Seismograf

Seismograf eller seismometer, er et apparat som registrerer seismiske bølger forårsaket av jordskjelv eller eksplosjoner. Apparatet brukes av seismologer for å måle og bestemme styrken på seismiske bølger. Seismiske bølger er langbølgede, akustiske forplantninger i jordskorpen og dypere. Slike bølger blir brukt til å estimere størrelsen på blant annet jordskjelv. Disse måles på Richters skala.

Kopi av Zhang Hengs seismograf Houfeng Didong Yi

rightEn Kinemetrics seismograf, tidligere brukt av USAs innenriksdepartement.

Seismograf er dannet av det greske ordet σεισμός, seismós, «å ryste/skjelve», fra verbet σείω, seíō, «å ryste», og μέτρον, métron, «måle», og ble opprettet av David Milne-Home i 1841 for å beskrive et instrument som var designet av den skotske fysikeren James David Forbes. Den første kjente seismogafen ble konstruert i Kina i år 132 e Kr. John Milne konstruerte en horisontal pendel ved Imperial College of Engineering i Japan i 1880.

Virkemåte

Seismografer har:

1. Underlaget er kritisk, og ofte dyreste kostnad for en seismisk stasjon.
2. En masse med stor treghet opphengt i en ramme med et fjærsystem som benytter tyngdekraften og fjæropphenget for å bestemme et nøytralt referansepunkt og potensiell bevegelse for å kunne registrere bevegelser i underlaget.
3. Et dempende system for å hindre egensvingninger i opphenget etter et skjelv.
4. Et registreringssystem for bevegelser og krefter mellom den opphengte massen og rammen.

Seismiske bølger beveger rammen, mens massen blir i ro på grunn av sin treghet. Seismografen måler og registrerer for ettertiden relativ bevegelse mellom rammen og den opphengte massen.

Tidlige utgaver av seismografer benyttet optikk eller bevegelsesfølsomme mekaniske ledd. Bevegelsen ble registrert som riper i røykt glass eller som eksponert lys på fotopapir.

Moderne instrumenter benytter elektronikk. Vanligvis holdes referansemassen i ro ved en elektronisk krets som driver en spole. Bevegelsesavstanden, hastighet og akselerasjon med retning til massen måles direkte. Målingene blir ofte digitalisert og lagret i en datamaskin, og dataene blir også gjerne tolket av dataprogrammer for å lokalisere jordskjelv.

Et enklere system brukes til geologiske registreringer: Geofonene har ved enklere undersøkelser bare en tung magnet som ligger inni en strømspole. Når underlaget rister, beveger rammen og strømspolen seg mens magneten blir i ro. Magnetfeltet krysser dermed strømspolen og det induseres en strøm.

Seismiske observatorier har vanligvis instrumenter som måler tre akser/vektorer; N-S, Ø-V og opp-ned. Seismologer foretrekker vanligvis en vertikal seismograf hvis bare ett instrument er tilgjengelig.

I refleksjonsseismologi avbilder en rekke seismografer undergrunnen. Dataene overføres til bilder ved hjelp av algoritmer tilsvarende tomografi. Metodene for dataoverføring ligner datastyrt medisinsk bildedanning av røntgenbilder (CAT-scans) eller sonarer.

Et verdensomspennende nett av seismografer kan avbilde jordens indre ved hjelp av bølgehastighet og transmisjon. Slike systemer benytter hendelser som jordskjelv, sammenstøt-hendelse «impact event» eller kjernefysisk sprengninger som bølgekilder. De første forsøk med denne metoden benyttet manuell dataprosessering fra papir-seismogrammer. Moderne digitale seismografer er direkte tilknyttet datamaskiner. Med enkle seismografutgaver og internettilgang har amatører og små institusjoner til og med etablert et offentlig tilgjengelig nettverk av seismografer (Se referanser).

Systemer av seismografer som brukes til leting etter olje eller andre mineraler, brukte tidligere sprengstoff og en wire med geofoner som ble slept etter lastebil eller båt. Nå bruker de fleste lavrekkevidde-systemer «thumpers» som treffer undergrunnen, og enkelte systemer har så gode signaler at de kan registrere rystelsen fra et slag med ei slegge. Eksotiske kryss eller todimensjonale rekker av geofoner brukes enkelte ganger for å fremstille tredimensjonale bilder av undergrunnen. Programvare for fremstilling av enkle refraksjonskart brukes offshore på bærbare PC-er. Enkelte systemer kommer nå i feltkasser i plast på en halv meter med pc, skjerm og printer.

Små, billige systemer for seismisk bildedannelse brukes av sivilingeniører for å undersøke undergrunnen, kartlegge grunnfjell og finne grunnvann.

Se også

• Seismologi
• Seismogram
• Geofon
• Hydrofon
• Platetektonikk
• Milne, John
• Galitzine, Boris Borisovich
• Lehmann, Inge
• Oldham, Richard Dixon
• Pacific Northwest Seismograph Network
• Richters skala

Eksterne lenker

• NORSAR: Seismologi
• NORSAR: Seismiske bølger
• NORSAR: Instrumenter
• Erhard Wielandt's 'Seismic Sensors and their Calibration', Current (2002)
• The history of early seismometers
• A High Resolution Broadband Vertical Seismometer Constructed from hardware store and consumer electronics components, ved Sean-Thomas Morrissey