Sismógrafo

O Sismocóspio de Chang Heng (China, 132).

Estação sísmica na Ilha de Santa Maria (Açores), Portugal.

Sismógrafo é um aparelho que detecta os movimentos do solo, incluindo os gerados pelas ondas sísmicas. Consiste no sensor básico dos instrumentos sismográficos de que o sismógrafo e o sismoscópio fazem parte. Estes movimentos são depois registados nos sismógrafos, que geram traçados gráficos denominados de sismogramas. A partir dos sismogramas os sismólogos conseguem obter informações, como a localização do hipocentro e a magnitude do sismo. O sismógrafo, principalmente usado na área da sismologia, detecta e mede as ondas sísmicas naturais ou induzidas e permite determinar, principalmente se organizado em rede, a posição exata do foco (hipocentro) dessas ondas e do ponto da sua chegada na superfície terrestre (epicentro). Para quantificar a energia desses terremotos é utilizada a escala de Richter.

O gráfico obtido num sismógrafo - sismograma - indica as características das diferentes propagações das ondas sísmicas. Um sismograma, em período de calma sísmica, apresenta o aspecto de uma linha reta com apenas algumas oscilações. Quando ocorre um sismo, os registros tornam-se mais complexos e com oscilações bastante acentuadas, mostrando a amplitude das diferentes ondas sísmicas.

Os sismómetros podem ser classificados em dois grandes tipos: os sismómetros inerciais e os sismómetros de extensão ou também designados por extensómetros ou extensímetros.

Principio de funcionamento

Devido aos equipamentos que medem oscilações terrestres estarem necessariamente localizados sobre a superfície da Terra, movimentando-se com ela, a maioria dos sensores sísmicos são baseados na inércia de uma massa suspensa por uma mola, sendo que a massa tenderá a se manter parada quando ocorrer um deslocamento. Porém, o principio da inércia define que só se pode observar que um corpo está em movimento se ele possuir uma aceleração não nula. Como o interesse sismológico geralmente é medir o deslocamento da crosta terrestre, é medida a aceleração ou a velocidade da superfície e então integrada uma vez (no caso da velocidade) ou duas vezes (no caso da aceleração).

Este sistema massa-mola possui frequência de ressonância $f_{0}$:

$f_{0}={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {k}{m}}}$

Onde $k$ é a constante elástica da mola e $m$ é a massa. Se a frequência de deslocamento do solo for próximo a frequência de ressonância, o movimento relativo da massa será maior, e para frequências menores que a de ressonância o movimento relativo diminui. Por isso, os sismógrafos possuem tipos diferentes para diferentes faixas de frequência, devido a dificuldade de se registrar deslocamentos com frequência menor que a de ressonância.

Sismógrafo analógico, com indicação dos principais elementos constituintes.

Antigamente, nos sistemas analógicos, os sismólogos geralmente utilizavam sismógrafos para movimentos pequenos, que mediam a velocidade ou deslocamento da superfície para interpretação das fases sísmicas, enquanto os engenheiros preferiam sismógrafos para deslocamentos grandes e que medissem a aceleração da superfície, devido a direta relação da aceleração com carga sísmica na estrutura. Atualmente esta distinção praticamente não existe mais, pois com os instrumentos digitais a conversão entre aceleração, velocidade e deslocamento é fácil, e os instrumentos de medida de movimentos pequenos possuem sensibilidade para movimentos grandes, e vice e versa.

A geração do sismograma pode ser feita de forma analógica ou digital. A forma analógica era mais utilizada antigamente, e consistia de uma caneta ou outro objeto ligado a massa, marcando o movimento em um rolo de papel ou filme fotográfico, e atualmente é mais utilizada para demonstrações. A forma digital é a mais utilizada atualmente e se baseia na voltagem registrada pelo sismômetro, que se altera com o movimento da massa, sendo processada por computador e gerando o sismograma.

História

O primeiro sismógrafo conhecido é o "Sismocóspio", inventado na China por Chang Heng em 132. Este aparelho consistia numa bola de bronze sustentada por oito dragões, que a seguravam com a boca. Quando ocorria um tremor de terra, por menor que fosse, a boca do dragão abria e a bola caía na boca aberta de um dos oito sapos de metal que se encontravam em baixo. O aparelho permitia determinar, desse modo, a direção de propagação do sismo.

Ver também

• Zhang Heng

Ligações externas

• Sismógrafo de Lehman, por Luis Ricardo Sarti (projeto de construção de um sismógrafo de Lehman a partir de componentes de baixo custo).

• Community Seismic Network CSN (Crowdshake)
• Preventing Earthquake Deaths With Smartphones (Crowdshake)
• Quake-Catcher Network seeks volunteers on campus to host seismic sensors
• Quake-Catcher Network
• Bringing Earthquake Science into Your Home