Seismogramma: definīcija, ierakstīšana ar seismometru un nozīme

Seismogramma ir zemestrīces izraisītās kustības ieraksts mērīšanas stacijā laika gaitā. Seismogrammas parasti tiek iegūtas ar seismometriem. Seismometri reģistrē kustības trijās kartēziskās asīs (x, y un z), kur z ass ir perpendikulāra Zemes virsmai, bet x un y asis ir paralēlas virsmai. Modernās stacijas parasti ieraksta visus trīs komponentus vienlaikus, kas ļauj analizēt viļņu polaritāti un virzienu.

Kā seismogrammas tiek ierakstītas

Vēsturiski seismogrammas tika reģistrētas uz papīra, kas piestiprināts pie rotējošiem cilindriem. Daži izmantoja pildspalvas uz parasta papīra. Citi izmantoja gaismas starus, lai eksponētu gaismjutīgu papīru. Mūsdienās gandrīz visas seismogrammas tiek ierakstītas digitāli, lai atvieglotu analīzi ar datoru. Ierīces parasti sastāv no trīs galvenajām daļām: seismometra (sensoru), analog-digital pārveidotāja (ADC) un datu ierakstītāja/telemetrijas vienības.

Ir dažādi sensori atkarībā no mērķa:

• Broadband seismometri — jutīgi plašam frekvenču diapazonam, izmantojami gan vietējo, gan tālo notikumu reģistrēšanai.
• Short-period seismometri — jutīgi augstākām frekvencēm, izmantojami vietējo zemestrīču analīzei.
• Stipruma reģistratori (accelerometri) — mēra paātrinājumu, svarīgi inženiertehniskai uzraudzībai un stipra kustības reģistrēšanai.

Kā lasīt seismogrammu

Seismogramma parāda laika gaitu un signāla amplitūdu katrā komponentā. No tās var izlasīt:

• P viļņi (primārie) — parasti ierodas pirmie, raksturojas ar īsāku periodu un mazāku amplitūdu.
• S viļņi (sekundārie) — ierodas pēc P viļņiem, parasti ar lielāku amplitūdu un lēnāku ātrumu.
• Virspuses viļņi — nāk vēlāk un bieži dod lielākas amplitūdas ilgstošus svārstījumus.

Tehniskā apstrāde un analīze

Procesi, kas bieži tiek veikti seismogrammām:

• Instrumenta reakcijas noņemšana — pārvērš ierakstu par faktiskajām kustības lielumam (displacējums, velocity vai acceleration).
• Filtrēšana — noņem troksni vai izolē interesējošu frekvenču joslu.
• Baseline correction un detrending — noņem lentē esošas nobīdes.
• Spektrālā analīze (FFT) un spektrogrammas — parāda enerģijas sadalījumu frekvencēs laika gaitā.
• Formātu standarti — digitālu seismogrammu glabāšanai izmanto formātus kā SEED/miniSEED, kas ļauj saglabāt arī stacijas metadatus un instrumentu konfigurāciju.

Seismogrammas nozīme un pielietojumi

Seismogrammas ir centrālas seismoloģijā un ģeofizikā. Galvenie pielietojumi:

• Noteikt zemestrīču atrašanās vietu, dziļumu un laiku.
• Aprēķināt magnitūdu un novērtēt notikuma enerģiju.
• Izpētīt zemes iekšējo struktūru (sistēmas like zemes garozas un mantijas īpašības) izmantojot viļņu ceļus un laika novērojumus.
• Vulkānu monitorings un prognozēšana, seismiskā aktivitāte raktuves vietās (induced seismicity).
• Zemes inženierijas un būvju drošības novērtēšana, kā arī zemestrīču agrīnās brīdināšanas sistēmas.

Praktiski padomi amatieriem un skolēniem

Ja vēlaties redzēt seismogrammas dzīvajā:

• Meklējiet tiešsaistes seismisko tīklu lapas, kas rāda reāllaika datus no stacijām.
• Izmēģiniet seismogrāfu programmatūru, kas parāda trīs komponentu ierakstus un piedāvā vienkāršus analīzes rīkus (filtri, laika atzīmes).
• Mācieties atpazīt P, S un virspuses viļņus, praktizējot ar reāliem ierakstiem — tas ir labs veids, kā saprast viļņu uzvedību un to, ko seismogramma pasaka par notikumu.

Seismogrammas paliek viens no svarīgākajiem rīkiem, lai izprastu Zemes dinamiku — gan zinātnē, gan sabiedriskajā drošībā.

Meklēt pēc burta