stringtranslate.com

зубец P

Плоская волна P
Представление распространения волны P на двумерной сетке (эмпирическая форма) [ необходимы разъяснения ]

P -волна ( первичная волна или волна давления ) — это один из двух основных типов упругих объемных волн , называемых в сейсмологии сейсмическими волнами . Р-волны распространяются быстрее, чем другие сейсмические волны, и, следовательно, являются первым сигналом о землетрясении, достигающим любого пораженного места или сейсмографа . P-волны могут передаваться через газы, жидкости или твердые тела.

Номенклатура

Название P-волна может обозначать либо волну давления (поскольку она образуется в результате чередующихся сжатий и разрежений ), либо первичную волну (поскольку она имеет высокую скорость и, следовательно, является первой волной, регистрируемой сейсмографом). [1] Название S-волна представляет собой другой режим распространения сейсмических волн, обозначая вторичную или поперечную волну, обычно более разрушительную волну, чем первичная волна.

Сейсмические волны на Земле

Скорость сейсмических волн в Земле в зависимости от глубины. [2] Незначительная скорость поперечной волны во внешнем ядре возникает потому, что оно жидкое, тогда как в твердом внутреннем ядре скорость поперечной волны не равна нулю.

Первичные и вторичные волны — это объемные волны, которые распространяются внутри Земли. Движение и поведение P- и S-волн на Земле отслеживаются с целью исследования внутренней структуры Земли . Неравномерность скорости в зависимости от глубины указывает на изменения фазы или состава. Различия во времени прихода волн, возникающих в результате сейсмического события, такого как землетрясение, в результате того, что волны идут по разным путям, позволяют составить карту внутренней структуры Земли. [3] [4]

Зона тени P-волны

Зона тени P-волны (по данным Геологической службы США )

Почти вся доступная информация о структуре недр Земли получена из наблюдений за временем прохождения, отражений , преломлений и фазовых переходов сейсмических объемных волн или нормальных мод . Р-волны проходят через жидкие слои недр Земли , и все же они слегка преломляются, когда проходят через переход между полутвердой мантией и жидким внешним ядром . В результате между 103° и 142° [5] от очага землетрясения возникает « зона тени » Р-волн, где начальные Р-волны не регистрируются сейсмометрами. Напротив, S-волны не распространяются через жидкости.

Как предупреждение о землетрясении

Заблаговременное предупреждение о землетрясении возможно путем обнаружения неразрушающих первичных волн, которые проходят через земную кору быстрее, чем разрушительные вторичные волны и волны Рэлея .

Степень предупреждения зависит от задержки между приходом волны P и других разрушительных волн, обычно от порядка секунд до примерно 60–90 секунд для глубоких, отдаленных и сильных землетрясений, таких как землетрясение Тохоку 2011 года . Эффективность предупреждения зависит от точного обнаружения волн P и подавления вибраций грунта, вызванных местной деятельностью (например, грузовиками или строительством). Системы раннего предупреждения о землетрясениях могут быть автоматизированы, чтобы обеспечить немедленные действия по обеспечению безопасности, такие как выдача предупреждений, остановка лифтов на ближайших этажах и отключение коммунальных услуг.

Распространение

Скорость

В изотропных и однородных твердых телах Р-волна распространяется прямолинейно в продольном направлении ; таким образом, частицы в твердом теле колеблются вдоль оси распространения (направления движения) волновой энергии. Скорость P-волн в такой среде определяется выражением

Kмодуль объемногоμмодуль сдвигаGпараметром Ламеρплотностьλпараметр Ламе

В типичных ситуациях внутри Земли плотность ρ обычно меняется гораздо меньше, чем K или µ , поэтому скорость в основном «контролируется» этими двумя параметрами.

Модули упругости Модуль продольной волны , , определяется так, что и тем самым

Типичные значения скорости продольных волн при землетрясениях находятся в диапазоне от 5 до 8 км/с. Точная скорость варьируется в зависимости от области недр Земли: от менее 6 км/с в земной коре до 13,5 км/с в нижней мантии и 11 км/с во внутреннем ядре. [6]

Геолог Фрэнсис Бёрч обнаружил взаимосвязь между скоростью P-волн и плотностью материала, в котором движутся волны:

закон Берчаa ()b

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Милсом, Дж. (2003). Полевая геофизика. Серия геологических полевых справочников. Том. 25. Джон Уайли и сыновья. п. 232. ИСБН 978-0-470-84347-5. Проверено 25 февраля 2010 г.
  2. ^ GR Helffrich и BJ Wood (2002). «Мантия Земли» (PDF) . Природа . 412 (2 августа): 501–7. дои : 10.1038/35087500. PMID  11484043. S2CID  4304379.
  3. ^ Рубинштейн, Джастин Л.; Шелли, доктор медицинских наук; Эллсуорт, WL (2009). «Невулканическое дрожание: окно в корни зон разломов». В Клотинге, С.; Негенданк, Йорг (ред.). Новые рубежи в интегрированных науках о твердой Земле . Спрингер. п. 287 и далее . ISBN 978-90-481-2736-8. Анализ сейсмических волн представляет собой прямой метод с высоким разрешением для изучения внутреннего строения Земли...
  4. ^ Фаулер, CMR (2005). «§4.1 Волны сквозь Землю». Твердая земля: введение в глобальную геофизику (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 100. ИСБН 978-0-521-58409-8. Сейсмология – это изучение прохождения упругих волн через Землю. Это, пожалуй, самый мощный метод изучения структуры недр Земли, особенно коры и мантии.
  5. ^ Лоури, Уильям. Основы геофизики . Издательство Кембриджского университета, 1997, с. 149.
  6. ^ Дзевонски, Адам М.; Андерсон, Дон Л. (1981). «Предварительная эталонная модель Земли». Физика Земли и недр планет . 25 (4): 297–356. Бибкод : 1981PEPI...25..297D. дои : 10.1016/0031-9201(81)90046-7.
  7. ^ «Акустический каротаж». Геофизика. Агентство по охране окружающей среды США . 12 декабря 2011 г. Проверено 3 февраля 2015 г.

Внешние ссылки