מדע הגלים הסיסמית'ים וכיצד הם נוסעים דרך שכבות כדור הארץ

הבנת היסודות של הדור הגל הסיסמית

גלים סיסמית'ים מתחילים כרטטים מכניים שמקרינה החוצה משחרור פתאומי של אנרגיה בתוך כדור הארץ. המקור המוכר ביותר הוא רעידת אדמה, שבו הלחץ המצטבר לאורך קו פגם מתגבר על התנגדות חיכוך, מה שגורם סלעים לקרע ולחלק.עקירה מהירה זו הופכת אנרגיה גמישה לזן אל תוך אנרגיה קינטית שמפיץ בכל הכיוונים מהמרכז, נקודת השבר הראשוני מתחת לפני השטח.

מעבר לרעידות אדמה, גלים סיסמיים יכולים להיווצר על ידי התפרצויות געשיות, מפולות אדמה, פיצוצים (גם מכוונים ומקריות), ואפילו סערות האוקיינוסיות המייצרות מיקרו-סלאיזם. פעילויות אנושיות כגון פיצוץ כרייה, עבודת בנייה, ותנועת רכב גם לייצר גלים חלשים יותר, גבוהים יותר, הבנה של מגוון רחב של מקורות מסייע לסימולוגים להבחין בין אירועים טבעיים של אנתרופולוגים ממשימה אנדרוגנית, אותות קריטיים למעקב אחר סיכונים והערכה.

האנרגיה המשוחררת במהלך רעידת אדמה או פיצוץ מתפשטת דרך כדור הארץ כ-2 קטגוריות רחבות של רכבות גל: גלי גוף, אשר עוברים דרך הפנים של כדור הארץ, גלי פני השטח, אשר נוסעים לאורך השכבות החיצוניות ביותר.כל קטגוריה כוללת סוגים שונים של גל שמתנהגים באופן שונה על בסיס המאפיינים הפיזיים של החומרים שהם נתקלים בהם.

גלי גוף: קומפרסציונלי ו Shear Motion

גלי גוף הם האותות הסיסמית המהירים ביותר והראשון להגיע לכל תחנת הקלטות.הם נוסעים דרך הפנים של כדור הארץ לאורך נתיבים שנקבעו על ידי צפיפות וגמישות של הסלעים והנוזלים שהם עוברים דרכם. ישנם שני סוגים עיקריים של גלי גוף, כל אחד מוגדר על ידי כיוון התנועה של חלקיקים ביחס לכיוון התפשטות הגל.

P-Waves (Primary or Compressional Waves)

גלי P הם גלים ארוכי טווח שבו חלקיקים נעים הלוך ושוב באותו כיוון הגל הוא נוסע, דומה גלי קול באוויר.זה שינוי דחיסה ו נדיר של חומר מאפשר P-waves לעבור דרך מוצקים, נוזלים, גזים.מהירות שלהם תלויה על המודולולים העיקריים (התנגדות לדחיסה) ודחיסות של המדיום, סלעים טיפוסיים, p גלי חום, ו 5 ק"מ לשנייה, אך הם יכולים לעלות על פני השטח התחתון של הסביבה השנייה של 5 ק"מ לשנייה.

מכיוון ש- P-waves נוסעים במהירות גבוהה, הם הגלים הראשונים שזוהו על ידי סיסמיאוגרפים לאחר רעידת אדמה.זמן ההגעה שלהם מספק את המגביל הראשוני לאיתור רעידת האדמה האפיק מרכזי.סיולוגים מנתחים את זמני ההגעה של P-wave מתחנות מרובות כדי לזרז את מיקום המקור.בנוסף, את האמפוליד ואת התוכן התדירות של P-waves לשאת מידע על גודל רעידת האדמה ואת תכונות הסלע דרך אשר הם נסעו.

