Unde seismice

   

         Cutremurul de Pamint este unul din cele mai inspamantatoare si distrugatoare fenomene ale naturii de pe Terra. Potentialul enorm de distrugere se datoreaza energiei cutremurului, care la un seism deosebit de puternic este de zece-douazeci de mii de ori mai mare decat energia primei bombe atomice aruncate peste Hiroshima.

• Originea cutremurelor:  

      Distributia geografica neuniforma a seismelor pe suprafata Terrei isi gaseste explicatia in teoria placilor tectonice. Conform acesteia, invelisul extern rigid al Pamantului este format din cincisprezece placi tectonice mobile, de 60-100 km grosime, pe unele dintre care se afla si continentele.

·        Undele seismice

      Energia eliberata brusc de un cutremur se raspandeste in toate directiile, formand undele seismice.

Pe masura indepartarii de locul perturbatiei initiale, energia se repartizeaza pe tot mai multe particule − efectele seismului sunt tot mai mici la distante mai mari. Undele seismice sunt un 'amestec' de unde   longitudinale si transversale.

                       

• Producerea undelor seismice

Cand are loc o fisura sau deplasare brusca in scoarta pamantului, energia radiaza in exterior sub forma unor unde seismice, la fel cum energia formata prin miscarea unei suprafete de apa radiaza sub forma unui val. In fiecare cutremur, exista mai multe tipuri de unde seismice.

      Undele interioare se deplaseaza in partea interioara a pamantului, iar undele superficiale se deplaseaza la suprafata acestuia. Undele superficiale – uneori denumite unde lungi sau mai simplu, unde L – sunt responsabile pentru cele mai multe pagube asociate cutremurelor, deoarece cauzeaza cele mai intense vibratii. Undele superficiale se propaga din undele interioare care ajung la suprafata.

Se face distinctia intre doua tipuri principale de unde interioare:

1. Unde primare (longitudinale), denumite si unde P sau unde de comprimare, se propaga cu o viteza de aproximativ 1 pana la 5 mile pe secunda (1.6 pana la 8 kilometri/secunda), depinzand de materialul prin care se deplaseaza. Aceasta viteza este mai mare decat cea a altor unde, astfel incat undele P ajung inaintea celorlalte la o anumita suprafata. Ele se pot deplasa prin substante solide, lichide si gazoase, si astfel vor patrunde prin scoarta pamantului. Atunci cand se deplaseaza prin roca, undele pun in miscare particule minuscule de roca, inainte si inapoi, indepartandu-le si apropiindu-le, pe directia pe care circula unda. Aceste unde ajung de obicei la suprafata sub forma unei bufnituri bruste.

2. Unde secundare (transversale), denumite si unde S sau unde de taiere, ajung la suprafata putin in urma undelor P. In timp ce aceste unde sunt in miscare, ele deplaseaza in afara particule de roca, impingandu-le perpendicular cu calea undelor. Astfel rezulta prima perioada de ondulare asociata cutremurelor. Spre deosebire de undele P, undele S nu se deplaseaza direct prin pamant. Ele circula doar prin materiale solide, astfel incat sunt oprite de stratul lichid din interiorul pamantului.

      Ambele feluri de unde interioare se deplaseaza de-a lungul Globului Pamantesc, si pot fi detectate pe partea opusa punctului din care a plecat cutremurul. In mod constant se produc unde seismice foarte slabe care se deplaseaza de-a lungul planetei.

• Analiza originii cutremurului

      In timp ce viteza exacta a undelor P si S variaza in functie de compozitia materialului prin care se deplaseaza, raportul dintre vitezele celor doua unde va ramane relativ constant in orice cutremur. Undele P se deplaseaza in general de 1,7 ori mai rapid decat undele S.

·        Intensitatea cutremurelor

Intensitatea cutremurelor este reprezentata in diferite scale. Cele mai des utilizate sunt:

-scala Richter, care exprima logaritmic energia eliberata la o anumita distanta epicentrala, este o scala logaritmica ce se exprima in numere zecimale cuprinse intre 1-9

-scala Mercalli modificata, care descrie intensitatea cutremurului prin observarea efectelor sale in epicentru.

