Deprem Dalgaları veya Sismik Dalgalar nedir?

Depremler, volkanlar, yeraltındaki patlamalar veya bir madendeki tünellerin çökmesi, deprem dalgaları ya da daha genel adıyla sismik dalgaların oluşmasına neden olur. Dört çeşit deprem dalgası vardır. Bu dalgaların hareket hızı birbirinden farklıdır. Ama tüm deprem dalgaları maddesel dalgalardır.

P Dalgaları ve S Dalgaları

En hızlı hareket eden deprem dalgalarına P dalgaları denir. P İngilizce primary (ilk veya birincil) anlamındadır, çünkü uzakta meydana gelen bir depremden bir sismografa ulaşan ilk dalgalar bunlardır. Yeryüzünün yüzeyinde P dalgalarının hızı saniyede 5 km ile 8 km arasındadır. Gezegenimizin derinliklerinde ise, basınç ve özkütle daha fazla olduğu için, p dalgaları 13 km/saniye hıza kadar ulaşabilir.

P dalgaları kayaların içinde, tıpkı sesin havada hareket ettiği gibi hareket eder. Yani P dalgaları da basınç dalgalarıdır, dolayısıyla bunlar boyuna dalgalardır. P dalgaları bir noktadan geçerken bu noktadaki madde önce ileri sonra geri hareket eder. Aşağıdaki resimde P dalgalarının hareket ederken bir akordiyon gibi sıkışıp açıldığını görüyoruz. Dalganın ilerleme yönüyle parçacığın titreşim yönü aynı, yani p dalgaları boyuna dalgalar.

P dalgaları, tıpkı ses dalgaları gibi, katılarda, sıvılarda ve gazlarda hareket edebilir. Bu özellik, P dalgalarıyla diğer deprem dalgaları arasındaki önemli farklardan biridir. Diğer deprem dalgaları genellikle sadece katılarda yani kayalarda hareket eder.

En hızlı hareket eden deprem dalgalarının ikincisi S dalgalarıdır. S dalgalarının adı ingilizce secondary (ikincil) kelimesinden gelir. Bu dalgalar uzaktaki bir depremden bir sismografa p dalgalarının ardından ikinci ulaşan dalgalardır. S dalgaları sadece katılarda hareket edebilir, sıvılarda ve gazlarda hareket edemez.

Genellikle S dalgaları, P dalgalarının %60’ı kadar hızlıdır. Dolayısıyla yeryüzünün yüzeyinde yayılma hızları saniyede 3 km ile 4,8 km arasındadır. S dalgaları enine dalgalardır. Aşağıdaki resimde S dalgalarının hareket ederken parçacıkların dalganın hareket yönüne dik şekilde, halı silkeler gibi yukarı aşağı titreştiğini ve görüyoruz.

Yüzey Dalgaları: Love ve Rayleigh Dalgaları

Başlangıçta bir depremin enerjisi, depremin yeryüzünün derinlerindeki kaynağından P ve S dalgaları halinde hareket eder. Ama bu enerji yüzeye ulaştığında iki farklı dalga çeşidi olarak yayılabilir.

Depremin enerjisini bir havuzun dibinden yükselen bir hava baloncuğu olarak düşünebiliriz. Yüzey dalgaları havuzun yüzeyindeki su dalgaları gibidir. Yüzeyde dalgalar depremin merkez üssünden yayılır. Yüzey dalgaları genellikle P ve S dalgalarına göre daha fazla zarara neden olur.

Yüzey dalgalarından hızlı hareket edenine, İngiliz bilim insanı A.E.H Love’ı onurlandırmak için, Love dalgaları denmiştir. Love dalgaları yer yüzeyini yanlara doğru hareket ettirir ve yeryüzünde yarılmalara neden olur.

Aşağıdaki resimde Love dalgasının nasıl ilerlediği ve parçacıkların titreşim yönü gösteriliyor.

