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Sons que abalam a Terra: Você sabe o que causa o ruído sísmico?
Em geofísica, geologia e áreas relacionadas, como engenharia civil, ruído sísmico se refere a vibrações do solo relativamente duradouras causadas por uma variedade de razões. Essas vibrações são frequentemente consideradas componentes não interpretáveis ou indesejados da gravação do sinal. A origem física do ruído sísmico vem principalmente de fontes na superfície ou próximas a ela e consiste quase inteiramente em ondas superficiais elásticas.
Ondas de baixa frequência (abaixo de 1 Hz) são frequentemente chamadas de microssismos, enquanto ondas de alta frequência (acima de 1 Hz) são chamadas de picossismos.
As principais fontes de ondas sísmicas incluem atividades humanas (como tráfego ou atividade industrial), vento e outros fenômenos atmosféricos, rios e ondas do oceano. O ruído sísmico é relevante para todos os campos científicos que dependem da sismologia, incluindo geologia, exploração de petróleo, hidrologia, bem como engenharia de terremotos e monitoramento de saúde estrutural.
Esse ruído geralmente é uma interrupção em atividades sensíveis a vibrações externas, como monitoramento e pesquisa de terremotos, fresamento de precisão, telescópios, detecção de ondas gravitacionais e crescimento de cristais. No entanto, o ruído sísmico também tem aplicações práticas, como a determinação das propriedades dinâmicas de baixa tensão e variação temporal de estruturas de engenharia civil (como pontes, edifícios e barragens); a realização de estudos sísmicos de estruturas subterrâneas de vários tamanhos, muitas vezes usando métodos sísmicos. interferometria e monitoramento ambiental, como em sismologia fluvial.
Fontes de ruído sísmico
Estudos sobre as origens do ruído sísmico mostraram que a parte de baixa frequência do espectro (abaixo de 1 Hz) vem principalmente de causas naturais, principalmente o impacto das ondas do oceano. Em particular, o pico observado globalmente entre 0,1 e 0,3 Hz está claramente relacionado à interação de ondas de água da mesma frequência. Na parte de alta frequência (acima de 1 Hz), o ruído sísmico é causado principalmente por atividades humanas, como tráfego rodoviário e trabalho industrial; mas fontes naturais, como rios, também podem contribuir para esse efeito.
Acima de 1 Hz, o vento e outros fenômenos atmosféricos também podem ser fontes importantes de vibrações do solo.
Por exemplo, em Camarões, "tremores nos pés" causados por torcedores de futebol batendo os pés estão entre as atividades não antropogênicas observadas durante períodos de baixa atividade sísmica. Ao redor de Bonny Bay, no Golfo da Guiné, pulsos aparecem a cada 26 a 28 segundos, acredita-se que sejam reflexos das correntes subterrâneas das corredeiras, um sinal da força das ondas.
Características físicas do ruído sísmico
A amplitude das vibrações de ruído sísmico está normalmente entre 0,1 e 10 μm/s. O modelo de ruído de fundo avaliado globalmente mostra características dependentes da frequência. O ruído sísmico inclui uma pequena quantidade de ondas corporais (ondas P e S), mas as ondas de superfície (ondas de Love e Rayleigh) são os principais componentes porque são preferencialmente excitadas por processos de fontes terrestres. Essas ondas são espalhadas, o que significa que sua velocidade de fase varia com a frequência (em geral, diminui com o aumento da frequência).
Como a curva de dispersão (função de frequência da velocidade de fase ou preguiça etc.) relaciona a variação da velocidade da onda de cisalhamento com a profundidade, ela pode ser usada como uma ferramenta não intrusiva para determinar a estrutura sísmica do subsolo.
História do Ruído Sísmico
Em condições normais, o ruído sísmico tem amplitude muito baixa e não é perceptível aos humanos, nem poderia ser registrado na maioria dos primeiros sismógrafos do final do século XIX. Entretanto, no início do século XX, o sismólogo japonês Ōmori Fumiyoshi conseguiu registrar vibrações ambientais em edifícios e determinar a frequência de ressonância do edifício. O ruído sísmico global de 30 a 5 segundos foi reconhecido como sendo causado pelo oceano no início da história da sismologia, e uma teoria abrangente foi publicada por Longuet-Higgins em 1950.
Aplicações Atuais do Ruído Sísmico
Com o avanço da ciência e da tecnologia, especialmente com o surgimento da interferometria sísmica desde a década de 1990, a aplicação do ruído sísmico continuou a se expandir. Por exemplo, usando a análise de vibrações ambientais e campos de ondas sísmicas aleatórios, os cientistas podem caracterizar estruturas subterrâneas usando espectros de potência, análise de pico H/V, curvas de dispersão e funções de autocorrelação. O método de estação única e o método de matriz sem dúvida trouxeram novas perspectivas para a sismologia.
Finalmente, o ruído sísmico também é considerado um indicador indireto do desenvolvimento econômico, refletindo mudanças nas atividades humanas.
Com o impacto da epidemia de COVID-19, a redução das atividades humanas reduziu significativamente o ruído sísmico, tornando-se uma janela única para observação do ambiente externo. No futuro, à medida que nossa compreensão do ruído sísmico se aprofundar, seremos capazes de descobrir mais mistérios dos fenômenos naturais?