·        Seismicitatea in Romania

Romania este o tara seismica, anual producandu-se cca. 500 de cutremure, dintre care in ultimele doua secole 50 au avut magnitudinea de peste 5 grade pe scara Richter. Teritoriul Romaniei este afectat in proportie de peste 50% de seisme puternice sau moderate. In raport cu Japonia insa, cantitatea de energie seismica eliberata anual este de 400 de ori mai mica. Studiul seismicitatii a dus la conturarea mai multor regiuni epicentrale: vranceana, fagaraseana, banateana etc. Dintre acestea, cutremurele vrancene sunt singurele de tip intermediar (cu adancimi situate sub 170 km). Ele elibereaza periodic cea mai mare cantitate de energie, provoaca cele mai mari distrugeri si se resimt pe areale ce se extind pana la Moscova si Marea Egee.

   

Vulcanul etna

Descriere

• Coordonate geografice: 37_43_46_N_15_00_17_E
• Vechimea apreciata de vulcanologi - 500.000 de ani.
• Ultima eruptie - in anul 2007(septembrie 2007)
• Denumit in limba germana 'Atna', in Italia 'Etna' sau Mongibello'.

[modifica] Asezare

Situat in Italia, in apropiere de Mesina (Messina) si Catania, vulcanul Etna are inaltimea de 3340 m, fiind cel mai inalt si cel mai activ vulcan din Europa. Se estimeaza ca vulcanul erupe la fiecare 3 luni, si ca la fiecare 150 de ani, eruptia vulcanica distruge o localitate.

Inaltimea sa este controversata, datorita distrugerii partiale a conului vulcanic prin eruptiile sale, care au format pana la 400 de cratere secundare. Aria de actiune distrugatoare a vulcanului se intinde pe o suprafata de 1250 km².

Cu toate acestea, poalele vulcanului sunt dens populate, iar acest fapt se explica prin fertilitatea deosebita a solului. Lava vulcanica adusa de eruptii a creat un sol adecvat pentru cultivarea vitei de vie, a pomilor fructiferi si a maslinilor.

Krakatau

Salt la: Navigare, cautare

vulcanul Krakatau.

imaginea vulcanului Krakatau inainte si dupa eruptie

Vulcanul Krakatau este unul dintre cei mai renumiti vulcani ai lumii, si cel mai distructiv din istoria omenirii dupa eruptia din 1883. Este situat in Indonezia, in stramtoarea Sunda, la 50 de km de coasta de vest a insulei Java si la 40 de km de insula Sumatra.

Insula Krakatau

insula Krakatau inainte de eruptie.

Cel mai probabil, cu mii de ani in urma, s-a format un munte cu forma conica cu baza de aproximativ 6 km in diametru, cea mai mare parte fiind sub nivelul marii. Unele scrieri japoneze descriu o eruptie colosala, in anul 416 ICh. (unii sustin ca aceasta eruptie a avut loc in anul 535 ICh). Eruptia se estimeaza a fi fost o explozie cu echivalentul a 400 de megatone de TNT, sau 20.000 de bombe atomice ca cea de la Hiroshima. Aceasta eruptie violenta a distrus muntele format initial, si a format o caldera submarina de 7 km diametru. Patru zone ale acestui munte s-au ridicat la suprafata formand 4 insule mici: Sertung in nord-vest, Lang si Polish Hat(sau Panjang) in nord-est si Rakata in sud-est. Activitatea vulcanica din aceasta zona, a ridicat la suprafata apei inca doua varfuri, Poeboewetan si Danan, care s-au unit cu Rakata si au format o insula - Krakatau - cu dimensiunea de 5 km latime si 9 km lungime. Varfurile erau aliniate de la nord inspre sud, Poeboewetan varful de la nord, si Rakata cel din sudul insulei.

Cronologia activitatii vulcanice

Vulcanul a fost inactiv aproape 200 de ani, inca din 1680, cand s-au inregistrat cateva eruptii de intensitate medie, care au distrus intreaga vegetatie a insulei. A urmat catastrofica eruptie din 1883 care a dat nastere vulcanului Anak Krakatau,(anak insemnand copil), si care a erupt in 25 ianuarie 1925. Se spune ca vinovatul in cauzarea exploziei a fost o mica fisura a bazinului magmatic in care o patruns apa rece iar din cauza diferentelor de temperatura explozia a luat nastere

Vezuviu

Napoli si vulcanul Vezuviu

Harta istorica a Vezuviului din enciclopedia Meyer 1888

Orasul Pompei cu Vezuviul

Vezuviul este un vulcan in apropiere de orasul Napoli din regiunea Campania in Italia, in prezent avand inaltimea de 1182 m. De fapt este un vulcan dublu, din restul vulcanului vechi vulcanul 'Strato', si actualul vulcan Caldera din Monte Somma alcatuiesc impreuna Vezuviul Monte Vezuvio.