S-Waves (שנייה או Shear Waves)

גלי S הם גלים transverse שבו תנועה חלקיקים הוא perpendicular לכיוון של התפשטות גל.זה תנועה כירינג דורש את החומר יש קשיחות, או כוח Shear. כי נוזלים כגון מים וסלע מלוטש חסר קשיחות, S-waves לא יכול לנסוע דרך נוזלים או גזים. זה נכס בסיסי הוא אחד הכלים החשובים ביותר עבור פיזור עמוק כדור הארץ כמו פנים, זה מגלה ישירות נוכחות של נוזל.

גלי S לנוע לאט יותר מאשר גלי P, בדרך כלל ב -60% עד 70% של מהירות P-wave באותו חומר.ב ⁇ כדור הארץ, מהירויות S-wave הם בדרך כלל בין 3 ל -4 ק"מ לשנייה.ההבדל בזמן בין הגעתו של P-waves ו-S-S-waves בתחנת סיסמיסטוגרף הוא פרמטר מפתח לחישוב המרחק לארמון השמש.

גלי S גם מציגים שני מרכיבים של קיטוב: גלים, שבו תנועת חלקיקים היא אופקית ו transverse לכיוון ההתפשטות, ו גלי SV, שבו תנועה חלקיקים הוא אנכי ובתוך המטוס של ההתפשטות. אלה קוטליזציה אינטראקציה שונה עם שכבה והם קריטיים עבור טכניקות הדמיה סיסמית מתקדמות.

גלי כדור הארץ: אנרגיה מודרך לאורך כדור הארץ

גלי פני השטח נוצרים כאשר גלי גוף אינטראקציה עם פני השטח החופשי של כדור הארץ.הם נוסעים לאט יותר מאשר גלי גוף אבל בדרך כלל יש יותר אדים גדולים ולגרום לרוב הרעל והנזק הנצפה במהלך רעידות אדמה. ישנם שני סוגים עיקריים של גלי פני השטח: גלי אהבה וגלי ריילי.

גלי אהבה

גלי אהבה הם גלי עשב מקוטבים אופקית אשר מונחים על ידי פני האדמה.הם קיימים רק כאשר שכבת בעלות נמוכה מעל שכבת שפע גבוהה יותר, מצב נפוץ קרום כדור הארץ. גלי אהבה לגרום תנועה מתפתלת אופקית במקביל אל פני השטח, אשר יכול להפעיל כוחות מאוחרים חזקים על מבנים ותשתיות.

Rayleigh Waves

גלי ריילי מייצרים חלקיק רטרוספקטיבה אלטי על פני השטח, המשלבים עקירה אנכית ואופקית לכיוון של התפשטות גל. תנועה זו אנלוגית לגלי האוקיינוס אבל מתרחשת בסלע מוצק.גלי ריילי הם איטיים ביותר של סוגי הגל הסיסמיים העיקריים, אך לעתים קרובות יש את ההגדלות הגדולות ביותר, במיוחד בתדרים בין 0.1 ל-1 מהרץ, אשר יכולים להתחדש עם נזק חמור ונזקים בשימוש חמור על פני רעידת אדמה.

גלי משטח הם פיזור, כלומר המהירות שלהם תלויה תדירות (או אורך גל) רכיבים גבוהים יותר לנסוע לאט יותר והם רגישים יותר למבנה רדודה, בעוד רכיבים קידוד נמוך יותר לנסוע מהר יותר ומדגימים שכבות עמוקות יותר.נכס זה מתפזר בטול פני השטח כדי למפות מבנה מהירות קרום ותחתון העליון.

כיצד גלים סיסמיים עוברים דרך שכבת כדור הארץ

המסע של גלים סיסמיים מן ההיפו מרכז לתחנת סיאוגרפיה מרוחקת הוא נתיב מורכב הנשלט על ידי עקרונות הפיזיקה של הגל.כפי גלים עוברים דרך חומרים של צפיפות משתנה, טמפרטורה, וקומפוזיציה, המהירות והכיוון שלהם משתנים באופן שיטתי.

