WikiDer > Зубец P - Википедия

Плоская волна P

Представление распространения P-волны на двумерной сетке (эмпирическая форма)^{[требуется разъяснение]}

А Зубец P (первичная волна или же волна давления) - один из двух основных типов эластичных объемные волны, называется сейсмические волны в сейсмологии. P-волны распространяются быстрее, чем другие сейсмические волны, и, следовательно, являются первым сигналом землетрясения, который достигает любого затронутого места или сейсмограф. Зубцы P может передаваться через газы, жидкости или твердые вещества.

Номенклатура

Название Зубец P может стоять за волна давления (так как он образуется из чередующихся компрессии и разрежения) или же первичная волна (поскольку он имеет высокую скорость и, следовательно, является первой волной, регистрируемой сейсмографом).^[1]Название S волна представляет собой другой режим распространения сейсмических волн, обозначающий вторичную или поперечную волну.

Сейсмические волны на Земле

Скорость сейсмических волн на Земле в зависимости от глубины.^[2] Незначительная скорость поперечных волн во внешнем ядре возникает из-за того, что оно жидкое, в то время как в твердом внутреннем ядре скорость поперечных волн не равна нулю.

Первичные и вторичные волны - это объемные волны, которые перемещаются по Земле. Движение и поведение как продольных, так и поперечных волн на Земле отслеживаются для исследования недр. структура Земли. Неравномерность скорости как функции глубины указывает на изменения фазы или состава. Различия во времени прихода волн, возникающих в результате сейсмического события, такого как землетрясение, в результате волн, идущих разными путями, позволяют картировать внутреннюю структуру Земли.^[3][4]

Зона тени P-волны

Зона тени P-волны (от USGS)

Почти вся доступная информация о структуре глубоких недр Земли получена из наблюдений за временем пробега, размышления, преломления и фазовые переходы объемных сейсмических волн, или нормальные режимы. P-волны проходят через жидкие слои Земля внутри, и все же они немного преломляются, когда проходят через переход между полутвердыми мантия и жидкость внешнее ядро. В результате появляется зубец Р. "теневая зона"между 103 ° и 142 °^[5] от очага землетрясения, где начальные P-волны не регистрируются сейсмометрами. Напротив, S-волны не проходят через жидкости.

Как предупреждение о землетрясении

Заблаговременное предупреждение о землетрясениях возможно благодаря обнаружению неразрушающих первичных волн, которые проходят через земную кору быстрее, чем разрушительные. вторичный и Волны Рэлея.

Количество заблаговременных предупреждений зависит от задержки между приходом P-волны и других разрушительных волн, обычно от нескольких секунд до примерно 60-90 секунд для глубоких, далеких, больших землетрясений, таких как Землетрясение в Тохоку 2011 г.. Эффективность заблаговременного предупреждения зависит от точного обнаружения зубцов P и отклонения колебания грунта вызвано местной деятельностью (например, грузовиками или строительством). Раннее предупреждение о землетрясениях системы могут быть автоматизированы, чтобы обеспечить немедленные действия по обеспечению безопасности, такие как выдача предупреждений, остановка лифтов на ближайших этажах и отключение инженерных сетей.

Распространение

Скорость

В изотропный и однородных твердых тел, P-волна распространяется по прямой продольный; таким образом, частицы в твердом теле колеблются вдоль оси распространения (направления движения) волновой энергии. Скорость продольных волн в такой среде определяется выражением

${ displaystyle v_ {p} = { sqrt { frac {K + { frac {4} {3}} mu} { rho}}} = { sqrt { frac { lambda +2 mu} { rho}}}}$

куда K это объемный модуль (модуль несжимаемости), ${ displaystyle mu}$ это модуль сдвига (модуль жесткости, иногда обозначаемый как грамм а также называется вторым Параметр Ламе), ${ displaystyle rho}$ это плотность материала, через который распространяется волна, и ${ displaystyle lambda}$ это первый Параметр Ламе.

В типичных ситуациях в недрах Земли плотность ρ обычно меняется намного меньше, чем K или же μ, поэтому скорость в основном "контролируется" этими двумя параметрами.

В модули упругости Модуль P-волны, ${ displaystyle M}$, определяется так, что ${ Displaystyle М = К + 4 му / 3}$ и таким образом

${ displaystyle v_ {p} = { sqrt {M / rho}} }$

Типичные значения скорости продольных волн при землетрясениях находятся в диапазоне от 5 до 8 км / с. Точная скорость меняется в зависимости от области внутри Земли: от менее 6 км / с в земной коре до 13,5 км / с в нижней мантии и 11 км / с по внутреннему ядру.^[6]

Геолог Фрэнсис Берч обнаружил связь между скоростью продольных волн и плотностью материала, в котором распространяются волны:

${ displaystyle V_ {p} = a ({ bar {M}}) + b rho}$

который позже стал известен как Закон березы.

Смотрите также

• Раннее предупреждение о землетрясениях (Япония)
• Волны ягненка
• Волна любви
• S волна
• Поверхностная волна

Рекомендации

• «Фото-глоссарий землетрясений». Геологическая служба США ". Архивировано из оригинал 27 февраля 2009 г.. Получено 8 марта, 2009.

внешняя ссылка

• Анимация зубца P
• Калькулятор скорости продольной волны
• Каталог Purdue анимированных иллюстраций сейсмических волн
• Анимация Джеффри С. Баркера, иллюстрирующая простые концепции распространения волн.
• Байесовские сети для классификации магнитуды землетрясений в системе раннего предупреждения