Onde sismique

parmi les nombreux types d’ondes sismiques, on peut faire une large distinction entre les ondes corporelles, qui voyagent à travers la Terre, et les ondes de surface, qui voyagent à la surface de la Terre.:48-50: 56-57

d’autres modes de propagation des ondes existent que ceux décrits dans cet article; bien qu’ils aient une importance relativement mineure pour les ondes terrestres, ils sont importants dans le cas de l’astérosismologie.

• Les ondes corporelles traversent l’intérieur de la Terre.
• Les Ondes de Surface traversent la surface., Les ondes de Surface se désintègrent plus lentement avec la distance que les ondes corporelles qui se déplacent en trois dimensions.
• Le mouvement des particules des ondes de surface est plus grand que celui des ondes corporelles, de sorte que les ondes de surface ont tendance à causer plus de dommages.

ondes Corporellesmodifier

Les ondes corporelles traversent l’intérieur de la Terre le long de chemins contrôlés par les propriétés du matériau en termes de densité et de module (rigidité). La densité et le module, à leur tour, varient en fonction de la température, de la composition et de la phase du matériau. Cet effet ressemble à la réfraction des ondes lumineuses., Deux types de mouvement de particules entraînent deux types d’ondes corporelles: les ondes primaires et secondaires.

ondes Primairesmodifier

Les ondes primaires (ondes P) sont des ondes de compression de nature longitudinale. Les ondes P sont des ondes de pression qui se déplacent plus rapidement que les autres ondes à travers la terre pour arriver en premier aux stations sismographiques, d’où le nom de « primaire ». Ces ondes peuvent traverser n’importe quel type de matériau, y compris les fluides, et peuvent voyager près de 1,7 fois plus rapidement que les ondes S., Dans l’air, ils prennent la forme d’ondes sonores, d’où ils voyagent à la vitesse du son. Les vitesses typiques sont 330 m/s dans l’air, 1450 m/s dans l’eau et environ 5000 m / s dans le granit.

ondes secondairesModifier

Les ondes secondaires (ondes S) sont des ondes de cisaillement qui sont transversales dans la nature. À la suite d’un tremblement de terre, les ondes S arrivent aux stations sismographiques après les ondes P qui se déplacent plus rapidement et déplacent le sol perpendiculairement à la direction de propagation., Selon la direction de propagation, l’onde peut prendre différentes caractéristiques de surface; par exemple, dans le cas d’ondes s polarisées horizontalement, le sol se déplace alternativement d’un côté puis de l’autre. Les ondes S ne peuvent se déplacer que dans les solides, car les fluides (liquides et gaz) ne supportent pas les contraintes de cisaillement. Les ondes S sont plus lentes que les ondes P, et les vitesses sont généralement d’environ 60% de celles des ondes P dans un matériau donné. Les ondes de cisaillement ne peuvent traverser aucun milieu liquide, donc l’absence d’onde S dans le noyau externe de la terre suggère un état liquide.,

ondes de Surfacemodifier

Les ondes sismiques de surface se déplacent le long de la surface de la Terre. Ils peuvent être classés comme une forme d’ondes de surface mécaniques. On les appelle ondes de surface, car elles diminuent à mesure qu’elles s’éloignent de la surface. Ils voyagent plus lentement que les ondes sismiques (P et S). Dans les grands tremblements de terre, les ondes de surface peuvent avoir une amplitude de plusieurs centimètres.,

ondes de Rayleighmodifier

Les Ondes de Rayleigh, également appelées roulis au sol, sont des ondes de surface qui se déplacent sous forme d’ondulations avec des mouvements similaires à ceux des ondes à la surface de l’eau (notez cependant que le mouvement des particules associé à faible profondeur est rétrograde, et que la force de restauration dans Rayleigh et dans d’autres ondes sismiques est élastique, et non gravitationnelle comme pour les ondes d’eau). L’existence de ces ondes a été prédite par John William Strutt, Lord Rayleigh, en 1885., Ils sont plus lents que les ondes corporelles, environ 90% de la vitesse des ondes S pour les milieux élastiques homogènes typiques. Dans un milieu en couches (comme la croûte et le manteau supérieur), la vitesse des ondes de Rayleigh dépend de leur fréquence et de leur longueur d’onde. Voir aussi vagues D’Agneau.

