Περιεχόμενα



Περιεχόμενα    2

Μέρος Α: Θεωρητικό Υπόβαθρο    3

Εισαγωγή    3

Χρήσιμοι όροι    3

Φιλοσοφία, Μυθολογία και Παράδοση    4

Σεισμικά κύματα    5

Είδη Σεισμών    7

Όργανα καταγραφής σεισμών    8

Σεισμομετρία    10

Κλίμακες μέτρησης των σεισμών    11

Μέρος Β:Κατασκευή Σεισμογράφου με την χρήση Lego Mindstorms    14

Πρόβλημα/Φάση 1η: Αισθανόμαστε    14

Πρόταση και τρόπος λειτουργίας/ Φάση 2η: Φανταζόμαστε    14

Περιγραφή και ανάλυση της διάταξης    14

Κατασκευή της διάταξης/ Φάση 3η: Δημιουργούμε    15

Ενημέρωση κοινού/ Φάση 4η: Μοιράζουμε    17

Πηγές πληροφόρησης:    19

Σύνδεσμοι Εικόνων    19

 

Μέρος Α: Θεωρητικό Υπόβαθρο

Εισαγωγή

Αντικείμενο της επιστήμης της σεισμολογίας είναι «η μελέτη των σεισμών και σεισμικών κυμάτων» [1]. Η μελέτη των φυσικών φαινομένων που πραγματεύεται η επιστήμη της σεισμολογίας επιτυγχάνεται με την χρήση δικτύων σεισμογράφων αλλά και την χρήση εξειδικευμένης κλίμακας για την μελέτη της έντασης των προαναφερθέντων φαινομένων. Άρρηκτα συνδεδεμένη με την σεισμολογία είναι και η πολιτική προστασία που υπαγορεύει ένα πλάνο δράσης καθώς επίσης και κανόνες σωστής και υπεύθυνης συμπεριφοράς για την προστασία των πολιτών πριν, κατά την διάρκεια αλλά και μετά από σεισμούς.

 

Χρήσιμοι όροι

Παρατίθενται οι ορισμοί όρων των οποίων η χρήση θα καταστεί απαραίτητη παρακάτω.

 

Εστία σεισμού: ο χώρος στον οποίο δημιουργείται η διαταραχή της μηχανικής ισορροπίας των πετρωμάτων από την οποία προκαλείται ο σεισμός. Ο χώρος όπου ξεκινά η διαταραχή δύναται να νοηθεί ως σημείο και καλείται μικροσεισμική εστία του σεισμού ή μικροσεισμικό υπόκεντρο.

Επίκεντρο: το σημείο τομής της κατακόρυφου που ορίζει η εστία του σεισμού με την επιφάνεια της γης

Εστιακό βάθος: η απόσταση της εστίας και του επίκεντρου

Ισότροπο υλικό; τα ορυκτά που είτε φέρουν σχήμα κύβου είτε είναι άμορφα όπως τα υγρά ή το γυαλί

Λιθόσφαιρα: το εξωτερικό και άκαμπτο κέλυφος που καλύπτει τον σφαιρικό μανδύα της γης. Έχει μέσο πάχος 80Km. Συνίσταται από τον φλοιό και το ανώτερο τμήμα του μανδύα.

Λιθοσφαιρικές πλάκες: συμπαγή και άκαμπτα τμήματα μεγάλου μεγέθους που αποτελούν την λιθόσφαιρα

[11,12,14]

Φιλοσοφία, Μυθολογία και Παράδοση

Υπάρχει πληθώρα αναφορών για τους σεισμούς, τις επιπτώσεις τους αλλά και τις αιτίες τους σε διαφορετικές εποχές και τους πολιτισμούς διαφόρων λαών.

 

Κατά την Σκανδιναβική παράδοση οι σεισμοί οφείλονται σε κινήσεις που πραγματοποιούσε ο θεός Loki για να αποφύγει το δηλητήριο που έσταζε στο πρόσωπό του το ερπετο που κλήθηκε να τον τιμωρήσει για την δολοφονία του αδελφού του Baldur. Στο Περού η παράδοση αποδίδει τους σεισμούς στα βήματα του θεού όταν εκείνος επισκέπτεται την Γη για να καταμετρήσει τους ανθρώπους που κατοικούν στην Γη. Στην Μοζαμβίκη πιστεύονταν πως οι σεισμοί είναι τα συμπτώματα που εκδηλώνει η Γη ως ζωντανός οργανισμός όταν ασθενεί. Τέλος, στην Νέα Ζηλανδία οι σεισμοί αποδίδονταν στην κυοφορία του θεού Tuli από την μητέρας Γη και τις άτακτες κινήσεις του βρέφους [7].

