Tra i molti tipi di onde sismiche, si può fare un’ampia distinzione tra le onde del corpo, che viaggiano attraverso la Terra, e le onde di superficie, che viaggiano sulla superficie terrestre.:48-50: 56-57
Esistono altri modi di propagazione delle onde rispetto a quelli descritti in questo articolo; sebbene di importanza relativamente minore per le onde terrestri, sono importanti nel caso dell’asterosismologia.
- Le onde del corpo viaggiano attraverso l’interno della Terra.
- Onde di superficie viaggiano attraverso la superficie., Le onde di superficie decadono più lentamente con la distanza rispetto alle onde del corpo che viaggiano in tre dimensioni.
- Il movimento delle particelle delle onde superficiali è maggiore di quello delle onde del corpo, quindi le onde superficiali tendono a causare più danni.
Onde del corpomodifica
Le onde del corpo viaggiano attraverso l’interno della Terra lungo percorsi controllati dalle proprietà del materiale in termini di densità e modulo (rigidità). La densità e il modulo, a loro volta, variano in base alla temperatura, alla composizione e alla fase del materiale. Questo effetto assomiglia alla rifrazione delle onde luminose., Due tipi di moto delle particelle danno luogo a due tipi di onde corporee: onde primarie e secondarie.
Onde primariemodifica
Le onde primarie (P-waves) sono onde di compressione di natura longitudinale. Le onde P sono onde di pressione che viaggiano più velocemente di altre onde attraverso la terra per arrivare prima alle stazioni sismografiche, da qui il nome “Primario”. Queste onde possono viaggiare attraverso qualsiasi tipo di materiale, inclusi i fluidi, e possono viaggiare quasi 1,7 volte più velocemente delle onde S., In aria, prendono la forma di onde sonore, quindi viaggiano alla velocità del suono. Le velocità tipiche sono 330 m/s in aria, 1450 m/s in acqua e circa 5000 m / s in granito.
Onde secondariemodifica
Le onde secondarie (S-waves) sono onde di taglio di natura trasversale. A seguito di un evento sismico, le onde S arrivano alle stazioni sismografiche dopo le onde P più veloci e spostano il terreno perpendicolarmente alla direzione di propagazione., A seconda della direzione di propagazione, l’onda può assumere diverse caratteristiche superficiali; ad esempio, nel caso di onde S polarizzate orizzontalmente, il terreno si muove alternativamente da un lato e poi dall’altro. Le onde S possono viaggiare solo attraverso i solidi, poiché i fluidi (liquidi e gas) non supportano le sollecitazioni di taglio. Le onde S sono più lente delle onde P e le velocità sono in genere intorno al 60% di quelle delle onde P in un dato materiale. Le onde di taglio non possono viaggiare attraverso alcun mezzo liquido, quindi l’assenza di onda S nel nucleo esterno della terra suggerisce uno stato liquido.,
Onde di superficiemodifica
Le onde di superficie sismiche viaggiano lungo la superficie terrestre. Possono essere classificati come una forma di onde superficiali meccaniche. Sono chiamate onde di superficie, poiché diminuiscono man mano che si allontanano dalla superficie. Viaggiano più lentamente delle onde sismiche del corpo (P e S). Nei grandi terremoti, le onde superficiali possono avere un’ampiezza di diversi centimetri.,
Rayleigh wavesEdit
onde di Rayleigh, chiamato anche terra roll, sono onde di superficie che di viaggio, come onde con movimenti simili a quelli delle onde sulla superficie dell’acqua (si noti, tuttavia, che la particella associata movimento a basse profondità è retrogrado, e che la forza di ripristino in Rayleigh e in altre onde sismiche è elastica, non gravitazionali, come per l’acqua onde). L’esistenza di queste onde fu predetta da John William Strutt, Lord Rayleigh, nel 1885., Sono più lenti delle onde del corpo, circa il 90% della velocità delle onde S per i tipici mezzi elastici omogenei. In un mezzo stratificato (come la crosta e il mantello superiore) la velocità delle onde di Rayleigh dipende dalla loro frequenza e lunghezza d’onda. Vedi anche Onde di agnello.
