גלים סיסמית' הם גלי האנרגיה שמאגדים דרך הפנים של כדור הארץ ומחוצה לו כאשר רעידת אדמה, התפרצות געשית, או אפילו פיצוץ גדול מתרחש. על ידי לימוד איך הגלים האלה נוסעים, מדענים מקבלים תובנות קריטיות לתוך השכבות הפנימיות הנסתרות של כדור הארץ - הקרום, המנטרול, הליבה - כמו גם המנגנונים המניעים רעידות אדמה וצונאמינים.

מה הם גלים סיסמיים? A Physics Review

גלים סיסמית'ים הם גלים מכניים הדורשים מדיום (סלע, אדמה או מים) לנסוע.הם נוצרים כאשר אנרגיית זנים מאוחסנים בכבד כדור הארץ היא לפתע שוחררה – באופן זמני לאורך קו פגם.האנרגיה קורנת החוצה בכל הכיוונים מההתמקדות של רעידת האדמה (המרכז) המהירות והנתיב של הגלים האלה תלויים בצפיפות ובגמישות של החומרים שהם עוברים דרך הבנה, אפילו כדי לקבוע את גודל כדור הארץ, אפילו לארחיקומם.

גלי סיסמית מחולקים באופן רחב לשתי קטגוריות: גלים:0bodyגליים (FLT:1), אשר נעים דרך הפנים של כדור הארץ, ו-FLT:2surface גלישת FLT 3:, אשר נוסעים לאורך השכבה החיצונית.

גלי גוף: אותות הפנים המהירים

גלי גוף הם הראשונים להגיע לתחנה סיסמית כי הם עוברים דרך הפנים של כדור הארץ, בדרך כלל מהר יותר מאשר גלי פני השטח. ישנם שני סוגים: FLT:0;0; p) גלימה 1 ו- (FLT:2IIary) גלים 3FLT 3:0.

גלים ראשוניים (P): קומפרסציונלי ומהיר

גלי P הם גלי דחיסה (מקומיים) גלים - החלקיקים בזווית בינונית לכיוון של מסע גל.חשבו על גלי קול או שטיפת קישורים ומשך. p גלי יכול לנסוע דרך מוצקים, גילויים וגזים, ולכן הם הראשונים להיות מזוהה על סיטוגרף.

גלים (S): Shear and Slower

גלי S הם גלים (transverse) גלים - חלקיקים oscillate perpendicular של נסיעות.דמיין חבל למעלה ולמטה; האנרגיה נעה קדימה בעוד החבל נע אנכית. S-waves לנסוע בערך 60% איטי יותר מאשר גלי P-waves ויכול רק לעבור דרך מוצקים כי נוזלים וגזים חסרים את הכוח העצום לתמוך בהם.

גלים: איטי, דמינג, ו Destructive

כאשר גלי גוף מגיעים אל פני האדמה, חלק מהאנרגיה שלהם מומרת לגלי פני השטח, אשר נוסעים לאורך הקרום.גלי פני השטח לנוע לאט יותר מאשר גלי גוף, אך יש להם יותר מגרעות ומשך זמן ארוך יותר, מה שהופך אותם הגורם העיקרי של נזק רעידת האדמה.

גלי אהבה

גלי אהבה הם גלי הרדאר המקוטבים אופקיים המוגבלים אל פני השטח.הם נעים בצד הקרקע של המטוס האופקי לחדור לכיוון של התגרות.תנועת ההצתה הזו עלולה לפגוע באופן חמור בקרנות בנייה. גלי אהבה מהירים יותר מגלי ריילי אבל איטי יותר מאשר גלי S-wave.הם דורשים שכבת נחיתות נמוכה על פני השטח כדי להתקיים; מהירותם עם עומק עד שהם מגיעים לחומרים גבוהים יותר.

Rayleigh Waves

גלי ריילי יש גם תנועה חלקיקים אנכית ואופקית, יצירת תנועה elliptical מתגלגלת דומה גלי האוקיינוס.הם נוסעים מעט לאט יותר מאשר גלי אהבה והם אחראים לתחושה המתגלגלת חזקה שאנשים מרגישים במהלך רעידת אדמה. גלי ריילי הם מעוכבים על פני השטח, עם האמרה שלהם ירידה אקספוננציאלית עם עומק.הם גורמים נזק נרחב לבניינים, כבישים, גשרים, במיוחד כאשר הגל מתאים לתדירות הטבעית של מבנים (reson).

