必赢亚洲最大赌博网站APP

地震縱波和橫波
來源: 本站原创      作者: 佚名      點擊: 1732      添加時間: 2018-12-11

    我們最熟悉的波動是觀察到水波。當向池塘裏扔一塊石頭時水面被擾亂,以石頭入水處爲中心有波紋向外擴展。這個波列是水波附近的水的顆粒運動造成的。然而水並沒有朝著水波傳播的方向流;如果水面浮著一個軟木塞,它將上下跳動,但並不會從原來位置移走。這個擾動由水粒的簡單前後運動連續地傳下去,從一個顆粒把運動傳給更前面的顆粒。這樣,水波攜帶石擊打破的水面的能量向池邊運移並在岸邊激起浪花。地震運動與此相當類似。我們感受到的搖動就是由地震波的能量産生的彈性岩石的震動。
   
假設一彈性體,如岩石,受到打擊,會産生兩類彈性波從源向外傳播。第一類波的物理特性恰如聲波。聲波,乃至超聲波,都是在空氣裏由交替的擠壓(推)和擴張(拉)而傳遞。因爲液體、氣體和固體岩石一樣能夠被壓縮,同樣類型的波能在水體如海洋和湖泊及固體地球中穿過。在地震時,這種類型的波從斷裂處以同等速度向所有方向外傳,交替地擠壓和拉張它們穿過的岩石,其顆粒在這些波傳播的方向上向前和向後運動,換句話說,這些顆粒的運動是垂直于波前的。向前和向後的位移量稱爲振幅。在地震學中,這種類型的波叫P波,即縱波,它是首先到達的波。
    彈性岩石與空氣有所不同,空氣可受壓縮但不能剪切,而彈性物質通過使物體剪切和扭動,可以允許第二類波傳播。地震産生這種第二個到達的波叫S波。在S波通過時,岩石的表現與在P波傳播過程中的表現相當不同。因爲S波涉及剪切而不是擠壓,使岩石顆粒的運動橫過運移方向。這些岩石運動可在一垂直向或水平面裏,它們與光波的橫向運動相似。P和S波同時存在使地震波列成爲具有獨特的性質組合,使之不同于光波或聲波的物理表現。因爲液體或氣體內不可能發生剪切運動,S波不能在它們中傳播。P和S波這種截然不同的性質可被用來探測地球深部流體帶的存在。
    S波具有偏振現象,只有那些在某個特定平面裏橫向振動(上下、水平等)的那些光波能穿過偏光透鏡。穿過的光波稱之爲平面偏振光。太陽光穿過大氣是沒有偏振的,即沒有光波振動的優選的橫方向。然而晶體的折射或通過特殊制造的塑料如偏光眼睛,可使非偏振光成爲平面偏振光。
    當S波穿過地球時,它們遇到構造不連續界面時會發生折射或反射,並使其振動方向發生偏振。當發生偏振的S波的岩石顆粒僅在水平面中運動時,稱爲SH波。當岩石顆粒在含波傳播方向的水質平面裏運動時,這種S波稱爲SV波。
    大多數岩石,如果不強迫它以太大的振幅振動,具有線性彈性,即由于作用力而産生的變形隨作用力線性變化。這種線性彈性表現稱爲服從虎克定律,是以與牛頓同時代的英國數學家羅伯特.虎克(1635~1703年)而命名的。相似的,地震時岩石將對增大的力按比例地增加變形。在大多數情況下,變形將保持在線彈性範圍,在搖動結束時岩石將回到原來位置。然而在地震事件中有時發生重要的例外表現,例如當強搖動發生于軟土壤時,會殘留永久的變形,波動變形後並不總能使土壤回到原位,在這種情況下,地震烈度較難預測。
    彈性的運動提供了極好的啓示,說明當地震波通過岩石時能量是如何變化的。與彈簧壓縮或伸張有關的能量爲彈性勢,與彈簧部件運動有關的能量是動能。任何時間的總能量都是彈性能量和運動能量二者之和。對于理想的彈性介質來說,總能量是一個常數。在最大波幅的位置,能量全部爲彈性勢能;當彈簧振蕩到中間平衡位置時,能量全部爲動能。我們曾假定沒有摩擦或耗散力存在,所以一旦往複彈性振動開始,它將以同樣幅度持續下去。這當然是一個理想的情況。在地震時,運動的岩石間的摩擦逐漸生熱而耗散一些波動的能量,除非有新的能源加進來,像振動的彈簧一樣,地球的震動將逐漸停息。對地震波能量耗散的測量提供了地球內部非彈性特性的重要信息,然而除摩擦耗散之外,地震震動隨傳播距離增加而逐漸減弱現象的形成還有其他因素。
    由于聲波傳播時其波前面爲一擴張的球面,攜帶的聲音隨著距離增加而減弱。與池塘外擴的水波相似,我們觀察到水波的高度或振幅,向外也逐漸減小。波幅減小是因爲初始能量傳播越來越廣而産生衰減,這叫幾何擴散。這種類型的擴散也使通過地球岩石的地震波減弱。除非有特殊情況,否則地震波從震源向外傳播得越遠,它們的能量就衰減得越多。

版权所有 Copyright 2007 - 2018 安陽市地震局 網站地圖

建议使用 1024×768 分辨率 32 位以上颜色、IE9.0以上浏览器

地址:市平原路319号 震情值班电话:0372-2922171

技术支持:安陽市地震局地震信息中心

ICP備案號:豫ICP備14014946號

公安機關備案號:41050302000070