[modifica] Activitatea vulcanica

• activitatea redusa a lui fiind de tipul eruptiei vulcanului Stromboli cu faze alternative de scurgeri de lava si emisii de gaze.
• renumit ramane in istorie Vezuviul prin eruptia sa provocand catastrofa din perioada lui Plinius, (79) cand sub miloane de tone de cenusa, piroclaste au ingropat orasul Pompei.
• Activitatea vulcanului fiind alimentata printr-un rezervor de magma situat la circa 5 - 7 km adancime.
• Acest vulcan a erupt in urma cu 74 de ani in 1944 provocand zeci de morti si pagube in valoare de peste 100milioane de euro.
• In prezent vulcanul este activ eliminand gaze naturale in apropierea orasului Pozzuolli.
• Se estimeaza ca in 2010 vulcanul va erupe din nou.

Rezonanta

          Daca se cupleaza doua pendule de lungimi diferite si il scoatem din repaus pe unul dintre ele, atunci acesta devine excitator pentru cel ramas in repaus. Daca lungimea si deci frecventa oscilatiilor excitatorului este mult diferita de cea proprie a oscilatorului aflat in repaus, atunci amplitudinea celui din urma este foarte mica, transferand foarte putina energie.

Se pune in miscare pendulul excitator care transmite impulsuri periodice altor pendule prin intermediul tijei de care sunt suspendate.

          Daca pendulele au lungimi egale cu cea a pendulului excitator, atunci acestea vor avea amplitudine maxima.

          Transferul de energie intre doi oscilatori cuplati

          Sa consideram douna pendule pe aceeasi lungime l si de aceeasi masa m, legate printr-un resort sau printr-un cordon elastic.

          Miscarile fiind influentate reciproc, spunem ca aceste doua sisteme oscilante sunt cuplate. Daca imprimam unuia dintre pendule o miscare oscilatorie fata de pozitia de echilibru, energia miscarii se transmite integral la celalalt pendul dupa un interval de timp.

Procesul de transfer optim al energiei intre oscilatoare cuplate, cand frecventa oscilatorului excitator este egala cu frecventa oscilatorului excitat, se numeste rezonanta.

Un oscilator (oscilatorul excitator) isi pierde treptat energia, miscorandu-si amplitudinea pana cand ajunge in repaus, iar celalalt (oscilatorul excitat) preia, tot treptat, energia cedata de primul, amplitudinea sa de oscilatie devenind din ce in ce mai mare si atingand valoarea maxima cand primul ajunge in repaus. Apoi, rolurile se schimba, cel de-al doilea transfera energie primului pendul.

          Miscarile ambelor pendule sunt caracterizate de amplitudini care se modifica ciclic si se amortizeaza datorita frecarilor. Acest proces reprezinta o oscilatie fortata pentru oscilatorul excitat, in cazul particular al rezonantei. Cand cuplajul este mai strans, transferul energetic este in avans de faza cu Δφ = π/2 fata de pendulul rezonator, cum este pendulul excitat in conditii de rezonanta.

          Cand rezonatorul are elongatia maxima, excitatorul trece cu viteza maxima prin pozitia de echilibru si il accelereaza. La rezonanta, o oscilatie se poate mentine ( A = constanta ) cu transfer minim de energie de la excitator. Daca cele doua pendule nu au aceeasi lungime l, energia miscarii nu se mai transfera integral la celalalt.

          Catastrofa de rezonanta se produce atunci cand amortizarea este mica si amplitudinea creste din ce in ce mai mult. De exemplu, daca turatia unui motor creste pana cand coincide cu frecventa sistemului in care este incastrat, atunci motorul se poate smulge din suport, deoarece acesta se fisureaza.

