Εστία σεισμού

Η εστία (Hypocenter) και το επίκεντρο ενός σεισμού

Η εστία (μερικές φορές χρησιμοποιείται και ο όρος υπόκεντρο) ενός σεισμού είναι η θέση στο εσωτερικό της Γης όπου παράγεται ο σεισμός. Ο όρος «υπόκεντρο» είναι ευρύτερος, χρησιμοποιούμενος και για το σημείο της επιφάνειας της Γης που βρίσκεται ακριβώς κάτω από το σημείο μιας εκρήξεως στον αέρα πυρηνικής ή άλλης βόμβας.

Στην εστία ενός τεκτονικού σεισμού απελευθερώνεται αρχικώς η ενέργεια παραμορφώσεως (τασικό φορτίο) που είναι αποθηκευμένη στο πέτρωμα, με την έναρξη της κινήσεως των μερών του ρήγματος. Η εστία βρίσκεται ακριβώς κάτω από το επίκεντρο του σεισμού (που βρίσκεται στην επιφάνεια της Γης) και η μεταξύ τους απόσταση ονομάζεται εστιακό βάθος (ή και υποκεντρικό βάθος) του συγκεκριμένου σεισμού.

Το εστιακό βάθος μπορεί να υπολογισθεί από μετρήσεις των παραμέτρων των σεισμικών κυμάτων και των σχετικών με αυτά φαινομένων. Καθώς συμβαίνει με όλα τα κυματικά φαινόμενα στη φυσική, υπάρχει μια αβεβαιότητα σε τέτοιες μετρήσεις, που αυξάνεται ως συνάρτηση του μήκους κύματος, οπότε το εστιακό βάθος αυτών των κυμάτων μεγάλου μήκους είναι δύσκολο να προσδιορισθεί με ακρίβεια. Στους πολύ ισχυρούς σεισμούς ένα μεγάλο μέρος της ενέργειας που απελευθερώνεται μεταφέρεται από σεισμικά κύματα με πολύ μεγάλα μήκη κύματος. Η ενέργεια σε αυτές τις περιπτώσεις απελευθερώνεται ούτως ή άλλως από έναν μεγαλύτερο όγκο πετρώματος, ώστε να γίνεται λόγος για εστιακό χώρο αντί για εστία.

Ο υπολογισμός των εστιών των προσεισμών, του κυρίως σεισμού και των μετασεισμών μιας σεισμικής ακολουθίας επιτρέπει την τριδιάστατη σχεδίαση του ρήγματος κατά μήκος του οποίου συμβαίνει η μετακίνηση. Το επεκτεινόμενο μέτωπο κύματος από τον σεισμό διαδίδεται με ταχύτητα μερικών χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Μετρούμενο σε διάφορα σημεία της επιφάνειας, δίνει έναν γεωμετρικό χονδρικό προσδιορισμό της εστίας του σεισμού. Το μέτωπο κύματος φθάνει σε κάθε σταθμό σε χρόνο που εξαρτάται από την απόσταση από την εστία. Χρειάζεται να ληφθεί υπόψη ένας αριθμός παραμέτρων, με σημαντικότερες τις διαμορφώσεις της ταχύτητας των κυμάτων από τα διάφορα υλικά μέσα από τα οποία διαδίδονται. Με τις κατάλληλες διορθώσεις μπορεί να γίνει η αρχική εκτίμηση της περιοχής της εστίας και μετά να γραφεί μία σειρά γραμμικών εξισώσεων, μία για κάθε σταθμό. Οι εξισώσεις αυτές εκφράζουν τις διαφορές ανάμεσα στους παρατηρηθέντες χρόνους αφίξεων του μετώπου κύματος και στους χρόνους που υπολογίζονται από την αρχική εκτίμηση της αποστάσεως της εστίας. Αυτές οι εξισώσεις επιλύονται με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων, που ελαχιστοποιεί τα αθροίσματα των τετραγώνων των διαφορών, οπότε υπολογίζεται μία νέα εκτιμώμενη εστία. Με επανάληψη αυτής της διαδικασίας, η θέση της εστίας του σεισμού προσδιορίζεται μέσα στα περιθώρια σφάλματος για τους υπολογισμούς της ταχύτητας των σεισμικών κυμάτων.