Fala sejsmiczna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Fale: podłużna głębinowa, poprzeczna głębinowa, poprzeczna powierzchniowa o polaryzacji poziomej, poprzeczna powierzchniowa o polaryzacji pionowej

Fale sejsmiczne - fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi. Mogą powstać wskutek wielu czynników, np. trzęsień ziemi, eksplozji materiałów wybuchowych, działalności górniczej, sztormów na morzu. Prędkość fal sejsmicznych zależy of typu fal, gęstości ośrodka i jego współczynników sprężystości, które z kolei zależą od temperatury i ciśnienia.

Rodzaje fal sejsmicznych:

  • fale wgłębne (objętościowe) - rozchodzące się wewnątrz Ziemi,
    • fale podłużne (undae primae, P, dylatacyjne) - podczas przechodzenia tych fal materia drga w kierunku równoległym do kierunku rozchodzenia się fal; powodują ściskanie i rozciąganie skał, przez które przechodzą; mogą rozchodzić się również w płynach, w tym także w płynnym jądrze Ziemi. Fale P są najszybsze z fal sejsmicznych (stąd nazwa undae primae). Prędkość fal P wyraża się wzorem: VP=((l+2m)/d)1/2 gdzie l i m oznaczają stałe sprężystości Lame'go a d gęstość, czyli masę właściwą[1]. Prędkość fal P generalnie zwiększa się z głębokością od około 2 to 8 km/s w skorupie Ziemi aż do około 13 km/s na granicy z jądrem. W skorupie i górnym płaszczu Ziemi występują jednak warstwy z mniejszą prędkością fal (np. astenosfera).
    • fale poprzeczne (undae secondae, S, torsjonalne, skrętu) - drgania są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fal, są około 1,6 razy wolniejsze od fal podłużnych, mogą przemieszczać się tylko w ciałach stałych (zobacz cień sejsmiczny). Prędkość fal S wyraża się wzorem: VS=(m/d)1/2.[1].
  • fale powierzchniowe (undae longae, L) - rozchodzą się od epicentrum trzęsienia wzdłuż powierzchni Ziemi; ich amplituda maleje z głębokością. Prędkość tych fal zależy od ich długości. Są najbardziej katastrofalne w skutkach,
    • fale Rayleigha - powierzchniowa fala poprzeczna o polaryzacji pionowej, ruch cząstek odbywa się po elipsie ustawionej pionowo prostopadłej do kierunku biegu fali. Dla jednorodnej półprzestrzeni prędkość fali Rayleigha wynosi 0.91 VS.[1] W ośrodku uwarstwionym prędkość fal Rayleigha zależy od ich długości (patrz dyspersja fali).
    • fale Love'a - (powierzchniowa fala poprzeczna o polaryzacji poziomej) wywołują drgania poziome, prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fal. Nie istnieją dla jednorodnej półprzestrzeni. Ośrodek musi składać się z warstw. Prędkość fal Love'a zależy od ich długości - dyspersja fali.
    • Swobodne oscylacje Ziemi - (stojąca fala Rayleigha lub Love'a). Powstaje przy silnych trzęsieniach ziemi, gdy fale powierzchniowe obiegną Ziemię i ulegną interferują ze sobą, dając falę stojącą[2].

Przypisy

  1. P.M. Shearer Introduction to seismology. Cambridge University Press, 1999, ISBN 0521 66953 7
  2. J. Czyż "Swobodne oscylacje Ziemi" w "Fizyka i ewolucja wnętrza Ziemi", red. R. Teisseyre, PWN, Warszawa, 1983, część 2. ISBN 83-01-00404-5. str. 357-381.