 

Κατά τους αρχαίους Έλληνες οι σεισμοί προκαλούνταν από τον γιο του Τάρταρου και της Γαίας, τον γίγαντα Εγκέλαδο. Κατά την αρχαία ελληνική μυθολογία ο Εγκέλαδος φιλοδοξούσε να έχει εξουσία στην θάλασσα όμως η θεά Αθηνά τον έριξε στο νησί της Σικελίας όπου και έμεινε θαμμένος. Κατά καιρούς προσπαθώντας να απελευθερωθεί ο Εγκέλαδος κινείται και προκαλεί τους σεισμούς [1,4].

 

Κατά την αρχαία ελληνική μυθολογία υπαίτιος των σεισμών θεωρούνταν ο θεός Ποσειδών. Ο κατά των Σοφοκλή γης τε και αλμυράς θαλάσσης άγριος μοχλευτής ή κατά τους χαρακτηρισμούς που του αποδίδοταν ενοσίχθων, νοσίγαιος, γαίας κινητήρ, σεισίχθων που σημαίνουν αυτός που σείει τη Γη ή αυτός που κινεί την Γη, προκαλούσε τις διαταραχές της γης και έλεγχε την μορφολογία του εδάφους.  [1,5]

 

Οι Έλληνες φιλόσοφοι προσπάθησαν να εξηγήσουν επιστημονικά και ορθολογικά τα σεισμικά φαινόμενα ως φυσικά φαινόμενα εντοπίζοντας τις αιτίες τους σε διαφορετικούς πολλές φορές μηχανισμούς. Ο Πυθαγόρας απέδιδε τους σεισμούς στην εσωτερική θερμότητα της Γης [6]. Ο Θαλής ο Μιλήσιος υποστήριζε ότι η Γη είναι επίπεδη και βρίσκεται περιστοιχισμένη από έναν έναν ωκεανό στον οποίο πλέει. Θεωρούσε, λοιπόν, πως οι υπεύθυνες για τους σεισμούς ήταν οι αναταραχές της θάλασσας και άρα της Γης που επέπλεε πάνω σε αυτή. Ο Αναξιμένης εντόπιζε τα αίτια των σεισμών στην βίαιη εισχώρηση αέρα σε ρήγματα της Γης ενώ ο Αναξαγόρας υποστήριξε ότι αέρας εγκλωβισμένος κάτω από την επιφάνεια της Γης την πίεζε ώστε να απελευθερωθεί προς τον ουρανό. Σημαντική ήταν η συνεισφορά του Ποσειδώνιου ο οποίος έκανε αναφορά στις σεισμικές ζώνες και πραγματοποίησε παρατηρήσεις σχετικά με τους σεισμούς και τα φαινόμενα που πολλές φορές τους ακολουθούν. Ο Ποσειδώνιος κατέγραψε τον σεισμό που συνέβη το έτος 227 π.Χ στην Ρόδο και φέρεται να κατέστρεψε τον Κολοσσό. Σημαντική θεωρείται, ακόμη, η συνεισφορά του Αριστοτέλη το έργο του οποίου στηρίχθηκε σε παρατηρησιακά δεδομένα. Ο ίδος διέκρινε τους σεισμούς σε σεισμούς που δημιουργούν ρωγμές και προκαλούν κατολισθήσεις (ρηγματίες), αυτούς που προκαλούν χάσματα (χασματίες), σε αυτούς που προκαλούν ανύψωση και έπειτα πτώση της επιφάνειας της Γης, σε αυτούς που προκαλούν βοή (μυκητία). Τέλος, ο Αριστοτέλης συνέδεσε τα φαινόμενα των σεισμών με της συμπεριφορά της θάλασσας αφού υποστήριξε ότι οι σεισμοί προκαλούν μεταβολές στο θαλάσσιο τοπίο και την εμφάνιση υψηλών κυμάτων [1,6].