Love wavesEdit
Le Love waves sono onde di taglio polarizzate orizzontalmente (onde SH), esistenti solo in presenza di un mezzo semi-infinito sovrastato da uno strato superiore di spessore finito. Prendono il nome da A. E. H., Love, un matematico britannico che ha creato un modello matematico delle onde nel 1911. Di solito viaggiano leggermente più velocemente delle onde di Rayleigh, circa il 90% della velocità dell’onda S e hanno l’ampiezza maggiore.
Stoneley wavesEdit
Un’onda Stoneley è un tipo di onda limite (o onda di interfaccia) che si propaga lungo un confine solido-fluido o, in condizioni specifiche, anche lungo un confine solido-solido., Le ampiezze delle onde di Stoneley hanno i loro valori massimi al confine tra i due mezzi di contatto e decadono esponenzialmente verso la profondità di ciascuno di essi. Queste onde possono essere generate lungo le pareti di un pozzo pieno di fluido, essendo un’importante fonte di rumore coerente nei profili sismici verticali (VSP) e costituendo la componente a bassa frequenza della sorgente nella registrazione sonora.L’equazione per le onde di Stoneley è stata data per la prima volta dal Dr. Robert Stoneley (1894-1976), professore emerito di Sismologia, Cambridge.,
Modalità normalemodifica
Il senso del movimento per l’oscillazione toroidale 0T1 per due momenti di tempo.
Lo schema di movimento per l’oscillazione sferoidale 0S2.Le linee tratteggiate danno linee nodali (zero). Le frecce danno il senso del movimento.
Le oscillazioni libere della Terra sono onde stazionarie, il risultato dell’interferenza tra due onde superficiali che viaggiano in direzioni opposte., L’interferenza delle onde di Rayleigh si traduce in oscillazione sferoidale S mentre l’interferenza delle onde d’Amore dà oscillazione toroidale T. Le modalità di oscillazione sono specificate da tre numeri, ad esempio, nSlm, dove l è il numero d’ordine angolare (o grado armonico sferico, vedi Armoniche sferiche per maggiori dettagli). Il numero m è il numero d’ordine azimutale. Può assumere valori 2l+1 da-l a + l. Il numero n è il numero d’ordine radiale. Significa l’onda con n zero incroci in raggio. Per la Terra sfericamente simmetrica il periodo per dato n e l non dipende da m.,
Alcuni esempi di oscillazioni sferoidali sono la modalità “respirazione” 0S0, che comporta un’espansione e contrazione di tutta la Terra e ha un periodo di circa 20 minuti; e la modalità “rugby” 0S2, che comporta espansioni lungo due direzioni alternate e ha un periodo di circa 54 minuti. La modalità 0S1 non esiste perché richiederebbe un cambiamento nel centro di gravità, che richiederebbe una forza esterna.
Dei modi toroidali fondamentali, 0T1 rappresenta i cambiamenti nella velocità di rotazione della Terra; sebbene ciò si verifichi, è troppo lento per essere utile in sismologia., La modalità 0T2 descrive una torsione degli emisferi settentrionale e meridionale l’uno rispetto all’altro; ha un periodo di circa 44 minuti.
Le prime osservazioni di oscillazioni libere della Terra furono fatte durante il grande terremoto del 1960 in Cile. Attualmente sono noti periodi di migliaia di modalità. Questi dati sono utilizzati per determinare alcune strutture su larga scala dell’interno della Terra.,
Onde P e S nel mantello e nel coreEdit
Quando si verifica un terremoto, i sismografi vicino all’epicentro sono in grado di registrare sia le onde P che le onde S, ma quelle a una distanza maggiore non rilevano più le alte frequenze della prima onda S. Poiché le onde di taglio non possono passare attraverso i liquidi, questo fenomeno era la prova originale per l’osservazione ormai consolidata che la Terra ha un nucleo esterno liquido, come dimostrato da Richard Dixon Oldham., Questo tipo di osservazione è stato anche usato per sostenere, mediante test sismici, che la Luna ha un nucleo solido, anche se recenti studi geodetici suggeriscono che il nucleo è ancora fuso.
