Fa'amatalaga Fa'a-Fisiki o Mafui'e
O mafui'e o se tasi o mea masani e talanoaina ona o lo latou aafiaga tele i le olaga o tagata. Mai se vaaiga faaletino, o mafui'e e le na o le "luluina o le eleele," ae o se taunuuga o le fa'asa'olotoina o le malosi e fa'aputuina i totonu o le lalolagi. O lenei tusiga o lo'o talanoaina ai mafui'e i se gagana faigofie, a'o fa'avae pea i manatu fa'a-fisiki e pei o le atuatuvale, fa'asolosolo, elasticity, galu, resonance, ma le fa'aumatia o le malosi.
1. O le Lalolagi o se faiga fa'amekanika feliua'i
I le itu faaletino, e mafai ona vaaia le Lalolagi o se faiga tele fa'amekanika e aofia ai vaega: le totonugalemu, le mantle, ma le crust. O le crust o le Lalolagi e vaevaeina i ni tectonic plates e "opeopea" i luga o le vaega pito i luga o le mantle e sili atu ona palasitika (le asthenosphere). O nei plates e fealua'i malie—e masani lava na'o ni nai senitimita i le tausaga—ae o lenei fealua'i malie e fa'atupuina ai ni malosiaga tetele ona o le tele o plates ma le tele o le eria o le fesoota'iga.
O le gaoioi o papa tektonika e mafua ai le faaputuputuina o le mamafa i tuaoi o papa po o ni faaletonu i le pa'u. A sili atu le mamafa ua faaputuputu nai lo le tete'e o le papa, ona tupu lea o se malepe faafuasei po o se suiga. O lenei suiga faafuasei o le mea lea tatou te lagonaina e pei o se mafui'e.
2. O le atuatuvale, fa'alavelave, ma le malosi fa'alelei
Dua konsep dasar fisika yang sangat penting untuk memahami gempa adalah tegangan (stress) dan regangan (strain) .
– Tegangan adalah gaya per satuan luas yang bekerja pada material, satuannya Pascal (Pa).
– Regangan adalah perubahan relatif bentuk atau panjang akibat tegangan (tanpa satuan).
Batuan di kerak Bumi pada skala waktu tertentu dapat bersifat elastik: ia dapat berubah bentuk saat diberi gaya dan dapat kembali (sebagian) ketika gaya dilepas. Selama lempeng bergerak, batuan di sekitar patahan mengalami regangan. Energi mekanik tersimpan sebagai energi elastik , mirip seperti karet gelang yang ditarik atau pegas yang ditekan.
I se faaupuga faigofie, o le malosiaga fa'apipi'i ua teuina e fa'ateleina i le fa'ateleina o le mamafa. A sopo'ia le tapula'a fa'apipi'i o se papa, e le mafai ona toe tatalia le mamafa; e tupu le pa'ū (fracture) po'o le se'e i luga o le fault plane. I lena taimi, e fa'afuase'i ona fa'asa'olotoina le malosiaga fa'apipi'i i le tulaga o galu masific, vevela fe'ese'esea'i, ma le fa'aleagaina tumau.
3. Fa'aletonu, malosiaga fe'ese'esea'i, ma le fa'ata'ita'iga "stick-slip"
Salah satu model fisika yang sering digunakan untuk menjelaskan gempa adalah stick-slip . Bayangkan dua balok yang saling menekan dengan gesekan. Saat didorong perlahan, balok tidak langsung bergerak karena tertahan oleh gesekan statis (stick). Gaya dorong terus bertambah hingga melampaui batas maksimum gesekan statis, lalu balok meluncur cepat (slip) dan menghasilkan getaran.
I se fa'aletonu, e pipii fa'atasi luga o papa ona o le ma'a'a ma le tele o fa'alavelave masani. E fa'aauau pea ona gaoioi ia papa, ae e mafai ona tumau pea le "loka" o le fa'aletonu mo le tele o tausaga i le selau. A iu lava ina motusia, e vave ona se'e i totonu o ni nai sekone i ni nai minute. O lenei vave ona se'e e fa'asalalauina ai le malosi e pei o galu masific.
4. Taula'iga, ogatotonu, ma le taimi o le mafui'e
Lokasi awal pelepasan energi disebut hiposentrum atau fokus , yaitu titik di bawah permukaan tempat patahan mulai bergerak. Titik di permukaan Bumi tepat di atas fokus disebut episentrum . Walau episentrum sering disebut dalam berita, fokus lebih penting secara fisika karena kedalaman fokus memengaruhi sebaran energi dan tingkat kerusakan.
Untuk mengukur “ukuran” gempa secara fisika, ilmuwan menggunakan konsep momen seismik (seismic moment), yang berkaitan dengan:
– le vaega o le vaalele sese ua siitia,
– le averesi o le si'itia (se'e)
– le ma’a’a o papa.
O le malosiaga o le mafui'e e fa'avae i luga o fua fa'atatau o le malosi fa'aonaponei (e pei o le Mw). O le uiga autū, o le malosi e le na'o le "tele o le lagona," ae o le tele o le malosi fa'amekanika e a'afia ai i le fa'agasologa o le malepe.
5. Galu mafui'e: P, S, ma galu o luga
Energi gempa merambat sebagai gelombang seismik . Dalam fisika gelombang, ini mirip gelombang pada medium elastik, tetapi dengan variasi jenis karena sifat tiga dimensi batuan.
1. Gelombang P (Primary wave)
Gelombang ini bersifat longitudinal (kompresi–ekspansi), seperti galu leo. Ia merambat paling cepat sehingga tiba lebih dulu di seismograf. Gelombang P dapat merambat melalui padatan dan cairan.