Siyah noktanın nasıl hareket ettiğine dikkatle bakın.

İkinci tür ve daha yavaş hareket eden yüzey dalgası olan Rayleigh dalgaları ise, 1880’lerde bu dalgaların varlığını öngören John William Strutt’u (Lord Rayleigh) onurlandırmak için onun adıyla anılır. Depremde hissedilen sarsıntıların çoğunun nedeni Rayleigh dalgalarıdır. Aşağıdaki resimde Rayleigh dalgalarının hareket yönü ve parçacıkların titreşim yönü gösteriliyor.

Depremin Büyüklüğü ve Şiddeti

Depremin büyüklüğü ve şiddeti farklı kavramlardır. Depremin şiddeti depremin etkilerine, hissedilmesine ve verdiği zarara göre belirlenir. Depremin şiddetinde fiziksel değişkenler değil gözlenen etkiler esastır. Depremin şiddetini ölçmek için Mercalli ölçeğinde Romen rakamları kullanılır. Örneğin I hissedilmeyen, II zayıf, IV hafif, V orta, VI güçlü, VII çok güçlü ve X ekstrem deprem şiddeti olarak belirtilir.

Depremin büyüklüğü (magnitüd) ise depremin açığa çıkardığı enerjiyi ölçmek için kullanılır. Depremin büyüklüğünü ölçmekte en sık kullanılan yöntem Richter ölçeğidir. Bu logaritmik bir ölçektir. Yani ölçekteki her bir birimlik artış deprem dalgalarının genliğinde 10 katlık, yayılan enerjide yaklaşık 32 katlık artışa karşılık gelir. Örneğin, 2 ve 4 büyüklüğündeki iki depremin arasındaki büyüklük farkı 4-2 = 2’dir. Ama enerjileri arasındaki fark 32² = 1024’tür. Yani 4 büyüklüğündeki bir deprem 2 büyüklüğündeki bir depreme göre yaklaşık 1000 kat daha fazla enerji açığa çıkarır.

Deprem dalgaları ne işe yarar?

Yer bilimciler depremlerin yeryüzünün neresinde ve hangi derinlikte gerçekleştiğini deprem dalgalarını kullanarak bulurlar. Bunun için yeryüzünün çeşitli yerlerine yerleştirilmiş binlerce sismografın gönderdiği verileri kullanırlar.

Ayrıca deprem dalgaları gezegenimizin iç yapısının özelliklerini belirlemekte de kullanılır. Örneğin, P ve S dalgalarının yeryüzünün içinden geçip tekrar yüzeye ulaşmaları arasındaki zamanı hesaplayarak, Dünya’nın katmalarının ne kadar derinde ve ne kadar kalınlıkta olduğunu belirleyebiliyoruz.

Deprem dalgaları, Dünya’nın katmanlarının türü ve özkütlesi hakkında da bilgiye sahip olmamızı sağlıyor. Örneğin, 2900 km ile 5150 km arasındaki derinliklerde meydana gelen depremlerden sismografların yalnızca P dalgalarını algıladıkları ama hiç S dalgası algılamadıklarını biliyoruz. Bilim insanlarına göre bu Dünya’nın dış çekirdeğinin sıvı olduğuna yönelik önemli bir kanıt.

Patlamalar da sismik dalgalara neden olduğu için, bomba testleri de algılanabiliyor.

Deprem Dalgaları ile ilgili kazanımlar

2017 – 10.3.5.1. Deprem dalgasını tanımlar.

• Depremin büyüklüğü ve şiddeti ile ilgili bilgi verilir.
• Depremlerde dalga çeşitlerine girilmez.

Kaynaklar

• Resimler: Lawrence Braile/Purdue University
• http://www.bgs.ac.uk/discoveringGeology/hazards/earthquakes/seismicWaves.html
• https://www.sciencenewsforstudents.org/article/explainer-seismic-waves-come-different-flavors