Alexandre Medeiros (PhD, University of Leeds – Professor de Física e Astronomia, UFRPE)
SÉRIE DE TEXTOS: A FÍSICA NO DIA A DIA
AUTOR: Alexandre Medeiros
TÓPICO: ONDAS LONGITUDINAIS e TRANSVERSAIS
TÍTULO DO ARTIGO: Ondas Longitudinais e Transversais: Terremotos x Explosões Subterrâneas
Quais as semelhanças e as diferenças existentes entre os abalos sísmicos de um terremoto e aqueles provocados por uma explosão nuclear subterrânea?
Muita gente pensa que esses dois tipos de eventos por produzirem produzem tremores de terra são muito semelhantes; mas, na verdade, há um número bem maior de diferenças que de semelhanças entre eles, a começar pelos tipos de ondas gerados pelos mesmos.
Para começar, há dois tipos fundamentais de ondas. Há, por exemplo, as ondas longitudinais, que são aquelas de compressão e expansão, como as que ocorrem em uma mola que é apertada e em seguida liberada ou também como as ondas sonoras que se propagam segundo um movimento de vai e vem do meio condutor.
Mas, há também as ondas do tipo das que se propagam em uma corda ou mesmo em uma mola agitada para cima e para baixo ou as que se propagam em uma bandeira tremulando ao vento e que são chamadas de ondas transversais, nas quais a direção de propagação da onda é perpendicular à direção de vibração das partículas do meio condutor da onda.
Os terremotos ocorrem quando uma tensão de cisalhamento (ou de deslizamento) que tenha se desenvolvido ao longo do tempo em uma massa rochosa subterrânea, é subitamente liberada. No exato momento que o corre o rompimento do obstáculo que até então impedia a liberação da tensão de cisalhamento entre as rochas subterrâneas, surge um tremor entre as rochas que se propaga na forma de ondas sísmicas. Estas ondas sísmicas originadas no foco do terremoto se manifestam desde o início tanto como ondas transversais quanto como ondas longitudinais. Tomando as figuras abaixo como modelos de blocos de rochas, podemos perceber que os deslizamentos de superfícies como A e D produzem ondas transversais, enquanto a compactação e a distensão como B e E causam ondas longitudinais.
Uma explosão, por outro lado, seja ela subterrânea ou no ar, emite apenas um único tipo de ondas: ondas de longitudinais de compressão. Deste modo, portanto, um abalo sísmico detectado e que apresente apenas ondas longitudinais é, com certeza, o resultado de uma explosão e não um terremoto natural.
Além disso, mesmo as mais poderosas bombas termonucleares fabricadas pelo homem, não conseguem atingir os altíssimos níveis de energia produzidos por terremotos de grande magnitude.
Observe-se que a escala Richter que é usualmente utilizada para aquilatar a intensidade dos terremotos é uma escala logaritmica, onde para cada ponto aumentado (como de 7.0 para 8.0, por exemplo) implica em uma ampitude da onda dez vezes maior.
Terremotos são percebidos normalmente pelo ser humano apenas ao atingirem magnitudes iguais ou superiores a 2.0 na escala Richter. Entretanto, a partir deste valor, o seu efeito cresce exponencialmente e os seus efeitos destrutivos também, em virtude do aumento da energia transportada e das vibrações complexas através das quais essa energia é liberada pelas ondas sísmicas.
Nem sempre o poder de destruição de um terremoto está relacionado apenas à sua energia. Por vezes grandes terremotos atingem áreas desabitadas; enquanto, outras vezes grandes terremotos se originam em regiões muito profundas do planeta, de modo que apesar da grande energia liberada, os seus efeitos destrutivos são bastante atenuados.
Considerando-se os dez maiores terremotos registrados de forma científica em tempos recentes (a partir do início do século XX), temos o seguinte quadro:
10º lugar – Terremoto de 8.6 na escala Richter (Tibete – 1950). Causou a morte de mais de 1500 pessoas tanto no Tibete, quanto na província indiana de Assam, no nordeste do país.
9º lugar – Terremoto de 8.7 na escala Richter (Sumatra – 2006). Causou a morte de 1300 pessoas.
8º lugar – Terremoto de 8.7 na escala Richter (Alaska – 1965). Gerou um tsunami com ondas de 10 metros de altura, mas apesar disso, causou poucos danos por haver ocorrido em uma área praticamente desabitada.
7º lugar – Terremoto de 8.8 na escala Richter (Equador – 1906). Matou entre 2500 a 1500 pessoas e chegou a ser sentido até em San Francisco e também no Japão.
6º lugar – Terremoto de 8.8 na escala Richter (Chile – 2010). Matou mais de 800 pessoas e deixou mais de 20.000 desabrigados.
5º lugar – Terremoto de 9.0 na escla Richter (Rússia – 1952). Gerou ondas gigantescas que chegaram ao Havai, mas não fez vítimas humanas por haver ocorrido em uma região praticamente desabitada.
4º lugar – Terremoto de 9.0 na escala Richter (Japão – 2011). Causou a morte de mais de 20.000 pessoas, gerando um gigantesco tsunami com ondas de mais de 10 metros que ocasionou uma imensa inundação e um consequente e gravíssimo acidente em uma usina nuclear.
3º lugar – Terremoto de 9.1 na escala Richter (Sumatra – 2004). Causou um tsunami que matou 230.000l pessoas em 14 países da região. O tremor, que popularizou o termo tsunami, ocorreu a 30 km de profundidade no Oceano Índico e foi sentido até na costa leste da África.