מהירות גלים ונכסים חומריים

המהירות של גלי סיסמית נקבעת על ידי מודולולי אלסטית וצפיפות של החומר.עבור גלי P, מהירות נשלטת על ידי רוב Modulus ו Shear Modulus; עבור S-waves, רק את חומר ה- Shearulus ודחיסות. באופן כללי, גלי גל עולה עם עומק כמו הלחץ מעלה צפיפות ומודולולי, אבל מגמה זו היא הפרעה על ידי שלב הרכב ו- לדוגמה, בין מהירות האדם על ידי קפיצה שנייה ל- 8 ק"מ"מ"מ"מ- 1 ל- 1 ל- 8 ק"מ"מ"מ"מ"מ"מ"ר"ר"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ 1"מ 1"מ) באופן כללי, על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות על ידי מהירות 1"ר על

הטמפרטורה משפיעה גם על מהירות הגל.Hotter, חומרים פחות נוקשים להאט גלי סיסמית, בעוד קר יותר, חומרים נוקשים יותר להאיץ אותם.התלות טמפרטורה זו היא הבסיס לדלקת הסיסמית, אשר תמונות חם למעלה וסדקים קרים subducing במנטל.

סליחות והשתקפות ב-Boundaries

כאשר גל סיסמי נתקל גבול בין שכבות עם תכונות פיזיות שונות, חלק מהאנרגיה שלו משתקף בחזרה אל המדיום המקורי וחלק מועבר, או משוחזר, לתוך המדיום החדש.זווית של התחדשות בעקבות חוק Snell, בדיוק כמו אור דרך זכוכית.הברכה זו יוצרת נתיבי גל שבהם גלים מסוימים אינם מזוהים, ומספקים מגבלות עוצמתיות על מבנה עמוק של כדור הארץ.

הדוגמה הדרמטית ביותר היא אזור הצל של P-wave בין 10 ° ל-142 מאבן רעידת אדמה האפיק מרכזי.גלי סיאיזם שבדרך כלל יטוסו דרך הליבה החיצונית כפופים כל כך חזק עד שהם לא מגיעים אל פני השטח בטווח זה.הקיום של אזור הצללים הזה, בשילוב עם ההתבוננות כי גלי S-גלים נעדרים לחלוטין מ- 10 °, בתנאי ראיות מוקדמות כי הליבה הפנימית היא נזילה מאוחר יותר באמצעות גילויי של ה-180 מעלות.

נתיבי הגלים דרך הפנים של כדור הארץ

נתיבי הגל הסיסמית מעוקלים מכיוון שהמהירות בדרך כלל עולה עם עומק עקב לחץ גובר, מה שגורם לגלים להתפרק בהדרגה אל פני השטח.הצורה המדויקת של נתיב הרנטגן תלויה במהירות ⁇ .באזורים שבהם מהירות יורדת עם עומק, כגון במעבר הקרום-מנטל תחת הגדרות טקטוניות מסוימות, ניתן לטשטש גלים באופן מטה, יצירת טמפרטורות נמוכות באזור צלי זה.

זמן הנסיעה של גל לאורך נתיב נתון תלוי במבנה המהירות לאורך הנתיב הזה. סיאולוגים מציפים זמן נסיעה כי זמן ההגעה מציף מול מרחק אפינטרלי עבור כל סוג גל. עקומות אלה נגזרות מתצפיות אמפיריות ו חישובים תיאורטיים ומשמשים לאתר רעידות אדמה ומונעות מבנה זמן עולמי מודרני נסיעות, כגון מודל כדור הארץ טרום-מין (EM), לספק מהירות עבור קרומים, כי הם בשימוש על ידי מבנה עולמי.

שכבת כדור הארץ והתנהגות גלים סיסמית

המבנה הפנימי של כדור הארץ מחולק לשכבות קונצנטריות המבוססות על יצירות ונכסים מכניים.לכל שכבה יש מאפיינים סיסמיים ייחודיים שהתגלהו ומעודנים באמצעות ניתוח של הגעת גל סיסמית מ רעידות אדמה ופיצוצים.

