Sismometria

O primeiro sismoscópio (registo apenas da ocorrência de movimento) foi inventado no ano 132 pelo filósofo Zhang Heng, da dinastia chinesa Han. Foi chamado de Houfeng Didong Yi ("instrumento para medir os ventos sazonais e os movimentos da Terra").

Segundo uma descrição posterior, era um grande vaso de bronze, com cerca de 2 metros de diâmetro. Do lado de fora do vaso havia oito cabeças de dragão voltadas para as oito direções principais da bússola. Abaixo de cada cabeça de dragão havia um sapo com a boca aberta em direção ao dragão. Quando ocorria um sismo, uma ou mais das oito bocas de dragão largavam uma bola na boca aberta do sapo abaixo. A direção do sismo determinava qual dos dragões soltava a sua bola.

Há relatos de ter detetado um sismo a mais de 600 km, não sentido na região em que o sismoscópio se encontrava. No entanto, até hoje, desconhecem-se os princípios de funcionamento do aparelho.

Por volta do século XIII já existiam dispositivos sismográficos no observatório de Maraghe na Pérsia. Na Europa, o primeiro registo escrito de um instrumento deste género foi o sismoscópio de mercúrio projetado por Jean de Hautefeuille, em 1703, que consistia num vaso com mercúrio ligado por oito canais a oito cavidades. O terramoto faria o mercúrio fluir para uma ou várias das cavidades, indicando a sua direção e intensidade (pela quantidade de mercúrio vertida). Não há evidência de que este instrumento tenha sido realmente construído.

Os primeiros verdadeiros sismógrafos, com gravação contínua em tambor rotativo, utilizando papel com registo de marcas de tempo, foram projetados apenas no final do século XIX, principalmente em Itália. Esses instrumentos eram pêndulos horizontais ou verticais com grandes massas mas pequenas ampliações (abaixo de 100). A partir de 1880, a maioria dos sismógrafos eram descendentes dos aparelhos desenvolvidos pela equipa de John Milne, inventor do primeiro sismógrafo de pêndulo horizontal. Apesar de estes aparelhos permitirem a deteção e gravação de vibrações muito ténues, apenas se adequavam à deteção de eventos de grande magnitude.

Em 1904, Emil Wiechert deu um importante passo na superação destas limitações, ao introduzir um sensor de pêndulo invertido, o primeiro aparelho a possuir um sistema de amortecimento adequado.

Em Portugal, os 2 primeiros sismógrafos foram instalados em 1902 nos Açores, um em Ponta Delgada (S. Miguel) e outro na Horta (Faial). Estes sismógrafos eram do tipo Milne.

Um desenvolvimento significativo na instrumentação sísmica foi o sismógrafo eletromagnético, desenvolvido na Rússia por Boris Galitzin, em 1906. Este aparelho fazia ainda a gravação fotográfica dos dados usando a corrente gerada na bobina do sismógrafo. Um desenvolvimento posterior deste instrumento teve lugar em 1920, por Johann Wilip, na Estónia, resultando no sismógrafo Galitzin-Wilip, com período de 12 s e ampliação de cerca de 1500.

Por volta de 1960, os sensores sísmicos voltam a sofrer um novo desenvolvimento. A Guerra Fria impulsionou a melhoria dos sensores sísmicos eletromecânicos de forma a serem capazes de detetar ensaios nucleares subterrâneos clandestinos. A partir de 1970, três desenvolvimentos influenciaram a instrumentação sísmica: 1) a amplificação eletrónica do sinal elétrico do sismómetro através de amplificadores eletrónicos; 2) a introdução do registo digital, com a consequente possibilidade de análise dos dados diretamente por computadores; o registo digital tornou-se possível graças ao uso de conversores analógico-digital que transformam o sinal elétrico analógico à saída do sismómetro num sinal digital; 3) o desenvolvimento de sismómetros de banda larga, ou seja, sistemas com uma curva de resposta praticamente linear para uma ampla gama de períodos, por exemplo entre 0,1 s e 1000 s.

Com este tipo de instrumentos foi ultrapassada a dualidade entre instrumentos de período curto vs. período longo. Os sismómetros digitais de banda larga, com filtros adequados, podem simular uma resposta em qualquer faixa de frequências; são os instrumentos de uso corrente nas modernas estações sísmicas.