SEISMOGRAMY STANICE PRAHA
/ SEISMOGRAMS

A ten obr se za desátým dukátem ryje zemí dodnes,
ale už blíž k druhé straně,
a od toho mívají u Japonců zemětřesení.

Václav Čtvrtek, Cesty formana Šejtročka, 1977

Katedra geofyziky pečuje o seismickou stanici Praha (PRA), od roku 1924 registrující v podzemí historické budovy Ke Karlovu 3. Hlavním přístrojem je širokopásmový seismometr Güralp CMG-3T, jehož záznamy z dneška, posledních dnů, nedávných zemětřesení a také z našeho archivu naleznete zde, všechny v podobě tzv. heliplotu.

Heliplot

Heliplot je seismogram původně zaznamenávaný helikordérem (Google: helicorder) neboli zařízením, které na pomalu rotujícím válci (např. s hodinovou periodou) zapisovalo časový signál perem pomalu se posouvajícím (např. celý den) ve směru osy válce. Na záznamovém papíru se tak vytvářely (např. 24) křivky. Heliplot se pro svou přehlednost používá i v současnosti jako výstup digitální registrace.

Seismické fáze

Fyzikální procesy při zemětřesení produkují seismické vlny, které se z oblasti ohniska (hypocentra) šíří všesměrově Zemí. Podélné a příčné vlny vytvářejí díky četným odrazům, lomům a konverzím na vnitřních rozhraních a povrchu Země mnoho vlnových skupin, pohybujících se v různých hloubkách (někdy i v různých směrech) různými rychlostmi, a proto zakřiveně (viz oblíbené znázornění vlnových skupin pomocí paprsků). U povrchu se část energie těchto objemových vln přelévá do povrchových vln. K seismometrům tak postupně přicházejí s charakteristickou prodlevou od počátku zemětřesení (z Kréty či Islandu za 4−5 minut, z opačného konce světa do 20 minut) tzv. seismické fáze. K těm nejrychlejším se řadí podélné vlny P (primární) a jim příbuzné vlny PP a PPP odražené od povrchu, PcP odražené od jádra, PKP prošlé vnějším jádrem ad. Za nimi přicházejí příčné vlny S (sekundární) s příbuzenstvem. Nejvýraznější na seismogramech bývají ovšem ještě pozdější povrchové vlny Loveovy (LQ) a Rayleighovy (LR). Výsledný tvar seismogramu záleží nejen na prostředí, kterým vlna k přijímači prochází, ale i na zdrojovém zemětřesení a konfiguraci seismometru. Silné zemětřesení trvá na seismogramu pro lidské oko až několik hodin, seismometry (a také např. supravodivé gravimetry) jej však cítí několik dnů až týdnů, dokud se neztratí v mikroseismách a šumu díky větru, metru a ruchu velkoměsta. To už je řeč spíše než o seismických vlnách o vlastních kmitech Země (ukázky spekter).

Hodochrony

Při analýze seismogramů patří k základním krokům lokalizace časů příchodu (prvních nasazení) jednotlivých seismických fází. Už jen s touto znalostí lze odhadnout vzdálenost epicentra zemětřesení. Postupů je více, my zmíníme pozoruhodné Láskovo pravidlo (Václav Láska byl naším prvním profesorem geofyziky, jmenovec matematik Love z předchozího odstavce byl jeho vrstevníkem) vhodné pro vzdálenosti 2−10 tisíc km: epicentrální vzdálenost v tisících km je přibližně rovna rozdílu časů příchodů vln S a P v minutách minus 1 (obrázek).

K přesnějším odhadům se používají už hotové křivky zpoždění seismických fází v závislosti na epicentrální vzdálenosti čili hodochrony (JB) − tyto od Jeffreyse a Bullena pocházejí z roku 1940, pro soudobé modely Země IASP91 a AK135 jsou numericky odvozené hodochrony (IASP91) a hodochrony (AK135). Lze z nich vyčíst, že nejrychlejší vlny P dorazí k povrchovému bodu ve vzdálenosti např. 90° (1°∼111 km) za 13 minut a vlny S za 24 minut; z konkávního tvaru hodochron vln P a S plyne, že ve vzdálenostech menších než 90° se vlny neobjeví v čase podle trojčlenky, ale poněkud později. Povrchové vlny LQ a (ve svislém směru dominantní) vlny LR dorazí do 90° za 37 a 42 minut; pohybují se po povrchu, jejich zpoždění tedy roste s úhlovou vzdáleností lineárně. Pro některé seismické fáze jsou cíle v jistých intervalech úhlů zastíněné jádrem (např. pro přímé vlny P začíná seismický stín od 104°), což ovšem vlny mohou překonat ohybem na rozhraní jádra a pláště. Vliv na přesnou podobu hodochron má i hloubka zemětřesení, výše citované hodochrony jsou sestrojeny pro zemětřesení při povrchu.