The Crust

הקרום של כדור הארץ הוא מעטפת חיצונית ביותר מוצק, החל מ 5 ק"מ עבה מתחת האוקיינוסים עד 70 קילומטרים עבה מתחת רכסי הרים יבשתיים.זה מורכב בעיקר סלעים סילקויים כי הם פחות צפופים מאשר המנוקל הבסיסי. velocities הגל הסיסאני הקרום הם נמוך יחסית, עם מהירות גלי P מ 5 עד 7 ק"מ לשנייה.

הקרום מחולק עוד לסוגי האוקיינוס האטלנטי והיבשתי.קרום אוקיאני הוא דק, צפוף יותר, ועוד אחיד, המורכב בעיקר מ-Bsalt ו gabbro. crelser, יותר felsic, ו heterogeneous מאוד, עם מבנה מהירות מורכב המשקף את ההיסטוריה הטקטונית הארוכה שלו.Sismicהשתקפות ו- refractions משמשים למיפוי עובי, אזורי אשמה, ו-Semicsemiment for Risks for Investigationsives.

The Mantle

המנטה משתרעת מן המוו לעומק של כ-2,900 ק"מ וכוללת את עיקר נפח כדור הארץ ואת המסה.הוא מורכב מסלע אולטרה-מפיר, בעיקר peridotite, עם שלבים מינרלים בלחץ גבוה כגון אוליפן, ורדלייט, צלצולי, ובסופו של דבר perovskite ופוסט-perovskite בבסיסו.

המנטה אינו אחיד.ה המנטר העליון מכיל את האסתוספרה, אזור נמוך-עירון שבו התכה חלקית מקטין את מהירות הגל ומספק שכבת דה-קולינג עבור tectonics. מתחת ל- Asthenosphere, אזור המעבר בין 410 ו-660 ק"מ מכיל שינויים שלב שבו olivine משתנה לפולימורפים צפופים, מה שגורם חד במהירויות גבוהות יותר של אורטראוקומה של 2 ק"מ"מ, כולל חום, אך ורק 2 ק"מ, לעומת 2 ק"מ, לעומת 2660 ק"מ, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 חום-900 ק"מ, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, 000, 000, לעומת זאת, לעומת זאת, חום-900 ק"מפלקס חום-900 ק"מ, הוא יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, חום-900 ק"מפלקסים, לעומת זאת, הוא מכיל שינויים שלב של חום-900 ק"מפלקסים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, הוא גבוה יותר, לעומת זאת, 000 רחב יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, 000 חום-900 ק"מפלקס חום

The Outer Core

הליבה החיצונית היא שכבת נוזל המורכבת בעיקר ברזל ניקל עם כ -10% אלמנטים קלים יותר כגון sulfur, חמצן, סיליקון ופחמן. זה משתרע ממעמקי של כ 2,900 עד 5,150 ק"מ המדינה הנוזלית שלו אושר על ידי היעדר מוחלט של הגעת S-גל כי היה עובר דרכו דרך זה ואת הצורה המדויקת של אזור גלי P-wave.

הליבה הפנימית

הליבה הפנימית היא תחום מוצק עם רדיוס של כ 1,220 ק"מ, המורכב בעיקר ברזל ניקל בטמפרטורות מעל 5,000 מעלות צלזיוס אבל נשמר מוצק על ידי לחצים עצומים מעל 3.6 מיליון אטמות.זה התגלה בשנת 1936 על ידי Inge Lehmann דרך גילוי של כניסות חלש P גלי גל באזור הצללים שהיא מפרש כראוי כמו השתקפות של גבול פנימי מוצק.

יישומי הגל הסיסמית וההתמדה המודרנית

המחקר של גלים סיסמיים משתרע הרבה מעבר לגילוי רעידת האדמה.הסאולוגיה המודרנית מתייחסת לתאוריה של התפשטות גלים למגוון רחב של בעיות מדעיות ומעשיות, ממיפוי הפנים העמוקות ועד ניטור של הסכמי איסור ניסויים גרעיניים.

