Sismik Dalga Ne demek?
Bir sismik dalga, Dünya’da veya başka bir gezegen gövdesinde dolaşan bir akustik enerji dalgasıdır. Bir deprem (veya genellikle bir deprem), volkanik patlama, magma hareketi, büyük bir toprak kayması ve düşük frekanslı akustik enerji üreten büyük insan yapımı bir patlamadan kaynaklanabilir.
Sismik dalgalar, sismometreler, hidrofonlar (suda) veya ivmeölçerler kullanarak dalgaları kaydeden sismologlar tarafından incelenir. Sismik dalgalar, çeşitli doğal ve antropojenik kaynaklardan kaynaklanan sürekli düşük genlikli titreşim olan sismik gürültüden (ortam titreşimi) ayrılır.
Bir sismik dalganın yayılma hızı, ortamın yoğunluğuna ve esnekliğine olduğu kadar dalga tipine de bağlıdır. Hız, Dünya’nın kabuğu ve mantosu boyunca derinlikle birlikte artma eğilimindedir, ancak mantodan Dünya’nın dış çekirdeğine doğru keskin bir şekilde düşer.[2]
Depremler, farklı hızlara sahip farklı dalga türleri oluşturur. Bir sismik gözlemevi tarafından kaydedildiğinde, farklı seyahat süreleri, bilim adamlarının depremin merkez üssünü bulmasına yardımcı olur. Jeofizikte, sismik dalgaların kırılması veya yansıması, Dünya’nın iç yapısını araştırmak için kullanılır. Bilim adamları bazen sığ, yer altı yapıları araştırmak için titreşimler üretir ve ölçerler.
Sismik Dalga Türleri
Birçok sismik dalga türü arasında, Dünya’nın içinden geçen cisim dalgaları ile Dünya’nın yüzeyinde ilerleyen yüzey dalgaları arasında geniş bir ayrım yapılabilir.
Bu makalede açıklananlardan başka dalga yayılma modları mevcuttur; Dünya kaynaklı dalgalar için nispeten küçük bir öneme sahip olsalar da, asterosismoloji durumunda önemlidirler.
- Cisim dalgaları Dünya’nın içinden geçer.
- Yüzey dalgaları yüzey boyunca hareket eder. Yüzey dalgaları, üç boyutta hareket eden cisim dalgalarından mesafeyle daha yavaş bozulur.
- Yüzey dalgalarının parçacık hareketi cisim dalgalarından daha büyüktür, bu nedenle yüzey dalgaları daha fazla hasara neden olma eğilimindedir.
Cisim dalgaları
Cisim dalgaları, yoğunluk ve modül (sertlik) açısından malzeme özellikleri tarafından kontrol edilen yollar boyunca Dünya’nın içinde hareket eder. Yoğunluk ve modül ise sıcaklığa, bileşime ve malzeme fazına göre değişir. Bu etki, ışık dalgalarının kırılmasına benzer. İki tür parçacık hareketi, iki tür cisim dalgasıyla sonuçlanır: Birincil ve İkincil dalgalar. Bu ayrım 1830’da Fransız matematikçi Siméon Denis Poisson tarafından kabul edildi.
Primary Waves (P dalgaları)
Birincil dalgalar (P dalgaları), doğası gereği uzunlamasına olan sıkıştırma dalgalarıdır. P dalgaları, önce sismograf istasyonlarına varmak için yeryüzündeki diğer dalgalardan daha hızlı hareket eden basınç dalgalarıdır, bu nedenle “Birincil” adı verilmiştir. Bu dalgalar, sıvılar da dahil olmak üzere her tür materyalden geçebilir ve S dalgalarından yaklaşık 1,7 kat daha hızlı hareket edebilir. Havada ses dalgaları şeklini alırlar, dolayısıyla ses hızında hareket ederler. Tipik hızlar havada 330 m/s, suda 1450 m/s ve granitte yaklaşık 5000 m/s’dir.