Σεισμικά κύματα

Ώς σεισμός ορίζονται «οι εδαφικές κινήσεις που δημιουργούνται κατά την διάρκεια της διατάραξης της μηχανικής ισορροπίας των Γήινων πετρωμάτων από φυσικά αίτια που βρίσκονται μέσα στην Γη» [2]. Μεταβολή της μηχανικής ισορροπίας των πετρωμάτων σημαίνει την απελευθέρωση μηχανικής ενέργειας στα σημεία της διαταραχής. Η διάδοση της διαταραχής με την μορφή σεισμικών κυμάτων δημιουργεί με την σειρά της τις επιφανειακές κινήσεις [3].
 

Ως σεισμικά κύματα ορίζονται τα ελαστικά κύματα που παράγονται από φυσικά ή τεχνητά μέσα και διαδίδονται στο εσωτερικό ή την επιφάνειά της Γης. Χαρακτηρίζονται ως ελαστικά αφού η παραμόρφωση που προκαλείται στα πετρώματα είναι παροδική δηλαδή τα μόρια του υλικού επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση δηλάδη σχήμα ή μορφή αφού τους ασκηθεί μια δύναμή ανά μονάδα της επιφάνειας τους δηλαδή μια τάση. Τα σεισμικά κύματα διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις περιμετρικά της εστίας του σεισμού ενώ όσο απομακρύνονται από την εστία φθίνουν. Η ταχύτητα διάδοσης των σεισμικών κυμάτων ποικίλει από πέτρωμα σε πέτρωμα αφού οι ελαστικές ιδιότητες από τις οποίες εξαρτάται διαφέρουν σε κάθε υλικό. Τα σεισμικά κύματα διακρίνονται σε κύματα χώρου που διαδίδονται στο εσωτερικο της Γης και σε επιφανειακά κύματα που διαδίδονται στην επιφάνεια. Τα κύματα χώρου διακρίνονται σε κύματα S και κύματα P ενώ είδη επιφανειακών κυμάτων είναι τα κύματα Rayleigh, τα κύματα Love και τα κύματα Stonley.

 

Σε ομογενές ισότροπο υλικό, εκτατό σε άπειρη επιφάνεια και ελαστικό παραμορφώσιμο τα κύματα που παράγονται είναι κύματα χώρου. Τα κύματα αυτά διαδίδονται ανομοιογενώς στο εσωτερικό της Γης δηλαδή αναπτύσουν διαφορετικές ταχύτητες. Τα κύματα P ή διαμήκη ή πρωτεύοντα ή κύματα πίεσης διαδίδονται με μεγαλύτερη ταχύτητα και ανιχνεύονται πρώτα από τον σεισμογράφο καθώς φτάνουν πρώτα όπως φαίνεται και στον πίνακα 1. Τα κύματα P προκαλούν κίνηση με πυκνώματα και αραιώματα των μορίων του μέσου κατά την διεύθυνση διάδοσης του κύματος (εικ 1). Στον αντίποδα τα κύματα S φτάνουν αργότερα στους δέκτες και είναι εγκάρσια κύματα δηλαδή προκαλούν κίνηση των μορίων του μέσου κάθετη στην διεύθυνση διάδοσης του κύματος (εικ 1). Στην περίπτωση του ανομοιογενούς ισότροπου μέσου δύναται να παραχθούν και άλλα κύματα, τα επιφανειακά κύματα [10-14]

 

Εικ 1. Τρόπος διάδοσης κυμάτων S και P (πηγή εικόνας: http://physics4u.gr)

 

Πίνακας 1. Ταχύτητα κυμάτων σε διαφορετικά πετρώματα

 

Είδη Σεισμών

Οι σεισμοί δημιουργούνται στην λιθόσφαιρα ενώ το μέγιστο εστιακό βάθος που έχει υπολογιστεί φτάνει τα 720km [14]. Οι αιτίες αλλά και ο τρόπος εκδήλωσης των σεισμών ποικίλει. Οι σεισμοί μπορούν να καταταχθούν σε κατηγορίες με βάση τα αίτια γέννησης τους και με βάση το εστιακό τους βάθος.

