Sismograflar Depremleri Nasıl Ölçer?
abd jeoloji araştırmaları kurumu usgs, kendi web sitelerinde depremlerin nasıl ölçüldüğü sorusunu şu şekilde yanıtlamış:
sismologlar bir depremi nasıl bulur/ölçer?
ne yazık ki, dünya şeffaf değildir ve meteorologların bulutları fotoğraflayabildiği gibi deprem bozukluğunu öylece göremez veya fotoğraflayamayız. bir deprem meydana geldiğinde, deprem odak merkezinden saniyede birkaç kilometre hızla genişleyen bir dalga cephesi oluşturur.
dünya yüzeyindeki bir sismometre ağı ile depremleri gözlemliyoruz. her bir sismometredeki yer hareketi yükseltilir ve merkezi bir kayıt alanında elektronik olarak kaydedilir. dalga cephesi depremden genişledikçe daha uzak sismik istasyonlara ulaşır. bir deprem meydana geldiğinde, dalga cephesinin her bir istasyonu geçtiği zamanları gözlemleriz. bu dalga varış sürelerini bilerek, bilinmeyen deprem kaynağını bulmalıyız.
san francisco körfez bölgesi'ndeki u.s. geological survey sismik istasyonlarının haritası ve bir depremden 6 sismogram görseli de şöyle :
dalgaları her sismogramda ölçülen zamanlarda ulaşan bir depremin yerini, derinliğini ve başlangıç zamanını bulmak istiyoruz. bir bilgisayarda da programlayabileceğimiz basit ve genel bir prosedür istiyoruz. prosedürü belirtmek basittir: bir konum, derinlik ve başlangıç zamanı tahmin edin; tahmin ettiğiniz yerden dalganın tahmini varış sürelerini her istasyonda gözlemlenen sürelerle karşılaştırın; sonra konumu, gözlemlenen ve hesaplanan zamanlar arasındaki farkı azaltan yönde biraz hareket ettirin. ardından, her seferinde gerçek deprem konumuna yaklaşarak ve gözlemlenen süreleri biraz daha iyi uydurarak bu prosedürü tekrarlayın. ayarlamalarınız yeterince küçüldüğünde ve gözlemlenen dalga varış sürelerine uyum yeterince yakın olduğunda çıkın.
prosedürün nasıl yürüdüğünü görmek için haritaya bir deprem konumu sığdırmayı deneyebilirsiniz. depremin ilk olarak c istasyonuna vardığına dikkat edin, bu nedenle c, konum için iyi bir ilk tahmindir. kaliforniya'da birçok deprem 2 ila 12 kilometre derinlik arasında meydana gelir ve biz 6 kilometre derinlikte olduğunu tahmin edeceğiz. başlangıç zamanı, dalganın ilk istasyondaki zamanından birkaç saniye önce olmalıdır. şeklin altındaki zaman ölçeğini oluşturan ve sismogramları zamanlayan aynı saatte ölçülen başlangıç zamanını 10 saniye olarak tahmin edelim. ardından, başlangıç saatini gözlemlenen varış sürelerinden çıkararak geçici seyahat sürelerini listeleyebiliriz:
istasyon................................ a b c d e f
gözlenen süre....... 16,5 17,8 11,3 15,2 22,3 18,3
geçici seyahat süresi... 6,5 7,8 1,3 5,2 12,3 8,3
şeklin solundaki ölçeğe dikkat edin. 6 kilometre derinlikteki bir depremden gelen dalgaların seyahat sürelerini gösterir. ölçek 1,3 saniyeden başlar çünkü dalga yüzeye deprem başlangıç zamanından 1,3 saniye sonra ulaşır. ölçeğin izini sürebilir ve depremi, tahmini seyahat süreleri ölçekteki seyahat süreleriyle eşleşene kadar harita üzerinde hareket ettirebilirsiniz. sizce deprem nerede oldu? her istasyonun saatleri sistematik olarak erken mi yoksa geç mi, orijin zamanında bir kayma gerektiriyor?
deprem c istasyonunun yakınındaydı. derinlik yaklaşık 6 km ve başlama süresi yaklaşık 10 saniyeydi. (çok iyi tahmin ettik!) 29 nisan 1992'de bu yerde 3.4 büyüklüğünde gerçek bir deprem meydana geldi. birçok kişi tarafından hissedildi.
matematiksel olarak problem, her istasyon için bir doğrusal denklem sistemi kurularak çözülür. denklemler, gözlemlenen varış zamanları ile önceki (veya ilk) merkezden hesaplananlar arasındaki farkı, 3 ikiyüzlü koordinattaki küçük adımlar ve başlangıç zamanı cinsinden ifade eder. dalgaların belirli bir derinlikteki bir depremden belirli bir mesafedeki bir istasyona seyahat sürelerini hesaplamak için sismik ağ altındaki kabuk hızlarının (saniyede kilometre cinsinden) matematiksel bir modeline de sahip olmamız gerekir.
doğrusal denklem sistemi, gözlemlenen ve hesaplanan varış süreleri arasındaki farkların karelerinin toplamını en aza indiren en küçük kareler yöntemiyle çözülür. süreç, başlangıçta tahmin edilen bir ikiyüzlü merkezle başlar, her biri denklemlerin bir en küçük kareler çözümüyle bulunan birkaç ikiyüzlü ayarlama gerçekleştirir ve sismik ağ istasyonlarında gözlenen dalga varış zamanları grubuna en iyi uyan bir ikiyüzlü merkeze yinelenir.