Din punct de vedere energetic, la rezonanta, energia peotentiala elastica si energia cinetica a corpului de masa m se transforma alternativ una din alta, in timp ce energia furnizata de excitator se transforma ireversibil in caldura prin frecari.

          Consecinte si aplicatii

          La rezonanta, sistemul excitat primeste de la excitator energie maxima.

          Cladirile inalte, platformele maritime, stalpii de sustinere si podurile au grinzi si plansee cu anumite frecvente proprii de oscilatie. Orice constructie cu o frecventa proprie de oscilatie apropiata de frecventele unor excitatori (seisme, furtuni cu rafale de vant) primeste energie mare atunci cand executa oscilatii fortate cu amplitudini mari, care se transforma in energie de deformatie plastica.

          Oscilatiile fortate isi gasesc aplicatii in constructia seismografelor care inregistreaza deplasari proportionale cu elongatia corpului de care sunt prinse.

          Oscilatiile unui motor sunt perturbatoare pentru dispozitivul pe care este montat.

          Oscilatiile geamurilor si ale solului produse de circulatia autovehiculelor grele au amplitudini mai mari, iar la anumite turatii ale motoarelor sesizam zgomot puternic.

Tsunami sau valul mareic reprezinta o unda energetica de tip mecanic ce se propaga prin apa oceanelor, ca urmare a producerii unor eruptii subacvatice sau a unor cutremure submarine sau de coasta foarte puternice (7-9 grade pe scara Richter).

Valul tsunami (din limba japoneza: val de port) se propaga diferit fata de valul obisnuit. In larg, la ape adanci, valul mareic prezinta viteze foarte mari: de la 300m/s la 700m/s, si se propaga in toata masa apei (pe toata adancimea oceanului), nu doar la suprafata, ca valul obisnuit, creat de vanturi. Inaltimea lui variaza de la cateva zeci de centimetri pana la cativa metri. El se inalta spre coasta, capatand aspectul unui mal tesit, maturand in continuare fundul oceanului, pentru ca la mal sa se manifeste ca un zid de apa care navaleste pe uscat.

Semne de coasta la aparitia unui tsunami

La inceput, apa oceanului se retrage ca din senin. La orizont apare un mic 'zid de apa' sau niste 'valurele', dispuse unele peste altele, ce se reped spre uscat. Apa ocupa cu viteza spatiul gol creat, si intra cu viteza mare pe plaja.

Val

Elementele unui val

Valul este unda formata la suprafata marilor sau oceanelor prin miscarea oscilatorie a apei, datorita vantului sau cutremurelor.

Un val (sinonim talaz) este o ondulatie a unei suprafete intinse de apa (lac, mare, ocean), ca rezultat al miscarilor de oscilatie determinate de actiunea vantului, de cutremure, de variatia brusca a presiunii atmosferice, de atractia Lunii si Soarelui si de deplasarea unei nave prin apa.

Dupa cauzele care le dau nastere, deosebim:

• a) valuri de vant;
• b) valuri seismice;
• c) valuri anemobarice;
• d) valuri de maree;
• e) valuri de nava.

In afara de actiunea cu rol modificator asupra uscatului, valurile de vant formate pe suprafata marilor si oceanelor constituie unul dintre principalele elemente hidro-meteorologice care influenteaza direct siguranta navigatiei.

Din punctul de vedere al formei, valurile pot fi:

• a) bidimensionale — la care crestele sunt foarte lungi si paralele intre ele;
• b) tridimensionale — care in afara de creste lungi se caracterizeaza si printr-o lungime mare si
• c) izolate — la care creasta are forma de cupola, fiind lipsite de scobituri.

Mai deosebim:

• a) valuri lungi — la care lungimea este mult mai mare decat adancimea marii si
• b) valuri scurte — a caror lungime este mai mica decat adancimea marii in zona lor de formare.

S-a observat in general ca valurile se propaga pe grupuri distincte, care se succed la intervale aproximativ egale si intre care marea pare mai putin agitata. Valurile din fiecare grup au inaltimi diferite, vitezele lor de propagare fiind inegale. Din acest motiv se produce fenomenul de interferenta, care determina o crestere progresiva a inaltimii. Din experienta si observatiile de multe secole ale navigatorilor s-a ajuns la concluzia ca al noualea sau al zecelea val din cadrul unui grup este mai inalt si mai periculos decat celelalte