CLASE 3: Midiendo Terremotos Prof. Diana Comte S.

Ondas de cuerpo Ondas P Ondas S Las ondas P son conocidas como ondas longitudinales, pues las partículas del medio se mueven en el mismo sentido de propagación de la onda. Las ondas S son conocidas como ondas transversales o de cizalle, pues las partículas se mueven en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda.

Ondas de Cuerpo Las ondas P son las primeras en llegar, pues tienen una velocidad de propagación mayor que las ondas S. Pueden viajar a través de medios sólidos y fluidos. Las ondas de cuerpo son conocidas también como ondas internas porque se propagan en el interior del sólido elástico. Las ondas S, llegan después, tienen una velocidad de propagación menor y no se propagan en medios fluidos (estos no resisten cizalle). Ondas P Ondas S

Ondas de Cuerpo Ondas Compresionales – Ondas P

Ondas de cuerpo Ondas Transversales – Ondas S

Ondas Superficiales Ondas Love (SH) Ondas Love Ondas Rayleigh (P-SV) Cuando el sólido tiene una superficie libre, como la superficie de la Tierra, se generan ondas que viajan a lo largo de la superficie, éstas son las ondas superficiales. Estas presentan su máxima amplitud en la superficie libre, y decae exponencialmente con la profundidad.

Ondas superficiales Las ondas Rayleigh llevan su nombre en honor al científico que analizó sus propiedades. La trayectoria descrita por las partículas del medio en el cual la onda se propaga, es de forma elíptica y retrógrada, y ocurre en el plano de propagación de la onda. Lord John William Strutt, tercer Barón Rayleigh, nació el 12 de Noviembre, 1842 y murió el 30 de Junio de 1919 en Essex, UK. Trayectoria de la partícula Dirección de propagación de la onda Ondas Rayleigh

Ondas Superficiales Otro tipo de ondas superficiales son las ondas Love, llamadas así en honor al científico que las estudió. Estas ondas se generan cuando el medio presenta estratificación. Las partículas se mueven de manera perpendicular a la dirección de propagación, como en las ondas S, sólo que polarizadas en el plano de la superficie de la Tierra, es decir, sólo poseen la componente horizontal. Puede considerarse como que las ondas Love están “atrapadas” en el medio superior. Dirección de propagación de la onda Augustus Edward Hough Love, nació el 17 de Abril, 1863 en Weston-super-Mare, y murió el 5 de Junio, 1940 en Oxford, Inglaterra. Trayectoria de las partículas

¿Con qué registramos estas ondas? Con el sismómetro registramos el movimiento del suelo causado por el paso de las ondas sísmicas. Los sismógrafos fueron ideados a fines del siglo pasado y se han ido perfeccionando hasta el presente. En la actualidad estos instrumentos presentan un alto grado de desarrollo electrónico, pero su principio básico no ha cambiado. Sismómetro Horizontal Sismómetro Vertical (SCIGN)

El primer sismógrafo fue inventado por el astrónomo y matemático chino Chang Heng. Consistía en que cada uno de los ocho dragones contenía una esfera de bronce sólido en su boca. Cuando había un movimiento lo suficientemente fuerte, el mecanismo dentro del sismógrafo abría la boca del dragón y la esfera caía dentro de la boca abierta de su correspondiente sapo, haciendo un fuerte ruido, dando una señal de alerta de que un terremoto había ocurrido. El observador Imperial podría estimar la dirección de donde provenían las ondas del terremoto en base a cuáles sapos habían recibido su esfera de bronce.

