Un sismografo è uno strumento di misura dotato di un sensore dei movimenti del suolo, il sismometro , in grado di registrarli su un supporto visivo, il sismogramma .
Per ottenere il tre - dimensionale movimento della dell'onda sismica , è necessario registrare tre diverse direzioni che formano un triedro (in generale, una direzione verticale, e due direzioni orizzontali perpendicolari). I sismografi sono progettati per registrare un singolo componente verticale o orizzontale perché la meccanica è diversa. Gli osservatori sismologici sono quindi dotati di diversi sismografi.
Questi strumenti sono generalmente classificati in base al tipo di misurazione fisica. I sensori che registrano la velocità del suolo sono chiamati velocimetri e quelli che registrano gli accelerometri di accelerazione . È importante sapere che gli accelerometri utilizzati nel campo della sismologia hanno una sensibilità molto diversa da quelli utilizzati nell'industria. La risposta strumentale viene utilizzata anche per classificare i velocimetri. I sensori con una risposta intorno a 1 Hz sono chiamati breve periodo e quelli con una risposta specifica oltre i 20 s sono chiamati lungo periodo . I sensori moderni hanno spesso una risposta piatta su un'ampia gamma di frequenze e sono chiamati banda larga o banda molto larga .
L'edificio destinato ad ospitare i sismografi è denominato stazione sismica .
Un sismografo è composto da un sensore, il sismometro, che è la parte meccanica sensibile, e un registratore.
Il sismometro è un sensore che registra il movimento del supporto su cui è fissato. Questo termine è più spesso utilizzato in sismologia e si riferisce allo strumento che registra i movimenti del suolo.
Un sismometro è costituito da una massa molto pesante posta su una barra fissata ad una delle sue estremità e che ruota su un piano orizzontale (per i due sismometri che misurano le componenti orizzontali dello spostamento) o su un piano verticale (per il sismometro che misura la verticale componente).
La massa è collegata al telaio da una molla. Un magnete, fissato al telaio, circonda il fondo della molla, al fine di stabilizzare la massa dopo le scosse, ed evitare così che il sismografo registri le scosse dopo la fine del terremoto.
La massa, a causa della sua inerzia, non si muove mentre il telaio del dispositivo, fissato al suolo, accompagna i movimenti del terremoto.
Il più delle volte, un sismografo è isolato dal mondo esterno, per evitare disturbi nelle misurazioni (vento, pressione atmosferica).
Quando il terreno trema, la massa rimane immobile (grazie all'accomodazione della molla) mentre il telaio segue le vibrazioni. Il magnete si muove intorno alla bobina che rileva una variazione nel campo magnetico. Questo produce quindi impulsi elettrici elaborati dall'unità di digitalizzazione. I segnali vengono quindi trasmessi ai centri di monitoraggio.
La trama della registrazione delle onde sismiche è il sismogramma.
Un classico sismometro
Sismometro passivo della missione Apollo 16
La barra girevole è collegata ad una matita che registra i movimenti su una carta a scorrimento. In caso di terremoto, la carta si sposta sotto la matita, il disegno così prodotto viene chiamato sismogramma .
È un cinese, l'inventore Zhang Heng , che nel 132 creò il primo sismoscopio , l' Houfeng Didong Yi . Questo antenato del sismografo aveva la forma di un contenitore di bronzo (circa due metri di diametro), contenente un peso sospeso. Otto draghi erano disposti intorno al contenitore, ciascuno con una palla in bocca. Quando un'onda sismica abbastanza grande entrava, il pendolo oscillava in una direzione, aprendo la bocca di un drago e bloccandosi in modo da non attivare il meccanismo di un altro drago. La palla è stata ricevuta nella bocca di una rana, quindi è stato possibile determinare la direzione in cui si era verificato il terremoto, ma non la sua distanza o intensità.
Il sismografo comprende intorno al 1700 un sistema comprendente una cuvetta piena di mercurio. Essa mostra anche il tempo della manifestazione al XIX ° secolo . La ricerca sul terremoto di James Alfred Ewing lo ha portato ad aiutare Thomas Lomar Gray e John Milne dell'Imperial College of Civil Engineering a sviluppare un sismometro che fornisce la componente orizzontale dei terremoti.