do foco do terramoto. As ondas primárias, ou ondas P, são as primeiras ondas a chegar. As ondas S, ou ondas secundárias, vêm a seguir. Ambas se movem através do interior da Terra. As ondas superficiais movem-se através da superfície da Terra e são detectadas por último.

O sismógrafo detecta ondas primárias, secundárias e de superfície em vários períodos de tempo e a diferentes velocidades. (Crédito da fotografia: Flickr)

As ondas P são ondas de compressão. Movem-se empurrando ou puxando partículas na direção de propagação. As ondas S são ondas de cisalhamento. Deslocam as partículas da matéria perpendicularmente à sua direção de movimento. As ondas S movem-se a uma velocidade que é aproximadamente metade da velocidade das ondas P. As ondas P movem-se mais rapidamente do que as ondas S através dos sólidos, uma vez que é necessária mais energia para comprimir o material do que para o cisalhar.é por isso que as ondas P são detectadas pelos sismógrafos antes das ondas S.

As ondas de superfície estão limitadas à superfície da Terra e às camadas exteriores. Movem-se a uma velocidade um pouco mais lenta do que as ondas S. Estas últimas ondas fazem a Terra rolar ou tremer para os lados. As ondas de superfície são as mais destrutivas, em termos do seu impacto direto no ambiente à superfície.

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Como é que os sismógrafos funcionam?

Sem os sismógrafos, a sismologia seria impossível! Os sismógrafos são a principal ferramenta utilizada pelos sismólogos, pois permitem a recolha de dados sobre as vibrações da Terra. Os sismógrafos costumavam registar os dados em papel, mas a utilização de equipamentos analógicos está em declínio. Atualmente, são preferidos os instrumentos digitais, que permitem uma leitura mais precisa e descrições mais claras das vibrações do solo.

Sismógrafo com movimento horizontal. Enquanto a base oscila para a frente e para trás, a caneta tende a permanecer imóvel, devido à inércia do peso cilíndrico. (Crédito da fotografia: Dollynarak/Wikimedia Commons)

A base de um sismógrafo está firmemente cravada na superfície e a massa está suspensa livremente. Um terramoto faz vibrar a base do sismógrafo, mas a massa suspensa não é afetada. Em vez disso, o cordel do qual está suspensa absorve todo o movimento. A diferença de posição entre as partes trémula e estacionária do sismógrafo é registada como o sismógrafo. Isto ajuda a mediro movimento do solo provocado por ondas sísmicas.

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Como é que eles localizam o foco?

A diferença de tempo entre o aparecimento das ondas é determinada pela distância que estas percorreram desde o ponto de foco. Quanto maior for o atraso, mais longe as ondas foram. Para medir com precisão o aparecimento de ondas sísmicas de terramotos em locais conhecidos, os sismólogos construíram redes de sismógrafos sensíveis em todo o mundo.

O foco é encontrado na intersecção de três círculos centrados em três estações de observação, aqui mostradas no Japão, Austrália e Estados Unidos. O raio de cada círculo é calculado a partir da diferença nos tempos de chegada das ondas P e S na estação correspondente. (Crédito da foto: Praveenron/Wikimedia Commons)

O intervalo entre a chegada das ondas P e das ondas S num sismograma só pode ser utilizado para determinar a distância a que o sismo se encontrava do local registado, mas não a sua direção. Um círculo com um raio equivalente à distância prevista do sismo pode ser desenhado à volta da instalação num mapa para identificar o foco. Os cientistas aplicam então uma técnica conhecida como triangulação, que requer pelo menos trêsO epicentro é o ponto em que as leituras dos três sismógrafos separados se ligam num mapa.

Medir a dimensão dos terramotos

A escala de Richter, desenvolvida por Charles F. Richter em 1934, foi o primeiro método amplamente aplicado para quantificar a intensidade dos sismos. Foi calculada através de uma fórmula que tinha em conta a distância entre o evento sísmico e o instrumento de medição, bem como a magnitude do maior impulso alguma vez captado num determinado tipo de sismómetro.

Se a amplitude máxima da atividade sísmica produzida por dois sismos localizados à mesma distância de um sismógrafo difere por um fator de 10, eles variam na escala de Richter em uma unidade de magnitude. Portanto, um sismo de magnitude 3 causa 10 vezes a quantidade de deslocamento do solo que um sismo de magnitude 2.

No entanto, a escala de Richter não pode fornecer estimativas precisas para terramotos de grande magnitude. Atualmente, é preferida a escala de magnitude de momento. O momento gerado por um terramoto é uma função da distância do movimento da falha e da força necessária para a mover. É produzido a partir de registos de terramotos feitos em vários locais utilizando modelação. A única escala que pode medir de forma fiável ocorrências comuma magnitude de M8 ou superior é a escala do momento.

O terramoto de Gorkha, que teve uma magnitude de 7,8, ocorreu a 25 de abril de 2015, no centro do Nepal, perto de Katmandu, matando mais de 9.000 pessoas e ferindo outras milhares. (Crédito da fotografia: Hilmi Hacaloğlu/Wikimedia Commons)

Cerca de 750 000 pessoas morreram em todo o mundo devido a sismos entre 1998 e 2017, o que representa mais de metade de todas as vítimas de catástrofes naturais. Há muito que trabalhamos para aumentar a nossa capacidade de antecipar onde e quando podem ocorrer sismos e a nossa compreensão do que se segue quando ocorrem, para lidar com as mortes e os danos que causam.

Apesar de ainda não sermos capazes de estimar de forma consistente quando ocorrerão grandes terramotos, podemos tomar precauções para diminuir a sua devastação. Podemos trabalhar com profissionais para criar projectos, barragens, pontes e outros edifícios que possam suportar abalos sísmicos. Podemos também utilizar os nossos conhecimentos geológicos para localizar áreas onde é mais provável que ocorram grandes terramotos. Finalmente, podemos apoiaras populações vulneráveis a prepararem-se para as catástrofes sísmicas e a responderem-lhes da forma mais segura possível.

Elle James é uma entusiasta e escritora apaixonada pela ciência, cujo fascínio pelos mistérios do universo a leva a explorar e compartilhar conhecimento por meio de seu blog. Com formação em física e amor por todas as coisas científicas, os escritos de Elle mergulham em uma ampla variedade de tópicos, incluindo astronomia, química, biologia e ciências ambientais. Seu blog combina pesquisa completa com um estilo de escrita amigável, tornando conceitos complexos acessíveis a leitores de todas as origens. A dedicação de Elle em promover a alfabetização científica e despertar a curiosidade em seu público alimenta seu desejo de inspirar outras pessoas a apreciar e se envolver com as maravilhas do mundo natural. Através de sua narrativa cativante e estilo envolvente, Elle pretende despertar um sentimento de admiração e admiração em seus leitores, ao mesmo tempo em que enfatiza a importância da compreensão científica em nossa vida cotidiana.