Geologia · 10.ª–12.ª classe
O que são as ondas sísmicas?
Resposta curta
As ondas sísmicas são vibrações elásticas que transportam a energia libertada por um sismo através da Terra. Dividem-se em ondas de volume, que atravessam o interior (P, mais rápidas, e S, mais lentas), e ondas superficiais (Love e Rayleigh), as mais lentas e as que causam mais danos.
Definição e características
Quando uma falha rompe, as rochas à volta do foco deformam-se e voltam à forma inicial, passando a vibração de ponto para ponto. É como uma pedra lançada à água, só que a propagação se faz dentro de um sólido. Estas ondas são registadas por sismógrafos, aparelhos que produzem o sismograma.
Os três grandes tipos
| Onda | Movimento das partículas | Meios que atravessa | Velocidade relativa |
|---|---|---|---|
| P (primária) | vibram na direção em que a onda avança (compressão e dilatação) | sólidos, líquidos e gases | a mais rápida |
| S (secundária) | vibram perpendicularmente à direção de propagação (corte) | só sólidos | mais lenta que a P |
| Superficiais (Love, Rayleigh) | movimento horizontal (Love) ou elíptico, como uma vaga (Rayleigh) | só a superfície e a crosta superior | as mais lentas |
- As ondas P chegam primeiro à estação, daí o nome «primárias». As S chegam depois, e as superficiais por último.
- As ondas superficiais têm maior amplitude e duram mais, por isso provocam a maior parte dos estragos.
- As ondas P e S são chamadas ondas de volume, porque se propagam no interior.
O que revelam sobre o interior da Terra
As ondas mudam de velocidade e direção ao passar de um meio para outro. Isto permitiu descobrir que a Terra tem camadas:
- O Moho (descontinuidade de Mohorovičić) separa a crosta do manto.
- As ondas S não atravessam o núcleo externo, o que mostra que ele é líquido.
- As ondas P atravessam-no, mas são desviadas, deixando uma zona de sombra.
- O núcleo interno é sólido, o que se deduz do comportamento das ondas P que o atravessam.
Duas relações úteis
Tempo de chegada
t = d ÷ v (tempo = distância ÷ velocidade)
A diferença de tempo entre a chegada das ondas S e P (o intervalo S−P) cresce com a distância ao foco, e por isso serve para localizar sismos.
Exemplos do quotidiano
Exemplo 1 — Tempos de chegada
Enunciado: Uma estação fica a 180 km do foco. Admita (valores simplificados) que as ondas P viajam a 6 km/s e as S a 3 km/s. Quando chega cada onda e qual é o intervalo S−P?
Resolução:
- P: t = 180 ÷ 6 = 30 s.
- S: t = 180 ÷ 3 = 60 s.
- Intervalo = 60 − 30 = 30 s.
Resposta: P aos 30 s, S aos 60 s, e intervalo de 30 s. Verificação: a onda mais lenta chega depois, como esperado.
Exemplo 2 — Distância a partir do intervalo S−P
Enunciado: Com as mesmas velocidades (6 e 3 km/s), uma estação regista um intervalo S−P de 40 s. A que distância ocorreu o sismo?
Resolução:
- Seja d a distância: d ÷ 3 − d ÷ 6 = 40.
- d ÷ 6 = 40, porque d ÷ 3 − d ÷ 6 = d ÷ 6.
- d = 40 × 6 = 240 km.
Resposta: 240 km. Verificação: P chega aos 240 ÷ 6 = 40 s e S aos 240 ÷ 3 = 80 s; a diferença é 40 s.
Exemplo 3 — Nível de exame: o núcleo externo
Enunciado: Sismógrafos do lado oposto da Terra ao sismo não registam ondas S. O que se conclui?
Resolução:
- As ondas S só se propagam em meios sólidos, porque um líquido não resiste ao corte.
- Do lado oposto, as S teriam de atravessar o núcleo externo.
- A sua ausência indica que esse núcleo se comporta como um líquido.
Resposta: o núcleo externo é líquido. Verificação: as ondas P continuam a ser registadas, desviadas, pois atravessam líquidos.
