Depremin Sismik Dalgaları: Oluşumu, Yapısı ve Özellikleri

GİRİŞ

D

alga, bir enerji veya madde taşıyıcısının belirli bir noktadan diğerine hareketinin sonucu olarak ortaya çıkan bir olaydır Bu hareketin sonucu olarak, enerji veya madde taşıyıcısı, titreşim veya salınım şeklinde hareket eder ve bu hareket, bir sonraki noktaya da taşınır. Dalga oluşumu ev ortamında suya taş atılması, masaya vurma ve ip hareketinden oluşabileceği gibi doğal kaynaklı sebeplerle oluşabilir. Dalgalar, birçok alanda kullanılır. Örneğin, haberleşme, tıbbi görüntüleme, müzik, sismoloji, meteoroloji ve sualtı keşifleri gibi alanlarda kullanılır. Dalga genellikle titreşim veya salınım şeklinde hareket eder. Dalga boyu, bir dalga tepe noktasından diğerine olan mesafe ile ölçülür ve dalga frekansı, bir saniyedeki dalga sayısı olarak ölçülür.

DERS 01 ÖZET:

D

algalar evde üretilebilir, bir yayı duvara sabitlenerek ardından yayı çekip bırakmayla bir dalga oluşur, bu dalganın Boyuna dalgası (Primer water) olarak tanımlanan bu dalga, depremin bilinen ilk dalgasıdır. Bir de sıkışma dalgası da oluşur. Bunun yanı sıra bir ipi yukarı -aşağı hareket ettirerek depremin bilinen ikinci dalgasına (Kayma dalgaları) benzer bir dalga oluşur, depremin hem düşey bileşeni hem de yatay bileşeni bulunmakta, S dalgaları olarak bilinen bu dalgalar iki yönden yer içinden deformasyona ve bu deformasyona bağlı olarak yer üstündeki binalarda yıkıma neden olabiliyor. Deprem, yer kabuğunda meydana gelen ve yer yüzeyinde titreşimlere neden olan doğal bir olaydır. Deprem, genellikle yer kabuğundaki fay hatlarının kayması sonucu meydana gelir. Bu kayma sonucunda biriken enerji aniden serbest bırakılır ve bu da yer yüzeyinde ki sarsıntılara neden olur. Sismik dalgalar, kayaların bir fay boyunca hareket etmesiyle bir deprem meydana getirmesi sonucunda sismik dalgalar normal bir depremde meydana gelebiliyor ya da yere bir darbe uyguladığımız zaman o yerde ya da o zeminde sismik dalga oluşturabiliyor, depremler, volkanik patlamalar veya nükleer patlamalar gibi titreşimlerin neden olduğu dalgalardır. Bu dalgaların iki ana türü vardır: P-dalgaları (birincil dalgalar) ve S-dalgaları (ikincil dalgalar). Sismik dalgaların hareketi, dalga boyu ve dalga frekansı gibi özelliklerine bağlıdır. Dalga boyu, bir dalga tepesi ile diğeri arasındaki mesafeyi ifade eder ve dalga frekansı, bir saniyedeki dalga sayısıdır. Bu özellikler, dalga hızını etkiler ve bu da dalgalara özgü sismografları üretir. Sismograflar, sismologlar tarafından kullanılan bir araçtır ve deprem kaynaklarının belirlenmesi ve yerin altındaki malzemelerin jeofizik yapısının analizi, izlenmesi ve görüntülenmesi için kullanılır. Sismik dalgaların kaynağı Deprem, Volkanik patlamalar, aktif patlamalar, rüzgâr, uçaklar, mekik, ve insanlar gibi unsurlar sismik dalgaların oluşumunun sebepleri

olabilir. Dalgaların hem uzay hem de zaman bilgisi bulunmakta, bir depremin yeri ve mekanı bulunmaktadır. Örneğin 6 Şubat depremi 04:10AM’de Pazarcık ilçesinde meydana gelmekteydi, bu depremin yerinin tespitini Sismoloji yöntemiyle tespit yapabiliriz. Sismoloji, depremlerin ve diğer yer kabuğu hareketlerinin incelenmesiyle ilgili bir bilim dalıdır. Sismoloji ile hem yerine merkezinden hem de yerin üstündeki herhangi bir noktadaki küçük ya da büyük her türlü hareketi elastik dalga takibiyle özellikle binanın altında nefes alıp veren bir insanın o nefes alıp verişinde ki elastik dalgayı fark ederek yaşam belirtisi var diyerek, bu elastik dalga izlemesinden insanların yaşadığı binaları, yıkılan binalar arasında ya da hiç yaşam belirtisi olmayan binalar takip edilebilinir, bu amaçla kullanılan sismik dinleme cihazıdır.  