 

Με βάση τα αίτια γέννησής τους οι σεισμοί διακρίνονται σε τεκτονικούς, ηφαιστειογενείς και εγκατακρημνισιγενείς.Οι τεκτονικοί σεισμοί αποτελούν το μεγαλύτερο ποσοστό των σεισμών και προκαλούνται λόγω της κίνησης των λιθοσφαιρικών ή τεκτονικών πλακών που καλύπτουν τον μανδύα της Γης ή “πλεουν” πάνω σε αυτόν . Η δράση των δυνάμεων συμπίεσης και εφελκυσμού που αναπτύσσονται κατά την κίνηση των πλακών προκαλούν θραύση των πετρωμάτων και την δημιουργία των τεκτονικών σεισμών. Οι ηφαιστειογενείς σεισμοί είναι τις εδαφικές διαταράξεις που υφίστανται είτε πριν είτε κατά την διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων ενώ συνιστούν περίπου το 7% των σεισμών που εκδηλώνονται στην επιφάνεια. Οι εγκατακρημνισιγενείς σεισμοί οφείλονται όπως ορίζεται από το εθνικό αστεροσκοπείο Αθηνών «σε καταπτώσεις οροφών φυσικών εγκοίλων και σπηλαίων» ενώ εκδηλώνουν συνήθως μικρό μέγεθος και συνιστούν ένα μικρό ποσοστό των επιφανειακών σεισμών (3%).

 

Με βάση το εστιακό τους βάθος οι σεισμοί δύναται να διακριθούν σε επιφανειακούς, σεισμούς ενδιάμεσου βάθους και σεισμούς μεγάλου βάθους. Οι επιφανειακοί σεισμοί έχουν εστιακό βάθος μικρότερο των 60km. Το εστιακό βάθος των σεισμών ενδιάμεσου βάθους κυμαίνεται μεταξύ 60km και 300km. Τέλος το εστιακό βάθος των σεισμών μεγάλου βάθους ξεπερνά τα 300km [12-14]

Όργανα καταγραφής σεισμών

Οι παρατηρήσεις που πραγματοποιούνταν στο παρελθόν προσπαθούσαν να αξιολογήσουν την ένταση των σεισμών με βάση τις συνέπειες που αυτοί είχαν δηλαδή με βάση τις καταστροφές που προκαλούσαν. Ο Κινέζος φιλόσοφος Zhang Heng (78-139 πΧ) υπήρξε πρωτοπόρος στην προσπάθεια κατασκευής μιας συσκευής καταγραφής των σεισμών. Ο σεισμογράφος του Zhang κατέγραφε και την κατεύθυνση των σεισμών με βάση τις 8 κυριότερες κατευθύνσεις (νότια, δυτικά, νοτιοδυτικά,κτλ). Ο σεισμογράφος του Zhang ήταν ένα δοχείο ύψους 1,8 μέτρων με 8 δράκους στην εξωτερική του επιφάνεια και έναν μηχανισμό με εκκρεμές που επέτρεπε μια σφαίρα μικρών διαστάσεων να εξέλθει από το στόμα του δράκου που ταυτίζονταν με την διεύθυνση του σεισμού [1,8].

 

Τα σύγχρονα όργανα καταγραφής των σεισμών βασίζουν την λειτουργία τους στις τρεις κινήσεις που παρατηρούνται κατά την διάρκεια ενός σεισμού τη μετάθεση, την περιστροφή κοντά στην εστία του σεισμού και την παραμόρφωση.

 

Όργανα για την μέτρηση της παραμόρφωσης είναι τα παραμορφωσιόμετρα. Τα παραμορφωσιόμετρα μετρούν την παραμόρφωση του εδάφους που προκαλείται όταν τα σεισμικά διέρχονται από την θέση των οργάνων.

 

Όργανα για την μέτρηση της μετάθεσης είναι τα σεισμοσκόπια, οι σεισμογράφοι και τα σεισμόμετρα και είναι διαθέσιμα σε όλους τους σταθμούς.

 

Τα σεισμοσκόπια είναι όργανα που καταγράφουν την δημιουργία σεισμών σε χαρτί ή αιθαλωμένη ή μη αιθαλωμένη πλάκα. Η λειτουργία του σεισμοσκοπίου βασίζεται στην χρήση μιας ορισμένης μάζας που βρίσκεται σε μια εύκολα διαταράξιμη ισορροπία. Όταν η μάζα τεθεί εκτός ισορροπίας από κάποιο σεισμό τίθεται σε λειτουργία ένα κουδούνι και ξεκινά η καταγραφή της κίνησης ενώ σε πιο εξελιγμένα σεισμοσκόπια ενεργοποιείται και χρονόμετρο που προσφέρει πληροφορίες για τον χρόνο άφιξης και την διάρκει του σεισμού.