En 1842 se creó una Comisión Especial de la Asociación Británica de Avances en la Ciencia destinada a mejorar el entendimiento de los terremotos. El instrumento más significativo correspondió al Péndulo invertido diseñado por Forbes en 1844. Domo esférico Lápiz Masa Este registro fue uno de los primeros obtenidos a grandes distancias. Se utilizó un péndulo horizontal de Von Rebeur (reproducido de Nature,40,1998,p.295) Potsdam, 17 Abril 1889

En 1898, E. Wiechert, Göttingen construyó un sismógrafo dcon un péndulo con amortiguamiento viscoso para disminuir las oscilaciones propias del instrumento. El primero de su serie fue horizontal y registraba sobre una película fotográfica. Posteriormente se diseñó uno con un registrador mecánico. Para el sensor, él utilizó un péndulo invertido estabilizado con resortes y con oscilaciones libres en las direcciones horizontales (Wiechert, 1904). Masa=1000Kg

El 28 de Febrero, 2001, ocurrió en las cercanías de Washington un terremoto de magnitud 6.8 … Este es el trazado en arena de dihco terremoto en un local llamado Mind over Matter, en Port Townsend (a XXX kilómetros). ...una forma distinta de registrar el movimiento del suelo…

Principio para los sismógrafos de movimiento vertical Resorte Masa La masa se mantiene al mismo nivel mientras el suelo se mueve Sin movimiento La tierra se mueve hacia arriba La tierra se mueve hacia abajo

Principio para los sismógrafos de movimiento vertical Tambor envuelto en papel, para graficar el movimiento Cable Masa Columna Lápiz Movimiento del suelo Roca

Sismómetros modernos El sismómetro de Banda Ancha puede detectar señales sísmicas en un amplio rango de frecuencias, y generalmente, un amplio rango de amplitudes (rango dinámico). El rango de frecuencias usual es de 0.01 Hz – 50 Hz (100 s – 0.02 s). Para sismología regional, el rango de frecuencias de interés es de 0.05 Hz – 20 Hz (20 s – 0.05 s). Los sismómetros de Banda Ancha son útiles para estudiar eventos sísmicos regionales y ocurridos a grandes distancias (telesismos). Guralp CMG-40T Broadband Sensor

Sismómetros modernos Los sismómetros de Período Corto registran señales en torno a frecuencias de 1 Hz (1 s). Son utilizados principalmente para registrar sismos locales y regionales. Existen sismómetros que almacenan el registro de la componente vertical, y de las tres componentes (V, NS, EW). Mark Products L-4 SP Sensor

Acelerógrafos El movimiento del suelo produce aceleraciones que son medidas por sensores de aceleración o también llamados de movimiento fuerte (strong motion); éstos están diseñados para registrar ondas sísmicas de grandes amplitudes y de alto contenido de frecuencias. Dichos movimientos pueden generar daños estructurales y son, entonces, utilizados por sismólogos e ingenieros para mejorar las normas sismoresistentes y reducir el impacto de los terremotos. El rango de frecuencias de interés incluye aceleraciones entre 0.001g - 2 g y frecuencias entre 0 Hz - 100 Hz.

Antena GPS Panel solar Batería Estación sismológica Sismómetro Computador portátil Componentes de una estación sismológica de la Red de Intervención  El sismómetro está localizado en roca y por lo tanto está enterrado o al abrigo de perturbaciones externas.  El computador portátil es necesario solamente para la extracción de información desde el disco duro de la estación sismológica.  La antena GPS está conectada directamente a la estación sismológica, permitiendo de esta forma tener un control de tiempo adecuado en forma permanente. Además entrega la ubicación geográfica de la estación.

Aceleración (cm/s2) Velocidad (cm/s) Desplazamiento (cm) Este Este Este Sur Sur Sur Tiempo (s) Tiempo (s) Tiempo (s)

S P Sismograma de la estación C Sismograma de la estación B Sismograma de la estación A Curvas que muestran como Ts-Tp aumenta con la distancia S Ondas Superficiales Tiempo después de iniciado el terremoto (min) Ts-Tp P Tiempo de viaje de la onda P desde el foco a la estación C Distancia desde el foco (km)

Ondas de Cuerpo (directa y reflejada) dentro de la Tierra como llegadas en los sismogramas Foco Onda Love a lo largo de la superficie terrestre y minutos y Ondas reflejadas Núcleo Manto minutos

Con el estudio de las distintas fases de las ondas, se puede conocer el interior de la Tierra… FIN