E) Fonctionnement d'un sismographe
Définition : Un sismographe est un appareil enregistrant les mouvements du sol engendrés par les ondes sismiques.
Il existe deux grands types de sismographes :
- Les sismographes verticaux qui sont sensibles aux déplacements
verticaux du sol.
- Les sismographes horizontaux qui sont sensibles aux déplacements
horizontaux du sol.
Une station de détection sismique doit donc comporter trois sismographes : un sismographe vertical et deux sismographes horizontaux orientés l’un dans la direction Sud/Nord, l'autre dans la direction Est/Ouest
Un sismographe doit comporter :
- un capteur de déplacement du sol très sensible
- un transducteur qui transforme les déplacements en signaux électriques
- un amplificateur qui multiplie par un facteur 100 ou 1000 le signal électrique issu du transducteur
- un enregistreur qui inscrit les valeurs mesurées dans un fichier.
Les enregistrements des sismographes fournissent l’amplitude et la fréquence des différentes ondes sismiques de types, d’amplitude et de vitesse de propagation différentes. En lisant un sismogramme on peut calculer la distance qui sépare le sismographe de l’épicentre du séisme. Celui-ci peut aussi être déterminé grâce à un réseau de sismographes, les ondes sismiques arrivant sur les diverses stations à des moments différents et avec une amplitude dépendant de leur éloignement.
Le philosophe Chinois Zhang Heng inventa le plus ancien sismographe connu en 132 après JC. L'instrument ressemblait à une jarre à vin de 1,83 m de diamètre. A l'extérieur du vase, il y avait huit têtes de dragons, en face des huit principales directions de la boussole. Sous chaque tête de dragon, il y avait un crapaud, la gueule ouverte vers le dragon. La gueule de chaque dragon tenait une balle.
A la venue d'un tremblement de terre, la gueule d'un des huit dragons relâchait une balle en cuivre dans la gueule ouverte du crapaud situé en dessous. La direction du tremblement était déterminée par le dragon qui relâchait sa balle. Il est rapporté que l'instrument a détecté un tremblement de terre distant de 650 km qui n'avait pas été ressenti à l'emplacement du sismographe.
À l’intérieur, le système se compose d’un pendule avec huit bras mobiles connectés à chacun des dragons.
Lors d’un séisme, les ondes font osciller le pendule vers l’un des bras qui ouvre la gueule du dragon correspondant. Une balle est alors libérée et reçue par la grenouille située au-dessous. La direction de l’épicentre du séisme est ainsi donnée et le son produit par la balle de métal indique le moment auquel il doit arriver.
À la différence des sismographes actuels, celui-ci ne peut déterminer ni la distance ni l’intensité d'un séisme.