Her bir dalganın, Boyu (genişlik), Periyot (süre, titreşim), Frekans (bir bölü zaman birimi periyottun tersi) ve Genlik (dalganın yüksekliği, enerji büyüklüğü) dalga terminolojisi bulunmakta (Resim 1). Depremin yaratığı dalgalarla ve insan nedeniyle oluşan dalgaların arasında bir fark bulunmakta, bu da oluşum şekli değiştiği için oluşan dalgaların ölçme cihazlarının üzerine farklı frekans da değişecek, buna dayanarak deprem oluşumu doğal mı? İnsanlar mı? frekans tespitiyle bilenebilir.  

DERS 02 ÖZET:

S

ismik dalgalarını ölçmek için kullanan aletler bulunmakta fakat Telefonun Sismik dalgalarını titreşimlerini ölçmek için birkaç farklı  Vibrometer gibi uygulamalar da bulunmakta. Uygulama kullanarak, Akıllı telefonlarda titreşim ölçen uygulamalar mevcuttur. Bu uygulamalar, telefonunuzun titreşim özelliklerini kullanarak titreşim şiddetini ölçerler. Telefonunuzu bir zemin üzerine koyarak veya elle tutarak bir cisimden oluşan dalgaları veya oluşan titreşimleri ölçebilir ve hissedilebilirsiniz. Bu uygulamayı denmek için düz ahşaplı bir masa üzerine 3 akıllı telefon kullandık 

1. Telefonu masa üzerine koyarak 
2. Telefona Vibrometer uygulamasını indirdik Simo Dedektörü cihazı olarak kulandık 
3. Telefonundan  birinci telefona arka arkaya mesaj gönderdik bir süreli titreşim oluşturduk  ardında 2.Telfonunu ‘Vibrometer’ uygulamasını izleyerek bu mesajdan oluşan titreşimi  izledik (Resim 3.1).

Resim 3.1. Mobil telefon üzerinden titreşim kaydı.

Resim 3.2. Farklı kaynaklı titreşim ölçüm çalışması.

Resim 3.1 gördüğümüz gibi 3 kanal bulunmakta bunlar ‘X,Y ve Z’. X yönü Kuzey-Güney gösteriyor, Y yönü ise Doğu-Batı tekabül ediyor ve Z yönü Düşey yöndeki titreşimi gösteriyor bu şekilde 3 kanalı bir veri sağlamış olduk. Ardından telefonda var olan titreşim özeliğine açarak arama tekniği deneyerek oluşan titreşimi kayda geçirdik. Uygulama şu şekilde 3.Telefonundan 1.Telefonu aradık oluşan titreşim görsel olarak 2.Telfonunu (Simo Dedektörü cihazı) Vibrometer uygulamasını görebildik (Resim 3.1). 

Buradaki gördüğümüz üzeri zaman, süre ve şiddet gibi verilerini sağlayabildik. Bir diğer deneyimde Sismo dedektörü cihazının rolü alan akıllı telefonun  yukarı ve aşağı doğru hareketiyle oluşan şiddetin kayda geçirdik (Resim 3.2), her iki şekilde hem hız hem şiddet farkını görebildik.