2º lugar – Terremoto de 9.2 (Alasca – 1964). Apesar de sua colossal magnitude, este sismo, por haver ocorrido em uma região pouco habitada, fez apenas 15 vítimas fatais, mas gerou um tsunami que matou outras 128 pessoas.
1º lugar – Terremoto de 9.5 na escala Richter (Chile – 1960). Foi o maior sismo de que se tem registro comprovado. Com epicentro no município de Valdívia, matou 2.000 pessoas e gerou um maremoto com ondas de 10 metros de altura. As ondas apagaram do mapa cidades inteiras na costa chilena e fizeram vítimas também em diversos outros países banhados pelo Oceano Pacífico.
Para que se tenha uma idéia do poder dos terremotos, em termos da energia transportada pelas ondas sísmicas geradas pelos mesmos, em comparação com o poder de bombas nucleares, observe-se a tabela abaixo. Nela assinalamos a magnitude de vários terremotos e suas energias envolvidas em Joules e em Megatoneladas de TNT; assim como as suas equivalências em termos de quantidades de bombas atômicas de Hiroshima requeridas para transportar a mesma energia destas ondas sísmicas.
Magnitude do Terremoto na Escala Richter | Energia em Joules | Energia em Megatons de TNT | Energia Equivalente em quantidade de Bombas Atômicas de Hiroshima |
-3,0 | 2,000 x 10-2 | 4,77 x 10-16 | 2,12 x 10-12 |
-2,0 | 6,31 x 101 | 1,51 x 10-14 | 6,71 x 10-11 |
-1,0 | 2,0 x 103 | 4,77 x 10-13 | 2,12 x 10-9 |
0,0 | 6,31 x 104 | 1,51 x 10-11 | 6,71 x 10-8 |
1,0 | 2,0 x 106 | 4,77 x 10-10 | 2,12 x 10-6 |
2,0 | 6,31 x 107 | 1,51 x 10-8 | 6,71 x 10-5 |
3,0 | 2,00 x 109 | 4,77 x 10-7 | 2,12 x 10-3 |
4,0 | 6,31 x 1010 | 1,51 x 10-5 | 6,71 x 10-2 |
5,0 | 2,00 x 1012 | 4,77 x 10-4 | 2,12 x 100 |
6,0 | 6,31 x 1013 | 1,51 x 10-2 | 6,71 x 101 |
6,9 | 1,41 x 1015 | 3,38 x 10-1 | 1,50 x 103 |
7,0 | 2.00 x 1015 | 4,77 x 10-1 | 2,12 x 103 |
8,0 | 6,31 x 1016 | 1,51 x 101 | 6,71 x 104 |
8,5 | 3,55 x 1017 | 8,49 x 101 | 3,77 x 105 |
8,6 | 5,01 x 1017 | 1,20 x 102 | 5,33 x 105 |
8,7 | 7,08 x 1017 | 1,69 x 102 | 7,53 x 105 |
8,8 | 1,00 x 1018 | 2,39 x 102 | 1,06 x 106 |
9,0 | 2,00 x 1018 | 4,77 x 102 | 2,12 x 106 |
9,1 | 2,82 x 1018 | 6,74 x 102 | 3,00 x 106 |
9,2 | 3,98 x 1018 | 9,52 x 102 | 4,23 x 106 |
9,5 | 1,12 x 1019 | 2,68 x 103 | 1,19 x 107 |
Observe-se que um terremoto de 5.0 na escala Richter transporta uma energia de quase 0,5 quilo-toneladas de TNT, o que equivale à energia de quase duas bombas atômicas de Hiroshima. Por outro lado, um terremoto de 8.6 na escala Richter (equivalente ao ocorrido no Tibete em 1950 e que consta como o último colocado entre os nossos dez maiores terremotos já registrados) transporta uma colossal energia de aproximadamente 120 Mega-toneladas de TNT.
Esta energia equivale à energia de aproximadamente 530.000 bombas atômicas de Hiroshima e é maior do que a mais poderosa arma termonuclear já construída pelo homem, a chamada Bomba do Tzar que possui absurdos 100 megatoneladas de TNT de teor explosivo.
Acima desta magnitude, o conteúdo energético dos terremotos cresce exponencialmente de tal modo que suas energias se tornam muitíssimo maiores que qualquer junção de artefatos nucleares construídos pelo homem.
Apenas para que se tenha uma idéia das ordens de grandeza das energias envolvidas em tais sismos, considere-se a energia transportada pelo recente terremoto de 2011 no Japão, que atingiu a magnitude 9.0 na escala Richter. Isso equivale ao poder energético de 2.120.000 (dois milhões, cento e vinte e cinco mil) bombas atômicas de Hiroshima. Este sismo carregou uma energia equivalente ao poder energético de quase 500 Megatoneladas de TNT, ou seja cinco vezes maior do que a mais poderosa arma nuclear construída pelo homem.
E o monstruoso terremoto de 9.5 que abalou o Chile em 1960 transportou uma energia da fenomenal ordem de 268.000 Megatoneladas de TNT, ou seja, algo equivalente ao poder de quase 600 bombas do Tzar, a chamada arma do Armagedon. Saliente-se que este valor energético do sismo de 1960 no Chile é possivelmente superior ao poder reunido de todos os armamentos nucleares disponíveis no planeta Terra.
PARA CITAR ESTA FONTE: Medeiros, Alexandre. Ondas Longitudinais e Transversais: Terremotos x Explosões Subterrâneas. Física e Astronomia_Alexandre Medeiros, BLOG.
http://alexandremedeirosfisicaastronomia.blogspot.com/2011/12/ondas-longitudinais-e-transversais.html?spref=fb. Acessado em 04 de Dezembro de 2011. (atualizar a data)