Secondary Waves (S dalgaları)
İkincil dalgalar (S dalgaları), doğası gereği enine olan kayma dalgalarıdır. Bir deprem olayının ardından S dalgaları, daha hızlı hareket eden P dalgalarından sonra sismograf istasyonlarına gelir ve yayılma yönüne dik olarak zemini yer değiştirir. Yayılma yönüne bağlı olarak, dalga farklı yüzey özellikleri alabilir; örneğin, yatay olarak polarize S dalgaları durumunda, zemin dönüşümlü olarak bir tarafa ve sonra diğer tarafa hareket eder. Akışkanlar (sıvılar ve gazlar) kayma gerilmelerini desteklemediğinden, S dalgaları yalnızca katıların içinden geçebilir.
S dalgaları, P dalgalarından daha yavaştır ve herhangi bir malzemede hızları tipik olarak P dalgalarının yaklaşık %60’ı kadardır. Kesme dalgaları herhangi bir sıvı ortamdan geçemez, bu nedenle dünyanın dış çekirdeğinde S dalgalarının bulunmaması bir sıvı durumu düşündürür.
Yüzey dalgaları
Sismik yüzey dalgaları Dünya yüzeyi boyunca hareket eder. Mekanik yüzey dalgalarının bir formu olarak sınıflandırılabilirler. Yüzeyden uzaklaştıkça azaldıkları için yüzey dalgaları olarak adlandırılırlar. Sismik cisim dalgalarından (P ve S) daha yavaş hareket ederler. Büyük depremlerde, yüzey dalgalarının genliği birkaç santimetre olabilir.
Rayleigh dalgaları
Yer sarsıntısı olarak da adlandırılan Rayleigh dalgaları, su yüzeyindeki dalgalarınkine benzer hareketlerle dalgacıklar halinde hareket eden yüzey dalgalarıdır (ancak, sığ derinliklerdeki ilgili parçacık hareketinin geriye dönük olduğunu ve geri getirme kuvvetinin Rayleigh ve diğer sismik dalgalarda elastiktir, su dalgalarında olduğu gibi yerçekimsel değildir). Bu dalgaların varlığı, 1885’te Lord Rayleigh, John William Strutt tarafından tahmin edildi.Vücut dalgalarından daha yavaştırlar, tipik homojen elastik ortam için S dalgalarının hızının kabaca %90’ı kadardır. Katmanlı bir ortamda (kabuk ve üst manto gibi), Rayleigh dalgalarının hızı frekanslarına ve dalga boylarına bağlıdır.
Love dalgaları
L dalgaları, yalnızca sonlu kalınlıkta bir üst tabaka tarafından kaplanan yarı sonsuz bir ortamın varlığında var olan yatay olarak polarize kayma dalgalarıdır (SH dalgaları).Adlarını 1911’de dalgaların matematiksel modelini yaratan İngiliz matematikçi Augustus Edward Hough Love’dan almıştır.Genellikle Rayleigh dalgalarından biraz daha hızlı hareket ederler, S dalgası hızının yaklaşık %90’ı kadardır ve en büyük genliğe sahiptirler.
Stoneley Dalgaları
Bir Stoneley dalgası, bir katı-sıvı sınırı boyunca veya belirli koşullar altında ayrıca bir katı-katı sınırı boyunca yayılan bir sınır dalgası (veya arayüz dalgası) türüdür. Stoneley dalgalarının genlikleri, temas eden iki ortam arasındaki sınırda maksimum değerlerine sahiptir ve her birinin derinliğine doğru katlanarak azalır. Bu dalgalar, dikey sismik profillerde (VSP) tutarlı gürültünün önemli bir kaynağı olan ve sonik kayıtta kaynağın düşük frekans bileşenini oluşturan sıvı dolu bir sondaj deliğinin duvarları boyunca üretilebilir.Stoneley dalgalarının denklemi ilk olarak Cambridge Emeritus Sismoloji Profesörü Dr. Robert Stoneley (1894–1976) tarafından verildi.
