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Estrutura da terra

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Para o caso considerado, aumenta com a profundidade (quanto maior é à distância epicentral, maior é a profundidade atingida pelas ondas sísmicas), o que significa que o meio de propagação, isto é, o interior da Terra não é homogêneo sob o ponto de vista das grandezas que influenciam a sua propagação.
Os raios sísmicos, tal como os raios luminosos, sofrem reflexão e refração ao passarem de um meio para outro de características físicas diferentes.
Os raios sísmicos, tal como os raios luminosos, sofrem reflexão e refração ao passarem de um meio para outro de características físicas diferentes. Para ângulos de incidência superiores ao valor do ângulo crítico, o raio sísmico só se reflete. Para valores inferiores ao valor do ângulo crítico, o raio sísmico refrata-se e reflete-se.
Em sismologia, à superfície de separação entre dois meios com propriedades físicas diferentes chama-se descontinuidade.
As trajetórias das ondas P e S são curvilíneas. Como a Terra é heterogênea, admite-se que as ondas sísmicas atravessem meios com propriedades físicas diferentes.
Esquema representando uma onda sísmica direta, refletida e refratada.
Esquema representando possíveis comportamentos de uma onda P, numa superfície de descontinuidade, entre dois meios sólidos.
Logo que um raio sísmico toca uma superfície, separando dois meios de propagação diferentes (superfícies de descontinuidade), reflete-se e/ou refrata-se de modo que as suas trajetórias permitem, aos sismólogos, conhecer as características dos meios atravessados.
As estações sismográficas A, B e C, representadas no esquema abaixo, encontram-se a diferentes distâncias do epicentro de um mesmo sismo. Naturalmente é de esperar que as ondas cheguem primeiro à estação A, a mais próxima do epicentro, depois à estação B e, só depois, à estação C, que se encontra mais afastada. Em regra é assim que sucede. No entanto, nalguns casos, as ondas chegam primeiro à estação C. Tal só pode ser justificado admitindo que, ao atingirem determinada profundidade (na passagem do meio I para o meio II), a velocidade das ondas aumenta abruptamente, a ponto de percorrer em menos tempo um espaço maior.
Esquema do trajeto das ondas sísmicas nas zonas mais superficiais da Terra.
Em 1909, em Zagreb na Jugoslávia, André Mohorovicic, notável geofísico, depois de complicados cálculos matemáticos chegou à conclusão que uma descontinuidade separa a crosta terrestre do que se encontra por baixo; este limite, denominado em sua honra descontinuidade de Mohorovicic, descontinuidade de Moho ou descontinuidade M, situa-se a uma profundidade média de 40 quilômetros. À zona situada abaixo dessa descontinuidade chamou-se manto. A descoberta de Mohorovicic permitiu selecionar dados com interesse para o conhecimento da estrutura da Terra.
É de salientar que a profundidade da crosta (crosta) não é constante, variando entre os 5 e os 10 Km de espessura sob os oceanos, e entre os 20 e os 70 Km sob os continentes, sendo os valores mais elevados atingidos nas grandes cadeias montanhosas continentais.
A diferença de velocidade de propagação das ondas P nos oceanos (7 Km/s) e nos continentes (6 Km/s) permite considerar a crosta (crosta) subdividida em dois tipos: crosta continental e crosta oceânica. Esta variação da velocidade das ondas P ao longo da crosta deve-se à variação da sua composição - a crosta continental é constituída, essencialmente por rochas graníticas (d=2,7), enquanto que a oceânica é constituída, principalmente, por rochas basálticas mais densas (d=2,9).
São precisamente os fenômenos de reflexão e de refração que explicam o fato de as ondas atingirem a superfície terrestre de modo desigual, originando para cada sismo uma zona de sombra, isto é, uma zona onde não se propagam ondas P e S diretas e, conseqüentemente, não se manifesta atividade sísmica.
Esquema mostrando as zonas de sombra assinaladas pelo comportamento das S e P à profundidade de 2900 Km (limite da zona representada a amarelo) e 5.150 Km (limite da zona representada a branco), bem como os diferentes estados físicos das sucessivas camadas concêntricas da Terra, deduzidos a partir das velocidades de propagação das ondas sísmicas.
