Comment enregistrons-nous les séismes?
Le Sismographe
Un sismographe est un appareil qui enregistre et mesure les tremblements de terre. Au cours d'un séisme, les vibrations provoquées par la cassure de la croûte terrestre se transmettent à partir du point de rupture. L'appareil qui enregistre et mesure les tremblements de terre s'appelle un sismograph.
Les sismographes captent et enregistrent ces vibrations, qui sont ensuite étudiées. L'enregistrement visuel produit par les sismographes s'appelle un sismogramme. Le sismomètre et l'amplificateur du sismographe peuvent être placés à distance et reliés à l'appareil enregistreur par radio ou par téléphone. On dit alors du signal sismique qu'il est "télémesuré". Les signaux provenant de réseaux de stations isolées peuvent être télémesurés aux fins d'enregistrement et d'analyse simultanés en un lieu central. Au Canada, le réseau national est surveillés à partir des centres de recherche sur les séismes de la Commission géologique du Canada à Sidney, en Colombie-Britannique et à Ottawa, en Ontario.
Comment fonctionnent les sismographes?
Le mouvement de la Terre au cours des séismes se mesure par rapport à un objet quelconque qui demeure indépendant du mouvement du sol. Dans un sismographe, cet objet consiste en une masse suspendue sur des ressorts à l'intérieur d'une boîte. Le tout est appelé un sismomètre. Au cours d'un tremblement de terre, la masse demeure immobile pendant que la boîte autour d'elle se déplace suivant le mouvement du sol.
La plupart des sismographes modernes sont électromagnétiques. Un gros aimant sert de masse et la boîte externe renferme de nombreux rouleaux de fil métallique. Les mouvements de la boîte par rapport à l'aimant produisent de faibles signaux électriques dans les rouleaux de fil. Ces signaux sont amplifiés par voie électronique et transmis à un appareil enregistreur à feuille de papier (systèmes plus anciens), ou envoyés en temps réel par satellite, ligne téléphonique, ou radio aux centres de traitement d'Ottawa et de Sidney.
Les ondes sismiques perdent de leur intensité à mesure qu'elles se propagent dans la Terre. Ce sont les ondes à haute fréquence qui s'atténuent le plus. Par conséquent, les sismographes conçus pour observer des séismes locaux doivent être sensibles à une fréquence de mouvement du sol différente de celles utilisées pour enregistrer des tremblements de terre lointains. Des instruments sensibles aux ondes sismiques qui vibrent plusieurs fois par seconde, autrement dit des sismographes à courtes périodes, sont utilisés pour enregistrer des tremblements de terre locaux, au cours desquels les ondes atteignant les sismographes sont encore très rapides et rapprochées les unes des autres. Les sismographes à longues périodes répondent à des ondes de plus basse fréquence et enregistrent des séismes éloignés. Les sismographes modernes à bande large remplissent les deux fonctions.
Certains sismographes à courtes périodes amplifient le mouvement du sol plusieurs centaines de milliers de fois. Ces instruments sensibles peuvent déceler des mouvements du sol trop faibles pour être ressentis par les êtres humains. Lors de grands tremblements de terre à proximité, les mouvements du sol pourraient excéder la capacité d'enregistrer des sismographes. Pour enregistrer avec exactitude des séismes locaux importants, il faut utiliser un troisième type de sismographe. Les sismographes pour secousses fortes amplifient très peu les mouvements du sol (moins de 100 fois) et, contrairement aux appareils plus sensibles, ne fonctionnent pas continuellement. Les sismographes pour secousses fortes sont mis en marche par des mouvements violents du sol et enregistrent uniquement jusqu'à ce que les mouvements du sol soient de nouveau imperceptibles. Des enregistreurs numériques remplacent peu à peu les appareils analogiques à papier photographique.
Pour obtenir une representation complète du mouvement de la Terre, il faut le mesurer dans trois directions perpendiculaires. Par conséquent, les sismographes sont souvent déployés par groupes de trois. Chaque sismographe enregistre l'une des composantes du mouvement du sol, c'est-à-dire la Nord-Sud, l'Est-Ouest ou la verticale (de haut en bas).
Lectures suggérées
- "The Amateur Scientist", Scientific American, July 1957 and July 1979: Basic principles and how to build a simple seismograph.
- Hodgson, John. Earthquakes and Earth Structure. New Jersey, Prentice Hall, 1964, p. 60-69: How seismographs work and interpretation of seismograms.