המונחים: Speed, Refraction and Reflection

כגלים סיסמית עוברים דרך כדור הארץ, הם נתקלים בגבולות בין סוגי סלעים שונים ושכבות.בממשקים אלה, גלים עוברים FLT:0refractionFLT:1 (בסביבות) ו-FLT:2resetFLT 3 (החזרת גב) התנהגות זו באה בעקבות חוק Snell, בדומה לאור העובר דרך זכוכית.

לדוגמה, גלי P להאט את הליבה החיצונית (השקיה) ולהגדיל את הליבה הפנימית (סולם) גלי S-wave נעלמים לחלוטין בליבת החיצונית, מתן עדות ישירה למצב הנוזל שלה.ה-FLT:0shadow Zone FigigrFLT:1 - אזור בין 10 ° ל-142 מאבן אדמה שבה לא נרשמות ישירות P-waves או S-waves – תוצאה ישירה של השתקפות ישירה של גבול ליבה.

סיאולוגיה מודרנית משתמשת במערך של תחנות למדידת זמני ההגעה וגל amplitudes. על ידי ניתוח עקומות זמן נסיעה, מדענים יכולים להצביע על האפיקנטק והעומק של רעידת אדמה עם דיוק יוצא דופן.הבדל הזמן בין הגעתם של גלי P ו-S גלימות נותן את המרחק ל-Ephacenter; שילוב נתונים מ-3 תחנות או יותר מקטנות את המיקום.

גלים סיסמית'ים והמבנה הפנימי של כדור הארץ

המחקר של גלים סיסמיים הוא הכלי החזק ביותר לחשיפת הרכב השכבד של הפלנטה שלנו, מבלי למקדח מעל 12 ק"מ (החול העמוק ביותר, קולה סופר עמוק בורוב), אנו מסתמכים לחלוטין על נתונים של גל סיסמי כדי להבין את הפנים של כדור הארץ.

The Crust

הקרום של כדור הארץ הוא השכבה החיצונית ביותר, משתנה עובי מ -5 ק"מ מתחת לאוקיינוסים - 70 ק"מ מתחת ליבשות. p-wave velocities בטווח הקרום בין 2 ק"מ / קילומטרים במשקעים ל 7 ק"מ / סלעים גבישיים.The Mohorovičićity (Moho) הוא הגבול בין הקרום ו-Manle, שבו מהירות גל סיסמיך פתאומית.

The Mantle

המנטה משתרעת מן המוו לעומק של כ-2,900 ק"מ, זה בעיקר מוצק אבל מסוגל להאט את הצטברות הזמן הגיאולוגי. מהירויות P-wave עולה מ 8 ק"מ עד 13 ק"מ / סנט בבסיס.המניטל מחולק אל המנטה העליונה (כולל את האטמוספירה, אזור נמוך-מפרק ל- 13 ק"מ) ו- פיזור של נפיחות של כדור הארץ - 3 ק"מ- נפיחות - כדי לדמויות.

הליבה

הליבה מורכבת הליבה החיצונית נוזלית (מעמיק 2,900-5,150 ק"מ) וגרעין פנימי מוצק (מעמיק 5,150-6,371 ק"מ) P-waves להאט את הליבה החיצונית (עד 8 ק"מ /s) ומהירות הליבה הפנימית (ל- 11 ק"מ / s) לא יכול לנסוע דרך הליבה החיצונית, מאשר את הליבה הפנימית הוא האמין כי הוא מורכב בעיקר מתקופות של אור אדום, 000, עשוי לסובבים, בעיקר על פני כדור הארץ במהירות גבוהה יותר מאשר על פני כדור הארץ.