2. Gelombang S (Secondary wave)
E sili atu le telegese o galu fa'alava (shear) nai lo galu P. E na'o galu S e feoa'i i mea malo, auā e le mafai e vai ona tete'e lelei i le mamafa o le shear. E taua tele lenei mea moni i le fa'amaoniaina o le ogatotonu pito i fafo o le Lalolagi o le vai.
3. Gelombang permukaan (Love dan Rayleigh)
E feoa'i nei galu e lata ane i le fogāeleele o le Lalolagi ma e masani ona mafua ai le tele o fa'aleagaina ona e mafai ona maualuga lo latou malosi ma umi lo latou umi. E mafai e galu o le fogāeleele ona fa'aosofia ai ni gaioiga faigata o le eleele: fa'ata'amilo, fe'a'ei, ma ta'avale.
O le saoasaoa o galu e faʻalagolago i meatotino o le ala: le mafiafia, le modulus o le elasticity, ma le fausaga o le eleele. O le mea lea, e mafai e nofoaga e lua eseese ona oo i ai ni lulu eseese tusa lava pe tutusa le mamao mai le ogatotonu o le galu.
6. Le Resonance ma le mafuaʻaga e mafai ai ona paʻuʻū fale
Dalam fisika, suatu sistem memiliki frekuensi alami . Bangunan juga demikian. Ketika gelombang gempa datang dengan frekuensi yang mendekati frekuensi alami bangunan, dapat terjadi resonansi , yaitu peningkatan amplitudo getaran secara signifikan. Resonansi inilah yang dapat memperparah kerusakan, terutama pada bangunan yang tidak dirancang tahan gempa.
I le faaopoopo atu i le resonance, o isi mea taua e aofia ai:
– durasi gempa (semakin lama, energi yang masuk ke struktur semakin besar),
– percepatan tanah maksimum ,
– kualitas material dan desain struktur (misalnya adanya dinding geser, rangka momen, base isolator),
– kondisi tanah .
E mafai e eleele vaivai e pei o mea e teu ai le eleele alluvial ona faʻateleina le gatete (site amplification), aʻo faʻagesegese galu ma faʻateleina lo latou malosi. E tutusa lava lea ma le auala e siʻitia ai galu o le vai pe a latou ulufale atu i le vai papaʻu.
7. Fa'asuavaia: pe a "le toe malosi" le eleele
O le liquefaction o se faʻataʻitaʻiga manaia o le auala e faia ai e le fisiki o mea granular se sao. I le eleele oneone ua tumu i le vai, e mafai e le gatete o mafuiʻe ona faʻateleina ai le mamafa o le vai i pu, ma mafua ai ona le toe fesootaʻi lelei fatu oneone ma le tasi. O le iʻuga, e amio le eleele e pei o se vai: e mafai e fale ona piʻo, goto, pe fealuaʻi. E le tupu le liquefaction ona ua liua le eleele i le vai, ae ona ua faʻaitiitia le mamafa aoga o loʻo taofia faʻatasi le fausaga o fatu.
8. Galue malosi ona o le aafiaga o le faiga o le vai
Gempa bawah laut tertentu dapat memicu tsunami jika terjadi perpindahan vertikal dasar laut yang signifikan. Dari sisi fisika, tsunami adalah gelombang panjang (long wave) di laut, dengan panjang gelombang bisa ratusan kilometer. Di laut dalam, amplitudonya kecil sehingga sulit disadari, tetapi kecepatannya sangat besar (bisa ratusan km/jam). Saat mendekati pantai, kedalaman berkurang, kecepatan turun, dan energi “tertumpuk” sehingga tinggi gelombang meningkat drastis.
9. Fuaina ma faʻataʻitaʻiga o mafuiʻe: seismographs ma le fisiki o le inversion
Gempa direkam oleh seismograf , alat yang mendeteksi getaran tanah. Prinsip kerjanya terkait inersia: massa cenderung mempertahankan keadaan geraknya ketika tanah bergerak. Data seismograf kemudian dianalisis untuk menentukan lokasi gempa, kedalaman, mekanisme patahan, serta estimasi magnitudo.
Dalam geofisika modern, digunakan teknik inversi : dari sinyal gelombang yang terekam, ilmuwan “membalik” masalah fisika untuk menaksir sumber gempa dan struktur bawah permukaan. Ini memadukan persamaan gelombang, teori elastisitas, dan komputasi numerik.
10. Faaiuga: mafuiʻe o se lesona e uiga i le malosi ma galu
Mai se vaaiga fa'a-fisiki, o se mafui'e o le fa'asa'olotoina lea o le malosi elastic ua teuina ona o le fa'aleagaina o le pa'u o le Lalolagi. O lenei malosi e liua i galu seismic e sosolo atu i ala eseese, fegalegaleai ma fausaga o le eleele, ma a'afia ai fale e ala i le gatete, leo, ma le fa'avavevaveina o le eleele. O le malamalama i le fisiki o mafui'e e sili atu nai lo na o le malamalama fa'alea'oa'oga: e maua ai se fa'avae taua mo le fa'aitiitia o fa'alavelave fa'afuase'i, fuafuaga fa'ale-nofoaga, ma le mamanuina o fale e sili atu le saogalemu.
E ala i le fisiki, ua tatou iloa ai e le mafai ona taofia mafuiʻe, ae e mafai ona faʻaitiitia lo latou lamatiaga. O le sili atu ona tatou malamalama i le auala e teuina ma faʻasaʻoloto ai e le Lalolagi le malosi, o le sili atu foi lea ona tatou saunia e ola faʻatasi ma le suiga o le paneta.