Em 1906, o irlandês Oldham verificou que as ondas P registradas no pólo oposto ao epicentro de um sismo se encontravam atrasadas em comparação com as registradas nas proximidades do epicentro, propagando-se a 4,5 Km/s em vez dos 6,5 Km/s habitualmente observáveis. Oldham concluiu que "as ondas, penetrando a grande profundidade, atravessam um núcleo central composto por uma matéria diferente, que as transmite com menor velocidade". E, assim, admitiu-se pela primeira vez a existência de um núcleo, contudo, de dimensão desconhecida. Sete anos mais tarde, o alemão Beno Gutenberg consegue determinar a sua dimensão, depois de observar que, para cada sismo, existe um sector da superfície terrestre onde é impossível registrar ondas sísmicas diretas, isto é, ondas sísmicas que atingem a superfície terrestre sem sofrerem desvios na sua trajetória, que, no interior da Terra, é geralmente curvilínea. A esta faixa dá-se o nome de zona de sombra e a mesma situa-se a uma distância angular do epicentro compreendida entre os 105o e os 142o (103o e 143o); fazendo a conversão da distância angular em distância quilométrica, sobre a superfície terrestre, a zona de sombra de um sismo situa-se entre os 11.500 e os 14.000 Km de distância do epicentro. As estações sismográficas localizadas até 105o registravam a chegada das ondas P e S nos horários previstos; as estações situadas para além dos 142o do epicentro do sismo não registravam a chegada das ondas S (S sombra), e as ondas P (K) eram registradas com atraso em relação ao tempo previsto.
Gutenberg demonstrou que esta zona de sombra se deve a uma descontinuidade. A análise comparada de séries de sismogramas de diferentes estações sismográficas permitiu a Gutenberg calcular a profundidade desta descontinuidade - 2.900 Km. Por este fato, a esta fronteira que assinala o início do núcleo, dá-se o nome de descontinuidade de Gutenberg (no esquema acima representado corresponde ao limite da zona amarela).
Esquema apresentando o ângulo delta=105o que corresponde ao começo da zona de sombra das ondas sísmicas S e o raio da Terra=6.350 Km. Sabendo que a superfície de descontinuidade de Gutenberg se situa à profundidade de 2.900 Km é fácil, a partir do esquema, calcular o valor do raio do núcleo.
Esquema mostrando de forma muito simplificada a composição química (elementos principais), o estado físico, as temperaturas e as profundidades das camadas quase concêntricas, definidas por descontinuidades, que constituem o modelo da estrutura interna da Terra.
Situado sob a descontinuidade de Gutenberg, o núcleo é constituído essencialmente por ferro e níquel, podendo conter algum silício e enxofre. Subdivide-se em núcleo externo (até 5.200 Km; 30,8% da massa da Terra; profundidade de 2.890 - 5.150 Km), supostamente líquido, como se deduz do comportamento das ondas sísmicas, e núcleo interno (1,7% da massa de Terra; profundidade de 5.150 - 6.370 Km), considerado como estando no estado sólido. A descontinuidade de Lehmann separa os dois meios.
Secção esquemática representando um corte em profundidade ao longo do raio terrestre.
Crosta e litosfera - A crosta (crosta) terrestre é a zona mais superficial e de menor densidade (d=2,7 g/cm3 a 2,9 g/cm3). Com base na velocidade de propagação das ondas sísmicas, na crosta terrestre, os sismólogos chegaram aos seguintes resultados: à profundidade de cerca de 17 Km há uma variação na velocidade de propagação das ondas P e S, o que pressupõe a alteração das características do material e, por conseguinte a existência de uma descontinuidade, designada descontinuidade de Conrad. Entre a superfície e a descontinuidade de Conrad a velocidade de propagação das ondas sísmicas é: Vp=5,6 Km/s e Vs=3,3 Km/s; a partir da descontinuidade de Conrad