Num novo artigo, os investigadores relatam que foram os movimentos de dança e saltos dos mais de 70 mil fãs, e não a música ou o sistema de som, no concerto de 4 de agosto, que criaram as ondas sísmicas que passaram a ser chamadas de “terremotos rápidos”. 

Após relatos de tremores sísmicos gerados por fãs em eventos esportivos e um show de Taylor Swift no estado de Washington, o Escritório de Serviços de Emergência da Califórnia entrou em contato com operadores de redes sísmicas na Califórnia para ver se algum dado interessante poderia ser coletado durante os shows de Swift no SoFi Stadium, 3 a 9 de agosto.

Monica Kohler (PhD '95), professora pesquisadora de engenharia mecânica e civil na Caltech, e seus colegas responderam. Para estudar o show de Swift em 4 de agosto, eles recorreram a uma rede regional existente de estações sísmicas, coletando dados de sensores permanentes que chegavam a cerca de 10 quilômetros do estádio. Eles também instalaram temporariamente 10 sensores sísmicos dentro da própria SoFi e mais um do outro lado da rua. Os sensores instalados dentro do estádio eram acelerômetros baratos que os pesquisadores constroem e implantam regularmente usando peças disponíveis no mercado para a Rede Sísmica Comunitária , uma rede distribuída de mais de 1.200 detectores de movimento forte na Califórnia.

Os pesquisadores não ficaram desapontados. O estádio e seu entorno certamente tremeram durante o show. Como esperado, a forma de tremor foi menos parecida com um terremoto, com um claro aumento no movimento do solo, e mais parecida com um tremor harmônico que envolve explosões de energia em intervalos de frequência específicos durante longos períodos de tempo. Este tipo de sismicidade está frequentemente associado à atividade vulcânica, como o movimento subterrâneo do magma.

Gabrielle Tepp, sismóloga do Laboratório Sismológico da Caltech e autora principal do novo artigo, compara a diferença entre um terremoto e um tremor harmônico àquela entre uma explosão e o rugido de um motor a jato. “Um é muito agudo e muito curto, enquanto o outro pode não ser tão alto no pico, mas dura mais tempo”, diz Tepp.

Para analisar os resultados, os pesquisadores recorreram a espectrogramas, gráficos que mostram quanta energia é medida em várias frequências de vibração ao longo do tempo. Ao extrair os sinais sísmicos dos espectrogramas, os cientistas conseguiram identificar 43 das 45 músicas que Swift tocou no seu concerto e calcularam a quantidade total de energia irradiada para cada uma. Eles descobriram que a música que veio com o maior “tremor de show” foi “Shake It Off”. Durante essa música, a quantidade de energia irradiada foi equivalente a um terremoto de magnitude 0,85. “Mas lembre-se de que essa é a quantidade total de energia durante a duração de uma música”, alerta Tepp. “Se você olhar para a amplitude máxima, apenas por um momento, isso foi mais como um evento de magnitude menos 2”.

Kohler observa que os dados registrados dentro do estádio eram muito semelhantes aos registrados por sensores fora do estádio, mesmo em um local tão distante e movimentado como o Aeroporto Internacional de Los Angeles. “Os humanos muito ativos no show da Taylor Swift fizeram o estádio tocar como um sino em frequências diferentes”, diz ela. "E essa energia propagou-se através do solo para todos os outros locais onde registámos vibrações. Isto é um lembrete de que precisamos de compreender todas as diferentes peças deste grande sistema interligado."

Até agora, os sismólogos discordaram sobre o que exatamente estava causando a sismicidade relacionada aos tremores de concerto. Alguns alegaram que foram os alto-falantes vibratórios ou os instrumentos acoplados ao palco que causaram o tremor, enquanto outros disseram que era mais provável que fossem os movimentos de todos os espectadores.

Os dados mostraram que o movimento, e não a música, se ajusta melhor às formas de onda. Para confirmar essa resposta, Tepp, ela mesma baixista, conduziu um experimento simples. Ela configurou um sistema de PA portátil perto de um dos acelerômetros da equipe e tocou a música “Love Story” de Swift. Perto do final, ela pulou para cima e para baixo no ritmo da batida. Foi só quando ela começou a pular que o sensor sísmico registrou sinais harmônicos. Tepp também tentou tocar seu baixo em uma batida constante com o mesmo alto-falante e, novamente, não encontrou o bom sinal harmônico, embora, como ela diz, "as batidas do baixo provavelmente estivessem mais exatamente na batida do que meus pulos".

O estudo não se limitou a investigar a origem do tremor do concerto. Kohler ressalta que durante emergências, estádios e outras grandes estruturas, como centros de conferências, são usados como abrigos de emergência. "Nesses casos, seria realmente importante poder monitorar os movimentos dessas estruturas antes, durante e depois de um evento de grande escala como um terremoto, para poder determinar se a estrutura ainda é segura, confiável e sólida. ", diz Kohler. “Essa foi uma das motivações para a implantação de sensores dentro do Estádio SoFi: ver se esta nova rede sísmica que desenvolvemos poderia ser usada no monitoramento contínuo de movimentos estruturais.”

E, de facto, o estudo mostrou que os acelerômetros baratos utilizados pela Rede Sísmica Comunitária são capazes de medir vibrações bastante pequenas dentro de um estádio e transmitir essas medições em tempo real aos cientistas.

Tepp salienta que o estudo também serve como um lembrete útil de que os terremotos não são o único tipo de atividade sísmica que os sismólogos deveriam analisar. "Projetamos todas as nossas escalas de magnitude com base em terremotos, mas o que você faz quando o sinal não se parece com um terremoto? Como você caracteriza sua força?" Tepp diz. "Observar esses sinais que não são de terremotos pode ser realmente útil para avaliar as diferentes ferramentas que temos como sismólogos e reavaliar nossas suposições relacionadas a elas."

O mesmo vale para a engenharia civil, diz Kohler. “Queremos usar fontes de vibração sísmicas e não sísmicas para identificar como as estruturas se movem”, diz ela. "Precisamos dessa resposta básica - para saber como a estrutura está respondendo durante períodos de boa saúde - para saber como essas respostas podem ter mudado após algum grande abalo."

O novo artigo, intitulado "Shake to the Beat: Exploring the Seismological Signals and Stadium Response of Concerts and Music Fans" aparece online na revista Seismological Research Letters . Coautores adicionais do trabalho são Igor Stubailo, do Laboratório Sismológico da Caltech, e Richard Guy e Yousef Bozorgnia, da UCLA. A Rede Sísmica do Sul da Califórnia é financiada pelo Serviço Geológico dos EUA e pelo Escritório de Serviços de Emergência da Califórnia. A Rede Sísmica Comunitária é financiada pelo California Geological Survey, pelo Centro de Observação e Relatórios de Perigos Terrestres (THOR) da Caltech e pelas Divisões de Ciência Geológica e Planetária e Engenharia e Ciências Aplicadas da Caltech. O Centro de Dados sobre Terremotos no Sul da Califórnia é financiado pela National Science Foundation e pelo US Geological Survey.