ondes D’Amourmodifier

Les ondes D’amour sont des ondes de cisaillement polarisées horizontalement (ondes SH), n’existant qu’en présence d’un milieu semi-infini recouvert par une couche supérieure d’épaisseur finie. Ils sont nommés D’après A. E. H., Love, un mathématicien britannique qui a créé un modèle mathématique des vagues en 1911. Ils voyagent généralement légèrement plus vite que les ondes de Rayleigh, environ 90% de la vitesse de l’onde S, et ont la plus grande amplitude.

stoneley wavesEdit

Une onde stoneley est un type d’onde limite (ou onde d’interface) qui se propage le long d’une frontière solide-fluide ou, dans des conditions spécifiques, également le long d’une frontière solide-solide., Les Amplitudes des ondes de Stoneley ont leurs valeurs maximales à la limite entre les deux milieux en contact et se désintègrent exponentiellement vers la profondeur de chacun d’eux. Ces ondes peuvent être générées le long des parois d’un forage rempli de fluide, étant une source importante de bruit cohérent dans les profils sismiques verticaux (VSP) et constituant la composante basse fréquence de la source dans l’enregistrement sonore.L’équation des ondes de Stoneley a été donnée pour la première fois par le Dr Robert Stoneley (1894-1976), professeur émérite de sismologie, Cambridge.,

modes Normauxmodifier

les oscillations Libres de la Terre sont des ondes stationnaires, le résultat de l’interférence entre deux ondes de surface voyageant dans des directions opposées., L’interférence des ondes de Rayleigh entraîne une oscillation sphéroïdale s tandis que l’interférence des ondes D’amour donne une oscillation toroïdale T. Les modes d’oscillations sont spécifiés par trois nombres, par exemple, nSlm, où l est le numéro d’ordre angulaire (ou le degré harmonique sphérique, voir harmoniques sphériques pour plus de détails). Le nombre m est le numéro d’ordre azimutal. Il peut prendre des valeurs 2l+1 de −l à +l. Le nombre n est le numéro d’ordre radial. Cela signifie l’onde avec n passages à zéro dans le rayon. Pour la terre sphériquement symétrique, la période pour n et l donnés ne dépend pas de M.,

quelques exemples d’oscillations sphéroïdales sont le mode « respiration » 0S0, qui implique une expansion et une contraction de la Terre entière, et a une période d’environ 20 minutes; et le mode « rugby » 0S2, qui implique des expansions le long de deux directions alternées, et a une période d’environ 54 minutes. Le mode 0S1 n’existe pas car il nécessiterait un changement du centre de gravité, ce qui nécessiterait une force externe.

parmi les modes toroïdaux fondamentaux, 0T1 représente des changements dans la vitesse de rotation de la terre; bien que cela se produise, il est beaucoup trop lent pour être utile en sismologie., Le mode 0T2 décrit une torsion des hémisphères nord et sud l’un par rapport à l’autre; il a une période d’environ 44 minutes.

Les premières observations des oscillations libres de la Terre ont été faites lors du grand tremblement de terre de 1960 au Chili. Actuellement, des périodes de milliers de modes sont connues. Ces données sont utilisées pour déterminer certaines structures à grande échelle de l’intérieur de la Terre.,

ondes P et S dans le manteau et le noyau Terrainmodifier

lorsqu’un tremblement de terre se produit, les sismographes près de l’épicentre sont capables d’enregistrer les ondes P et s, mais ceux situés à une plus grande distance ne détectent plus les hautes fréquences de la première onde s. Comme les ondes de cisaillement ne peuvent pas traverser les liquides, ce phénomène était une preuve originale de l’observation maintenant bien établie que la Terre a un noyau externe liquide, comme l’a démontré Richard Dixon Oldham., Ce type d’observation a également été utilisé pour soutenir, par des tests sismiques, que la Lune a un noyau solide, bien que des études géodésiques récentes suggèrent que le noyau est encore en fusion.