טומוגרפיה סיסמית

טומוגרפיה סיסמית' היא טכניקה חישובית המשתמשת מאות אלפי זמני נסיעה של גל סיסמיים כדי לבנות תמונות תלת-ממדיות של הפנים של כדור הארץ בדומה לסריקה CT ברפואה, הטכניקה מנצלת את העובדה כי גלים נעים באזורים שונים יש זמני הגעה שונים.על ידי מניעת זמני נסיעה אלה, סיאולוגים יכולים למפות אטימות תואמות כדי להכפים, מגברים, אשר עשויים להיות שורשים כימיים מוקדמים, ודמוקרטימים אחרים, אשר נמצאים תחת האוקיאנוס השקט, אשר יש, שני מודלים שונים, אשר כוללים את המשתנים, ודמוקרטימים שונים, ודמוקרטימים, ודמוקרטימים שונים, אשר נמצאים תחת המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, ודמוקרטימים אחרים, אשר כוללים את המשתנים, ודמוקרטימים שונים של כדור הארץ, ודמוקרטימים שונים, אשר כוללים את המשתנים, ודמוקרטימים שונים, אשר כוללים את המשתנים, ודמוקרטימים שונים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, ודמוקרטימים שונים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים את המשתנים, אשר כוללים

רעידת אדמה מוקדמת

הפיזיקה של הגל הסיסמית'ס מתחת לרעידת אדמה מוקדמת במערכות התראה מוקדמת.מערכות אלה מעדות את גלי ה- P-GPS המגיעים שניות לעשרות שניות לפני שגלי ה-S-GPS והמשטח ההרסניים. אלגוריתמים אוטומטיים מעריכים את מיקום רעידת האדמה ואת גודלם של נתוני P-wave, ואז משדרים התראות לאזורים מיושבים.מערכת יפן, אשר כבר מבצעית מאז 2007, מספקת אזהרות שאפשרו להאט, לפלס את התחנות, לעצור את האזורים הפעילו, כדי לסגור את האזורים הפעילים האחרים, לפני שמחוץ למקסיקו, ולסגור את האזורים הפעילים ביותר.

מחקר

תעשיית הנפט והגז משתמשת ב-Semc-source Seismology, ומייצרת גלים סיסמיים עם משאיות רטט או מטען נפץ והקלטה של הגלים המשתקפים עם מערךים של גיאופונים.ניתוח של זמני נסיעה השתקפות וגלודות מגלה את הגיאומטריה של שכבות תת-קרקעיות, ויכול לזהות מלכודות מבניות ותכונות אסטריגרפיים שעשויות להכיל פחמן.

מעקב ניסויים גרעיניים

ארגון האמנה הגרעינית-טסי-בטן כולל רשת גלובלית של תחנות סיאסמית שיכולות לזהות, לאתר ולפלות פיצוצים גרעיניים מתחת לאדמה מ רעידות אדמה טבעיות.יחסו של P-wave ל-S-wave amplitudes, עומק המקור, ונוכחותם של תבניות גל משטח אופייניות הן עיוותים מרכזיים. Explosions לייצר גדול יותר P-Gateds יחסית ל-S-Gates-D בהשוואה לרעידות אדמה, היא בעלת הבדלי חירום אוטומטיים.

הבנת התפשטות גלים סיסמית דרך שכבות כדור הארץ הייתה אחת הניסיונות המדעיים המוצלחים ביותר של המאה הקודמת.מגילוי הגבול הליבה-מנטל על ידי ריצ'רד Oldham בשנת 1906 ועד התמונות הדמוגרפיות המודרניות של זרמי מנטלי עמוק, המידע שנושאים גלי סיסמי ממשיך לחדד את הידע שלנו על מבנה ודינמיקה פלנטרית.

(ב) ראו את ה-FLT:0 (U.S. Geological Survey Erards ProgramcioFLT:1, the FLT:2 inrated Research Institutions for SeologycioFLT 3: and the FLT:4Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty OrganizationFevolveve:55