 

Οι σεισμογράφοι επιτυγχάνουν επαρκή ακρίβεια στην καταγραφή των σεισμών τους οποίους αποδίδουν με την μορφή σεισμογραφηφάτων σε ταινίες ή σε φωτογραφικές ταινίες (εικ 2). Οι σεισμογράφοι αποτελούνται από ένα εκκρεμές, το σύστημα μεγέθυνσης και το σύστημα καταγραφής. Το εκκρεμές του σεισμογράφου επηρεάζεται άμεσα από την κίνηση του εδάφους που προκαλείται από τον σεισμό. Μια γραφίδα είναι συνδεδεμένη με την μάζα του εκκρεμούς και με ένα σύστημα μοχλών που συμβάλλουν στην μεγέθυνση της κίνησης. Κρίνεται θεμιτό η μάζα του εκκρεμούς να έχει μεγάλη μάζα ώστε να υπερνικούνται οι δυνάμεις τριβής που αναπτύσσονται μεταξύ της γραφίδας και της ταινίας όπου αναγράφεται η κίνηση. Η ταινία καταγραφής είναι ως επί το πλείστον τυλιγμένη γύρω από κύλινδρο που ονομάζεται τύμπανο που κινείται έχοντας σταθερή γωνιακή ταχύτητα (ω) στην στροφική κίνησή του γύρω από τον άξονα του. Η ταινία μετακινείται και κατά μήκος της διεύθυνσης του άξονα του κυλίνδρου. Όταν σχηματίζεται ευθεία γραμμή στην ταινία από την γραφίδα σημαίνει ότι τα σημεία έχουν μετάθεση 0 δηλαδή βρίσκονται σε ηρεμία δηλαδή δεν υφίσταται σεισμός. Για τον πλήρη προσδιορισμό ενός σεισμού απαιτείται η χρήση τριών σεισμογράφων εκ των οποίων ένας καθορίζει την κατακόρυφη συνιστώσα της κίνησης και οι άλλοι δύο υπογράφουν την οριζόντια [1,15].

Εικ. 2. Δείγμα σεισμογραφήματος όπου αναγράφεται η άφιξη των κυμάτων P και των S (πηγή είκόνας: http://www.geo.auth.gr)

 

Τέλος, τα σεισμόμετρα καταγράφουν με σημαντική ακρίβεια στην καταγραφή σεισμών με την δημιουργία σεισμογραμμάτων. Τα σεισμόμετρα λειτουργούν με την χρήση εκκρεμούς όμως διαθέτουν σύστημα απόσβεσης ώστε να αποσβεστεί η αιώρηση του εκκρεμούς για τον λόγο αυτό επιτυγχάνεται η καλύτερη ακρίβεια. Η απόσβεση διακρίνεται σε τρεις κατηγορίες: την ασθενή, την κρίσιμη και την ισχυρή με τις οποίες μειώνεται στο ελάχιστο ο χρόνος απόσβεσης αλλά και επιτυγχάνεται και μεγάλη μεγέθυνση.

 

Διακρίνουμε πέντε είδη σεισμομέτρων τα μηχανικής αναγραφής, τα οπτικής, τα ηλεκτρομαγνητικά (κινούμενου πηνίου και μεταβαλλόμενης μαγνητικής αντίστασης), ηλεκτροστατικού τύπου και τα ψηφιακά συστήματα. Ειδική κατηγορία των σεισμομέτρων αποτελούν οι επιταχυνσιογράφοι που λειτουργούν στην αρχή του σεισμού αφού διεγερθούν από αυτόν και καταγράφουν την επιβαλλόμενη από τον σεισμό επιτάχυνση [1,14, 15]

Σεισμομετρία

Για την μέτρηση των ιδιοτήτων των σεισμών χρησιμοποιούμε τα σεισμογράμματα. Κατά την διεύθυνση του οριζόντιου άξονα παριστάνεται ο χρόνος ή η περίοδος. Τον χρόνο αυτό τον γνωρίζουμε καθώς το χρονόμετρο του συστήματος κάνει μια μεγάλη παύση στην ταινία κάθε ακέραια ώρα. Ακόμη, η γραφίδα εκτρέπεται κάθε λεπτό από την θέση ισορροπίας. Κατά την διεύθυνση του κατακόρυφου άξονα παριστάνεται η μετάθεση, η ταχύτητα ή η επιτάχυνση και έτσι περιγράφεται η κίνηση του εδάφους κατά τον σεισμό. Με την χρήση των σεισμογραμμάτων είναι δυνατός ο προσδιορισμός της επίκεντρου, του εστιακού βάθους και του μεγέθους του σεισμού.