Bu telefonlarda dahili ivmeölçerini kullanarak, titreşimleri ölçmek için bir araç olarak kullanılabilir. Bir ivmeölçer, üç boyutta bir nesnenin ivmesini algılayabilen, yani zamana göre hızda ki değişimi ölçebilen bir sensördür. Telefonunuzla titreşimleri ölçmek için, uygulama mağazasından bir titreşim ölçer uygulaması indirebilirsiniz. Birçok farklı titreşim ölçer uygulaması mevcuttur, bu nedenle iyi derecelendirmelere ve yorumlara sahip bir uygulama seçmek önemlidir. Uygulamayı indirdikten sonra, uygulamayı başlatarak telefonunuzu ölçmek istediğiniz yüzeye veya yapıya yerleştirebilirsiniz. Uygulama, telefonun ivmeölçerini kullanarak titreşimleri algılayacak ve sonuçları telefonunuzun ekranında gerçek zamanlı olarak görüntüleyecektir. Ölçümün doğruluğunun telefonunuzun ivmeölçerinin kalitesine ve uygulamanın hassasiyetine bağlı olabileceği önemlidir. Bu nedenle, uygulamayı kalibre etmek ve doğru sonuçlar için birden fazla ölçüm almak her zaman iyi bir fikirdir. Titreşim şiddetini doğru bir şekilde ölçebilmek için, titreşim ölçer cihazlar veya uygulamaların doğru bir şekilde kalibre edildiğinden emin olmanız gerekmektedir. Ayrıca titreşim şiddeti, telefonun modeline, titreşim özelliklerine ve titreşim motorunun durumuna bağlı olarak değişebilir.

DERS 03 ÖZET:

E

lastik dalga yayınımı, elastik dalgaları yakalamak için  beli bir noktada yüzeyde sismometrelerin var olmasıyla, depremleri kaydedebilme olasılığı olmaktadır. Görüyoruz, bu depremin kayıtlarını, deprem kaydedici cihazların her yerde var olmasıyla büyük veya küçük deprem olması fark etmeksizin, her yerde deprem kaydedicileri cihazları yerleştirmemiz gerekiyor (Resim 4). 

Resim 4: Yeraltında elastik dalgaların yayınımı.

Yeryüzünün her noktasından merkeze doğru yayılan elastik deprem dalgalarını takip ederek detaylı bilgi edinmemizi sağlar. Bu nedenle, depremler sismoloji için önemli bir veri kaynağıdır. Depremlerin büyüklüğüne ve sıklığına göre, daha fazla veya daha az bilgiye erişebiliriz. Son 6 Şubat 2023 duble depremlerinde olduğu gibi, birkaç noktada 7.5 ve 8 büyüklüğünde iki deprem meydana geldi. Bu depremler ne yazık ki insan kaybına ve ekonomik zararlara neden oldu, ancak sismoloji açısından önemli bir veri sağladılar. Bu depremler, dünyanın her yerindeki istasyonlar tarafından kaydedildi ve bilgi toplandı, elastik dalgalar, sismolojik verilerin toplanmasında kullanılır ve bu veriler, dünyanın iç ve yüzey kısmındaki değişikliklerin izlenmesine yardımcı olur. Büyük depremler (M>7.0), sismolojik veriler için büyük öneme sahiptir ve sismoloji bilimi çalışanları için yerin görünmeyen noktalarını keşfetmek için bir fırsat sağlar. Sismoloji bilimi, elastik dalgaların yayılması ve yerin içindeki jeofizik düzensizlikte ki değişikliklerin izlenmesiyle ilgilenen bir bilim dalıdır.

DERS 04 ÖZET:

S

Resim 4: Yerin içinde dalgaların yayınımı.

ismik dalgalar hem cisim dalgaları hem de yüzey dalgaları olarak ikiye ayrılıyor, cesim dalgaları daha hızlı yayılıyor. Önce cisim dalgaları geliyor. P ve S dalgaları daha sonra yüzey dalgaları (L ve R) geliyor ve kendi içinde ikiye ayrılıyor. P dalgası saatlik 10.000 kilometreye kadar varıyor 6km/sn, S dalgası ise 4km/sn bölü saniye. Depremin iç merkezinde oluşan depremin, istasyonlara doğru varan ilk dalgası P dalgasıdır Resim 4’te yeşil renkle gösterilmiş (Resim 4).