כיצד סיסטוגרף מתעד את הגלים הסיסמיתים

סיסטוגרף הוא כלי שמזהה ותיעוד תנועה קרקעית.מגובה מודרני רגיש מאוד ויכול לזהות תנועות קטנות כמו כמה ננומטרים. הם מודדים שלושה מרכיבים: אנכי, צפון-דרום-דרום-מערב-מערב-מערב-מערב-המערב-התרדמת המתקבלת מראה הגעת גל כספיקים.הספייקים הקטנים הראשונים הם גלי P; גדולים יותר, מאוחר יותר הם גלימות- ⁇ ; וקבועים גדולים יותר, ודרכם, ודרכם, ודרכם, הם, הם, ודרכם, הם, ודרכם, הם, הם, ומעטים, ודרכם, הם, הם, הם, הם, הם, הם, והופכים את גודלומים גדולים יותר, ודרכם, ודרכם, בין הגלים, ודרכם, ודרכם, בין הגלים, ודרכם, ודרכם, ודרכם, ודרכם, בין הגלים, בין הגלים, בין הגלים, וכוכבי הלכת הארוך ביותר, בין הגלים, בין הגלים, לבין פני השטח הארוך ביותר, וכוכבי הלכת הארוך ביותר, בין הגלים, לבין פני השטח הארוך ביותר, וכוכבי הלכת הארוך ביותר, בין הגלים, לבין פני השטח הארוך ביותר

ה-FLT:0 ,Richterib scaleFLT:1 (כיום הוחלף במידה רבה בסולם הרגע) מודד את האמפליטי של גלים סיסמיים.הגודל של הרגע מהווה את שטח השבר והחלקה, ומספק מדידה מדויקת יותר עבור רעידות אדמה גדולות.שני המאזניים הם דינמיים: עלייה של 1 תואמת בערך 10 פעמים גל גדול יותר של אמפליט ו-31.6 פעמים יותר אנרגיה.

יישום מעשי: מאזהרת מוקדם לרעידת נפט

מעבר לגילוי רעידת האדמה, לגלי סיסמית יש יישומים מעשיים רבים:

  • (FLT:0) מערכות התראה מוקדמות של כדור הארץ: FLT:1 רשתות של חיישנים לזהות P-waves (ארוחת בוקר) ובאופן אוטומטי מסמנים לפני שגלי S-GPS ומשטח מזיקים יותר מגיעים, נותן שניות לעשרות שניות של אזהרה.מערכת JMA של יפן ו- USGS ShakeAlert הם דוגמאות בולטות.FLT:2 קרא עוד על USGS ShakeAlert3:
  • (ב) [ה]:0 [הדמיית] של שמן וגז: ⁇ 1] מקורות סיסמיים מבוקרים (משאיות של המוח או כלי אוויר) מייצרים גלים המשקפים את שכבת הסלע התת-קרקעית.
  • (FLT:0) ניטור מבחן נקלאר: FLT:1hav (הארגון הכולל של הסכם הגרעין-טסי-בטן (CTBTO) משתמש ברשת גלובלית של תחנות סיסמיות כדי לזהות פיצוצים גרעיניים תת-קרקעיים.הסימן האופייני לפיצוץ (עשירים בגלי P ⁇ גבוה, מעט ל-S-waves) מ רעידת אדמה.
  • (FLT:0) פשיזם פילנטארי: 1 מכלים שהונחו על הירח (משימות אפולו) ומאדים (אינטרט ארצ'ר) הקליטו "מארסקוויקס" ו"מונופי", וחשפו את המבנה הפנימי של גופים שמימיים אחרים.
  • (FLT:0) ניטור ואולקנו: 1FLT:1, חטיפות סיסמית ושינויים בתדרי גל יכולים להצביע על תנועת מאגמה, לעזור להתפרצויות חיזוי.

התנהגות גלים: אטנטונציה, אכזבה, ו Anisotropy

שלוש תופעות גל חשובות משפיעות על אותות סיסמית:

  • (FLT:0)Attenuation: 1 כמו גלים נוסעים, האנרגיה שלהם מתפזרת בשל התפשטות גיאומטרית (אנרגיה מתפשטת על פני שטח גדול יותר) וקליטה (התחממות טריטוריאלית) גלים גבוהים יותר מגלי קידוד גבוה יותר מהר מאשר גלים נמוכים, כך רעידות אדמה מרוחקות מופיעות כמו איטיות, רכות.
  • (FLT:0)Dispersion: FLT:1 גלי משטח הם פיזור - תדרים אחרים לנסוע במהירויות שונות.זו הסיבה ש-Sismogram מראה רכבת של גלי פני השטח התפשטה לאורך זמן.
  • (FLT:0) Anisotropy:FLT:1 באזורים מסוימים, מהירויות גל סיסמי תלוי בכיוון של ההתפשטות.זה קורה כאשר מינרלים כמו אוליפן מתואמים על ידי זרימת מנטלי.