 

Για τον υπολογισμό του χρόνου άφιξης των κυμάτων χώρου γίνεται παρατήρηση του σεισμογράματος και σημείωση της θέσης έναρξης άφιξης κυμάτων που αντιστοιχεί με την τιμή του χρόνου όπως καταδεικνύεται και στην εικόνα 2 με τις σημειώσεις S και P.

 

Για τον υπολογισμό του μέγιστου πλάτους χρειάζεται η μέτρηση της απόστασης του σημείου με το μέγιστο ύψος πάνω στην ταινία από την θέση ισορροπίας της γραφίδας. Για τον ακριβή υπολογισμό της αντίστοιχης περιόδου απαιτείται η δημιουργία και χρήση του φάσματος της σεισμικής κίνησης διότι η κίνηση του σεισμού δεν συνιστά περιοδική συνάρτηση του χρόνου.

 

Για τον υπολογισμό της περιόδου μπορεί να βρεθεί ο χρόνος που χρειάζεται για να ολοκληρωθεί μια πλήρης ταλάντωση παραδείγματος χάριν βρίσκοντας την τιμή του χρόνου (στην κλίμακα του οριζόντιου άξονα) που αντιστοιχεί μεταξύ δύο διαδοχικών μεγίστων.

 

Με την χρήση τριών σεισμομέτρων (ένα στην κατακόρυφη διεύθυνση και δύο στην οριζόντια) κρίνεται δυνατός ο προσδιορισμός του διανύσματος της κίνησης του εδάφους για κάθε στιγμή κατά την διάρκεια του σεισμού. Γνωρίζοντας το διάνυσμα της κίνησης αυτής καθίσταται δυνατή η δημιουργία τροχιάς του εδάφους δηλαδή του διαγράμματος κίνησης υλικού σημείου. Η διαδικασία δημιουργίας της τροχιάς χρειάζεται να γίνει ψηφιοποίηση των δύο σεισμογραφημάτων των δύο οριζόντιων σεισμομέτρων ώστε οι μετρήσεις να αντιστοιχούν στα ίδια χρονικά διαστήματα. Έπειτα, γίνεται κατασκευή δύο κατακόρυφων αξόνων (Βορρά-Νότου και Ανατολής-Δύσης) και μέτρηση των πλατών του κύματος στην κάθε διεύθυνση για κοινές χρονικές στιγμές. Τέλος, τα διαδοχικά σημεία ενώνονται με ευθύγραμμα τμήματα.

 

Για τον προσδιορισμό του τοπικού μεγέθους του σεισμού μπορεί να πραγματοποιηθεί μέτρηση σε σεισμόγραμμα που θα συνοδευτεί από την χρήση νομογράμματος. Γίνεται μέτρηση του μέγιστου πλάτους και της διαφοράς του χρόνου άφιξης των κυμάτων S και των κυμάτων P. Στην συνέχεια γίνεται αντιστοίχιση των τιμών αυτών στους κατάλληλους άξονες του νομογράμματος. Τέλος, φέρουμε την ευθεία που συνδέει τις δύο τιμές. Το σημείο τομής της ευθείας με τον μεσαίο άξονα του νομογράμματος μας δίνει την τιμή του μεγέθους του σεισμού (εικ 3).

 

Εικόνα 3. Υπολογισμός μεγέθους σεισμού με την μέτρηση πλάτους και S-P και την χρήση νομογράμματος. (πηγή: http://lyk-filiatr.mes.sch.gr/)

 

Κλίμακες μέτρησης των σεισμών

Σύμφωνα με τον οργανισμό αντισεισμικού σχεδιασμού και προστασίας ως μέγεθος σεισμού ορίζεται «το συνολικό ποσό ενέργεια που εκλύεται από την εστία κατά την διάρκεια της σεισμικής δόνησης» [16]. Το μέγεθος αυτό δύναται να υπολογιστεί με την χρήση διαφορετικών ιδιοτήτων του σεισμού όπως το πλάτος, η διάρκεια ή η περίοδος μέσω της χρήσης των σεισμογρμμάτων.