Bir olayın yerini belirlemede P ve S dalgalarının kullanışlılığı
Bir depremin yerel/merkez üssü, o depremin en az üç farklı yerden sismik verileri kullanılarak hesaplanır. Hiposantr/merkez üssü, burada Japonya, Avustralya ve Amerika Birleşik Devletleri’nde gösterilen üç gözlem istasyonu merkezli üç dairenin kesiştiği noktada bulunur. Her dairenin yarıçapı, karşılık gelen istasyona P ve S dalgalarının varış zamanlarındaki farktan hesaplanır.
Yerel veya yakın deprem olması durumunda, olaya olan mesafeyi belirlemek için P ve S dalgalarının geliş zamanlarındaki fark kullanılabilir. Küresel mesafelerde meydana gelen depremler söz konusu olduğunda, P dalgası varışlarını kaydeden (ortak bir saat kullanan) coğrafi olarak farklı üç veya daha fazla gözlem istasyonu, olay için gezegende benzersiz bir zaman ve konumun hesaplanmasına izin verir. Tipik olarak, hiposantrları hesaplamak için düzinelerce hatta yüzlerce P dalgası gelişi kullanılır. Bir ikiyüzlü merkez hesaplaması tarafından üretilen uyumsuzluk, “kalıntı” olarak bilinir. 0,5 saniye veya daha az artıklar uzak olaylar için tipiktir, 0,1-0,2 s artıklar yerel olaylar için tipiktir, bu da rapor edilen P gelişlerinin çoğunun hesaplanan ikiyüzlü merkeze o kadar iyi uyduğu anlamına gelir. Tipik olarak bir konum programı, olayın yaklaşık 33 km derinlikte meydana geldiği varsayılarak başlar; sonra derinliği ayarlayarak kalıntıyı en aza indirir. Olayların çoğu yaklaşık 40 km’den daha sığ derinliklerde meydana gelir, ancak bazıları 700 km kadar derinlerde meydana gelir.
Yayılma ile P- ve S-dalgaları paylaşımı
200 km’den daha az bir mesafedeki bir sismik dalganın kaynağına olan mesafeyi belirlemenin hızlı bir yolu, P dalgası ile S dalgasının varış zamanlarındaki farkı saniye cinsinden almak ve saniyede 8 kilometre ile çarpmaktır. Modern sismik diziler, daha karmaşık deprem konum teknikleri kullanır.
Telesismik mesafelerde, gelen ilk P dalgaları, sismografik istasyonların bulunduğu Dünya yüzeyine geri dönmeden önce zorunlu olarak mantonun derinliklerine inmiş ve hatta belki de gezegenin dış çekirdeğinde kırılmıştır. Dalgalar, depremden sonra düz bir çizgide ilerlemiş olmalarından daha hızlı hareket eder. Bu, gezegen içindeki önemli ölçüde artan hızlardan kaynaklanmaktadır ve Huygens İlkesi olarak adlandırılır. Gezegendeki yoğunluk derinlikle birlikte artar, bu da dalgaları yavaşlatır, ancak kayanın modülü çok daha fazla artar, yani daha derin, daha hızlı demektir. Bu nedenle, daha uzun bir rota daha kısa sürebilir.
Kesin bir hiposantr hesaplamak için seyahat süresi çok doğru bir şekilde hesaplanmalıdır. P dalgaları saniyede birçok kilometre hızla hareket ettiğinden, seyahat süresi hesabında yarım saniye bile sapmak, mesafe açısından kilometrelerce hata anlamına gelebilir. Uygulamada, birçok istasyondan gelen P varışları kullanılır ve hatalar birbirini götürür, bu nedenle hesaplanan merkez üssü, dünya çapında yaklaşık 10-50 km mertebesinde oldukça doğru olabilir. Kaliforniya’da bulunanlar gibi yakındaki yoğun sensör dizileri kabaca bir kilometrelik doğruluk sağlayabilir ve zamanlama doğrudan sismogram dalga biçimlerinin çapraz korelasyonu ile ölçüldüğünde çok daha büyük doğruluk mümkündür.