P anlamı İngilizcesi 'Primeri' yani ilk dalga, ikinci dalga ise S dalgası oda 'Seconder' kelimesinden gelmiş. P dalgaları yıkıcı değildir ve erken uyarı sistemi teknolojisi açısından kullanımı oldukça önem kazanmaktadır, yıkıcı olan S dalgası gelmeden önce doğalgaz, elektrik, su kesilmesi, asansör,  raylı sistem doğrulması ve Japon’da erken sistem uyarısı, sistem vatandaşların telefonlarına mesajla deprem olmasına dair bir bildirim veya uyarı mesaj gitmesiyle  gibi önlemler alınmasında oldukça önemli, tabii bu da P ve S dalgalarının arasında ki zamana bağlı.

DERS 05 ÖZET

D

Resim 5: Deprem kaydına örnek.

ünyanın en büyük depremlerinden biri 1964’Alaska Depremin kısa süreli Sismogram göstergesinde kaydında, deprem ile ortaya çıkan ve yayılan meydana gelen elastik dalgalarını gösteriyor, kısa periyotlu anlamı depremin dış merkezini ile istasyon arasındaki mesafe yakınlığı ve istasyonların tarafında kayda geçilmesi demek, bu kısa süre mesafesi 300 km veya daha düşük olabilir, 300 km’den daha uzaksa uzun süreli deniyor (Resim 5), uzun süreli düşeyi kısa sürelerinde daha büyük olmaktadır bu da mesafenin etkisine dayanabilir. Periyotların uzaklık ve yakınlık ilişkisi bu deprem öğreneğinde görmüş olduk.

DERS 06 ÖZET:

S

Resim 6. Dalgaların fiziksel birimleri

ismik dalga genlik, sismik dalga genlik birimleri genellikle 3 farklı genlik yer değiştirme, hız ve ivme olarak ayrılabilir (Resim 65). Bir depremin oluştuğu noktadan yayılan sismik dalgalardaki maksimum yer değiştirme veya hız değişimine verilen isimdir. Sismik dalga genliği, depremin büyüklüğünü ölçmek için kullanılan bir parametredir ve Richter ölçeği gibi birçok deprem ölçeği tarafından da kullanılır. Genellikle milimetre veya santimetre cinsinden ifade edilir. Büyük bir sismik dalga genliği, depremin daha şiddetli olduğunu ve daha fazla hasara neden olabileceğini gösterir.

SONUÇ

D

alga, enerji veya madde taşıyıcısının hareketinin sonucu olarak oluşan bir olaydır. Dalgalar birçok alanda kullanılmaktadır; haberleşme, tıbbi görüntüleme, müzik, sismoloji, meteoroloji ve sualtı keşifleri gibi alanlar. Sismik dalgalar, deprem, volkanik patlamalar veya nükleer patlamalar gibi titreşimlerin neden olduğu dalgalardır. Bu dalgalarından iki ana türü vardır: P-dalgaları (birincil dalgalar) ve S-dalgaları (ikincil dalgalar). Sismik dalgaların hareketi, dalga boyu ve dalga frekansı gibi özelliklerine bağlıdır. Sismograflar, sismologlar tarafından kullanılan bir araçtır ve deprem kaynaklarının belirlenmesi ve yerin altındaki malzemelerin yapısının analizi için kullanılır. Sismoloji, depremlerin ve diğer yer kabuğu hareketlerinin incelenmesiyle ilgili bir bilim dalıdır.

Anahtar kelimeler: Elastik dalgalar, Genlik, Sismik, erken uyarı, Vibrometer, Jeofizik

Kaynak:

Resim 1: https://elasticwavepropagation.blogspot.com/p/ders01.html

Resim 2.1:  Vibrometer uygulaması, ekran görüntüsü, Akıllı Telfonu.

Resim 2.2:  Vibrometer uygulaması, ekran görüntüsü, Akıllı Telfonu.

Resim 3: Ekran görüntüsü https://www.youtube.com/watch?v=kiFyLJ0Qo58&t=318s

Resim 4: https://elasticwavepropagation.blogspot.com/p/ders-03-elastik-dalgalarn-yaynm.html

Resim 6: https://elasticwavepropagation.blogspot.com/p/ders-06-elastik-dalgalarn-yaynm.html