 

Για την μέτρηση του μεγέθους των σεισμών έχει δημιουργεί πληθώρα διαφορετικών κλιμάκων. Η πρώτη κλίμακα που δημιουργήθηκε ήταν η κλίμακα Richter από τον Αμερικανό Charles Francis Richter και τον Γερμανό Beno Gutenberg το 1935. Πρόκειται για κλίμακα τοπικού μεγέθους MLπου στηρίζεται στις μετρήσεις πλάτους κυμάτων που προέρχονται από τοπικούς σεισμούς με περίοδο ≅1s [1].

 

Η κλίμακα Richter είναι μία λογαριθμική κλίμακα. Αυτό σημαίνει ότι αύξηση του μεγέθους του σεισμού κατά μια ακέραια μονάδα της κλίμακας Richter αντιστοιχεί σε παραγωγή ενέργειας 31.5 φορές μεγαλύτερης και σε διπλασιασμό του πλάτους των σεισμικών σεισμικών ταλαντώσεων όπως αυτό καταγράφεται από σεισμογράφο Wood-Anderson (σεισμογράφος με εκκρεμές βολφραμίου). Σήμερα, ως ελάχιστο μέγεθος καταγραφόμενης δόνησης ορίζεται στα -1.5 Richter αν και κατά την δημιουργία της κλίμακας θεωρούνταν στα 0 Richter. Τέλος, ανάλογα με το μέγεθός τους στην κλίμακα Richter οι σεισμοί διακρίνονται σε μικροί, ελαφροί, ενδιάμεσοι, ισχυροί, μεγάλοι, πολύ μεγάλοι και γιγάντιοι όπως φαίνεται και στον πίνακα 2. [1,16,17].

 

Πίνακας 2. Χαρακτηρισμός των σεισμών με βάση το μέγεθός τους στην κλίμακα Richter.

 

 

Άλλη κλίμακα που δημιουργήθηκε ήταν η δωδεκαβάθμια κλίμακα Mercalli από τον Ιταλό Giuseppe Mercalli το 1931. Πρόκειται για κλίμακα που βασίζεται στην εμπειρία. Παρακάτω παρατίθεται αυτούσιος ο πίνακας του Οργανισμού Αντισεισμικού Σχεδιασμού και Προστασίας που περιγράφει συνοπτικά την κλίμακα Mercalli (MM) (Πίνακας 3.) [16].

 

 

Μέρος Β:Κατασκευή Σεισμογράφου με την χρήση Lego Mindstorms

Πρόβλημα/Φάση 1η: Αισθανόμαστε

Κατόπιν ενδελεχούς έρευνας στην βιβλιογραφία εντοπίσαμε την δυσκολία στην μέτρηση των σεισμών. Παρατηρήσαμε και στο πλαίσιο του σχολικού μας περιβάλλοντος ότι υπάρχουν συγκεχυμένες απόψεις για τα μέτρα προστασίας από σεισμούς, έλλειψη επαρκούς κατανόησης των σεισμικών φαινομένων και έλλειψη γνώσεων περί των μέτρων προστασίας σε περίπτωση σεισμού από το ευρύτερο κοινό. Αποφασίσαμε για τον λόγο αυτό να θέσουμε ως στόχο μας την κατασκευή ενός σεισμογράφου για την όσο το δυνατόν πιο ακριβή καταγραφή των σεισμών ώστε να διευκολύνουμε την μέτρηση των σεισμικών κυμάτων σε εργαστηριακές συνθήκες αλλά και από καθημερινούς ανθρώπους. Θεωρούμε σημαντικό η δημιουργία μιας κατασκευής να γίνει με υλικά προσιτά, με λογικό κόστος και εύκολα προσβάσιμα στο πλαίσιο ενός εκπαιδευτικού χώρου. Απώτερος μας στόχος είναι η εξοικείωση του κοινού και κυρίως των μαθητών με τη φύση των σεισμικών φαινομένων και η προσέλκυση του ενδιαφέροντος των πολιτών και η ενημέρωσή τους σχετικά με τα μέτρα προστασίας. Πιστεύουμε πως μέσα από το ενδιαφέρον για την σεισμολογία και την κατανόηση των φαινομένων οι πολίτες μπορούν να αναπτύξουν πιο υπεύθυνες συμπεριφορές αφού μάθουν για τα μέτρα προστασίας όπως συνέβη και κατά την διάρκεια του εγχειρήματος για την ομάδα μας.