רעידת אדמה נגד מגניטד: התפקיד של גלים סיסמית

חשוב להבחין בין גודל (שחרור אנרגיה, נמדד מדגימות גל) לבין אינטנסיביות (שהתעוררות במיקום, נמדד על ידי קנה מידה משתנה של מרדווי אינטנסינסיות) מאפיינים גל סיסמית' קובעים ישירות אינטנסיביות: רעידת אדמה רדודה, גבוהה-מכירה עם אדמה רופפת יכול לייצר נזק אינטנסיבי, ממושך אפילו רחוק ממרכז; התופעה של LTF:0oilsuresuresuresures, אשר הופך את רעידת האדמה הנטורית של כוח מעצמה מ-Fi-F-FD-F-Fsy-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-Freca-to-Freca-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to

הבדלים מרכזיים בין P, S, אהבה, ריילי גלס: שולחן סיכום

Wave Type Particle Motion Medium Relative Speed Damage Potential
P-wave Compressional (parallel) Solids, liquids, gases Fastest Low
S-wave Shear (perpendicular) Solids only ~60% of P-wave Moderate–high
Love wave Horizontal shear Surface (solid) ~90% of S-wave Very high
Rayleigh wave Elliptical (vertical + horizontal) Surface (solid) ~80% of S-wave Very high

מחקרים אחרונים בSismic Wave Research

ארכיאולוגיה מודרנית משתמשת במערךים צפופים של חיישנים ולמידה של מכונות כדי לזהות ולסווג אירועים סיסמיים יותר במדויק.לדוגמה, מודל הזיכיקן הלאומי של USGS משלב אלפי רעידות אדמה מדומים כדי לחזות את ההסתברות לנענע הקרקעית הקרקע.

אלגוריתמים למידה עמוקה בוחרים כעת באופן אוטומטי את הגעת P- ו-S-wave עם דיוק גבוה, והם יכולים לזהות רעידות אדמה זעירות בעלות נמוכה שפספסו בעבר.ההתקדמות הזו משפרת את תחזית רעידת האדמה ואת יכולות האזהרה המוקדמות.

מסקנה: החשיבות של גלים סיסמית

גלים סיסמית'ים הם המחקר היעיל ביותר של פנים כדור הארץ.מהלם החד של גלי P ועד להרס מתגלגל של גל ריילי, כל סוג של גל נושא מידע על המבנה של כדור הארץ ומקור רעידת האדמה.הבנת הפיזיקה שלהם לא רק עוזרת להפחית את הסיכונים של רעידות אדמה - באמצעות מערכות התראה מוקדמת וקודים בנייה - אלא גם מגלה את התהליכים העמוקים המעצבים את העולם שלנו כמטמתקטיקה וטכניקות ניתוח קיסריות, אשר ימשיכו לשפר את הסמוכות של כדור הארץ, רק כדי לשפר את המולקולות, רק כדי לשפר את המולקולות של , ולפתח את המולקולות של נטיות של אידיאולוגיות, וטכנולוגיות השדה הנסתרות, ולפתח את המולקולות של אידיאולוגיות שלנו, רק כדי לשפר את המראות את המראות את המראות את המראות את הפילוסופיות של אידיאולוגיות, רק על פני האדמה, רק כדי לשפר את המולקולות של אידיאולוגיות שלנו, וטכנולוגיות של אידיאולוגיות, רק כדי לשפר את המולקולות של אידיאולוגיות של מערכות המולקולות של אידיאולוגיות של מערכות המולקולות של אידיאולוגיות, רק כדי לשפר את המראות את המראות את המראות את המראות את המולקולות של אידיאולוגיות של כדור הארץ, רק כדי לשפר את המולקולות של