Sıradan bir sopa alıp onunla oynarsanız, aniden kırılmadan önce onu ancak o kadar bükebildiğinizi göreceksiniz. Kayalar da dahil olmak üzere çoğu madde, kırılgan deformasyon göstermeden önce bir dereceye kadar plastik deformasyon, bükülme geçirecektir: kırılma veya kırılma. Yerkabuğunun derinliklerinde, özellikle kıtaların kenarlarında, kayalar sürekli olarak bükülmelerine veya gerilmelerine neden olan kuvvetlere maruz kalmaktadır. Bir viraj çok keskinleştiğinde veya bir kaya çok ince uzandığında, ÇATLAK! kaya kırılır ve bir deprem meydana gelir.
Çubuğu kırdığınızda, havadan kulaklarınıza ses dalgaları olarak geçen enerjiden başka bir şey olmayan bir ses duyarsınız. Bir kaya kırıldığında, ani kırılması da enerji yaratır: çok fazla enerji. Kaya gömülü olduğundan, bu enerji gezegen boyunca sismik dalgalar şeklinde dolaşır. Büyük kırılmaların yarattığı güçlü dalgalar, bir depremde kırılma noktasının üstündeki ve yakınındaki zeminin sallanmasına ve titremesine neden olur. Depremin “merkezi”, yüzeydeki kırılmanın hemen üzerindeki nokta, merkez üssü olarak adlandırılır.
Sismik dalgalar genel olarak cisim dalgaları ve yüzey dalgaları olmak üzere iki gruba ayrılır. İnsanlar en çok, bir nesne durgun suya bırakıldığında dışa doğru yayılan dairesel dalgalar gibi merkez üssünden yayılan yüzey dalgalarıyla ilgilenir. Merkez üssünün çok yakınında, yüzey dalgaları zeminin dalgalanmasına ve sallanmasına, binaları devirmesine ve yolların paramparça olmasına neden olabilir. Bunun nedeni, zeminin sudaki dalgalar gibi dalgalanması ve yüzeyde değişen yüksek ve alçak alanlardan oluşan daireler oluşturmasıdır; rahatsızlığın merkezinden uzaklaşan daireler. Tıpkı sudaki dalgalanmalar gibi, sismik yüzey dalgaları da merkez üssünden uzaklaştıkça küçülür. Bu, California’daki büyük bir depremin Nevada’da neden hissedildiğini açıklıyor, ancak aynı deprem sadece Iowa’daki hassas aletler tarafından algılanabiliyor.
Depremler ne kadar tehlikeli ve büyüleyici olursa olsun, depremleri ve dünyanın iç yapısını inceleyen bilim adamları, diğer tür sismik dalgalarla daha çok ilgileniyorlar; vücut dalgaları. Sismologlar bilindiği gibi deprem anında yeryüzüne yayılan vücut dalgalarını dikkatle incelerler. Vücut dalgalarında bulunan enerji çeşitli şekillerde yayılır veya yayılır, ancak en önemli iki türe P dalgaları ve S dalgaları denir. İsimlerini “birincil” için P’den alırlar çünkü bu dalga o kadar hızlıdır ki önce kayıt istasyonlarına ulaşır; ve “ikincil” için S, çünkü ikinci olarak gelir.
İki vücut dalgası türü oldukça farklıdır, ancak her ikisi de tek bir çocuk oyuncağı yardımıyla tanımlanabilir; Slinky. Bir Slinky’nin uçlarını kol uzunluğunda ayrı tutun, ardından bir arkadaşınızın ortasını birkaç inç aşağı çekmesini ve serbest bırakmasını sağlayın. Tel bobinler, bobinin uzunluğuna dik açılarda yukarı ve aşağı hareket edecektir. Bu hareket bir “kesme” dalgasının özelliğidir ve bir S dalgası tarafından bozulduğunda parçacıkların takip ettiği hareket türüdür. Şimdi, Slinky’yi alın, bir uçta birkaç bobini bir araya toplayın ve serbest bırakın. Dikkatlice izlerseniz, bobinlerin Slinky boyunca diğer taraftan (ve belki de geriye doğru) bir araya toplandığını göreceksiniz. Bu, “sıkıştırma” dalgasının hareketidir ve bir P dalgası geçtiğinde parçacıkların izlediği harekettir. Çubuğunuzu kırdığınızda duyduğunuz ses dalgaları da sıkıştırma dalgalarıydı.
Sıkıştırma dalgaları (P dalgaları) Dünya’yı saniyede 4 ila 7 kilometre hızla hareket ederken, kesme dalgaları (S dalgaları) saniyede yalnızca 2 ila 5 kilometre hareket eder. Yüzey dalgaları hala daha yavaştır, ancak bir depremde maddi hasarın çoğuna neden olurlar.
Sismologlar, bir deprem tarafından üretilen P ve S dalgalarının geçişini kaydetmek için sismograf adı verilen dünya çapında bir cihaz ağı kullanır. Bir sismolog, vücut dalgalarının gelişindeki farkı dikkatlice karşılaştırarak, depremin ne kadar uzakta olduğunu belirleyebilir. Bu tür üç veya daha fazla ölçümden, bir sismolog ekibi konumu önemli bir doğrulukla belirleyebilir.
S dalgaları ve P dalgaları arasındaki fark, hızdan daha fazla uzanır. Birincisi, S dalgaları karşılaştıkları parçacıkların dalganın hareket yönüne dik hareket etmesine neden olduğu için, S dalgaları sıvılar içinde hareket edemez. Bu gerçek, ilk sismologların Dünya’nın içinde sıvı bir tabaka olduğunu keşfetmelerine yardımcı oldu, çünkü P dalgaları doğrudan gelse bile, hiçbir S dalgasının gelmediği bir “gölge” oluşturdu. Dikkatli ölçümler, bilim adamlarının bu sıvı tabakanın tepesine kadar olan derinliği tahmin etmelerini sağladı.
Dalgaların bir diğer özelliği de kırılmadan etkilenmeleridir. Bir cisim dalgası farklı yoğunluktaki katmanlar arasındaki sınırı geçtiğinde, dalga hafifçe bükülür. Sismologlar, her depremden sonra dünyanın dört bir yanından alınan binlerce ölçümü birleştirerek, merkezden yüzeye doğru Dünya’nın katmanlarının doğru bir modelini oluşturabildiler. Bu katman, katı bir iç çekirdek, bir sıvı dış çekirdek ve manto ve kabuk katmanlarını içerir. Bütün bu bilgiler sismik dalgaların çalışmasından geldi!