Importância e aplicações
- Conhecer o interior da Terra: é a principal fonte de informação sobre as camadas profundas, onde não se pode furar.
- Localizar e medir sismos: a análise dos sismogramas dá epicentro, profundidade e magnitude.
- Engenharia: o comportamento das ondas em solos moles ajuda a projetar edifícios resistentes.
- Prospeção: a sísmica de reflexão usa ondas geradas artificialmente para estudar rochas em busca de petróleo e gás, o que é relevante em margens como a angolana.
Erros e confusões frequentes
- Dizer que as ondas S são mais rápidas que as P. A P é a mais rápida; S vem em segundo.
- Pensar que as S atravessam líquidos. Só se propagam em sólidos.
- Confundir ondas sísmicas com tsunamis. Os tsunamis são ondas de água, que podem ser provocadas por um sismo.
- Trocar «primária» e «superficial». Primária é a P; superficial é uma onda que se propaga junto à superfície.
- Ignorar o efeito do solo. O mesmo sismo produz abalos mais fortes em solos moles do que em rocha dura.
- Confundir o movimento das partículas com o da onda. Na P, as partículas vibram na direção de propagação; na S, perpendicularmente.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Complete: as ondas ___ são as primeiras a chegar e atravessam sólidos e líquidos; as ondas ___ só atravessam sólidos.
Ver solução
As ondas P são as primeiras a chegar e atravessam sólidos e líquidos; as ondas S só atravessam sólidos.
2Exercício 2
Uma estação está a 120 km do foco. Com P a 6 km/s e S a 3 km/s, calcule o intervalo S−P.
Ver solução
tP = 120 ÷ 6 = 20 s; tS = 120 ÷ 3 = 40 s. Intervalo = 20 s.
3Exercício 3
Num sismograma, o intervalo S−P é de 25 s. Com P a 6 km/s e S a 3 km/s, qual é a distância ao foco?
Ver dica
O intervalo é igual a d ÷ 6.
Ver solução
d = 25 × 6 = 150 km. Verificação: tP = 25 s e tS = 50 s; diferença de 25 s.
4Exercício 4
Explique porque são as ondas superficiais as mais destruidoras, apesar de serem as mais lentas.
Ver solução
Têm maior amplitude e maior duração, e concentram a energia perto da superfície, onde estão as construções. A sua lentidão não reduz o efeito; apenas fazem-se sentir depois das P e S.
5Exercício 5
Que provas dão as ondas P e S de que o núcleo externo é líquido e o interno é sólido?
Ver solução
As S não atravessam o núcleo externo, logo ele é líquido. As P atravessam-no e mostram uma mudança de comportamento ao chegar ao núcleo interno, o que indica que ele é sólido.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre ondas P e S?
As P são de compressão, mais rápidas, e atravessam sólidos e líquidos. As S são de corte, mais lentas, e só atravessam sólidos. Por isso as P são as primeiras a chegar à estação.
Onde se aplicam as ondas sísmicas na prática?
Na localização de sismos, no estudo do interior da Terra e na prospeção de petróleo e gás por sísmica de reflexão, além do projeto de estruturas resistentes.
Porque se sente primeiro um solavanco e depois um balanço?
Primeiro chega a onda P, mais rápida e com movimento curto; depois chegam a S e as superficiais, que causam o balanço mais forte e prolongado.
Que erros os estudantes cometem sobre ondas sísmicas?
Trocam a ordem de chegada, dizem que as S atravessam líquidos e confundem sismo com tsunami. Veja os erros frequentes.
Resumo
- Ondas sísmicas transportam a energia do sismo.
- P: primeiras, atravessam sólidos e líquidos. S: segundas, só sólidos.
- Love e Rayleigh: superficiais, mais lentas e mais destruidoras.
- A ausência de S no núcleo externo mostra que ele é líquido.
- O intervalo S−P permite calcular a distância ao foco.
Onde aprofundar
- O manual de Geologia da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- Understanding Earth, de Grotzinger e Jordan, capítulo sobre sismos e o interior da Terra.
- Physical Geology, de Steven Earle (BCcampus), manual aberto em inglês.
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