• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fala sejsmiczna

    Przeczytaj także...
    Stałe Lamégo (λ i μ) – stałe materiałowe materiału izotropowego wprowadzone przez Gabriela Lamé. Stałe te zostały wprowadzone ponieważ upraszczają zapis prawa Hooke’a dla materiałów izotropowych. Jednostką obu stałych jest paskal.Trzęsienie ziemi – gwałtowne rozładowanie naprężeń nagromadzonych w skorupie ziemskiej, w wyniku przejściowego zablokowania ruchu warstw skalnych poruszających się wzdłuż linii uskoku. Uwalniająca się przy tym energia w około 20-30% rozchodzi się w postaci fal sejsmicznych, z których część dociera na powierzchnię Ziemi w postaci niszczących fal powierzchniowych.
    Astenosfera (warstwa Gutenberga) – warstwa płaszcza ziemskiego, położona na głębokości od 100 do 400 km pod powierzchnią Ziemi tuż pod litosferą.
    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.

    Fala stojąca – fala, której grzbiety i doliny nie przemieszczają się. Fala stojąca powstaje na skutek interferencji dwóch takich samych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Zwykle efekt ten powstaje np. poprzez nałożenie na falę biegnącą fali odbitej.Górnictwo (kopalnictwo) – dziedzina przemysłu obejmująca ogół działalności zmierzającej do wydobycia kopaliny i jej przygotowania w procesie wzbogacania (obniżania zawartości zanieczyszczeń) do zastosowania w różnych dziedzinach przemysłu (wydobywanie surowców mineralnych lub organicznych, np. torfu, w kopalniach) bądź bezpośredniego wykorzystania w życiu codziennym.

    Prędkość fal sejsmicznych zależy od typu fal, gęstości ośrodka i jego współczynników sprężystości, które z kolei zależą od temperatury i ciśnienia. W warunkach normalnych prędkość fal podłużnych (P) w suchym piasku wynosi 400-1200 m/s, w dolomitach 3500-6500 m/s, granitach 4500-6000 m/s, w bazaltach 5000-6000 m/s, w wodzie 1450-1500 m/s, i w lodzie 3400-3800 m/s. W głębi Ziemi prędkość z reguły rośnie z uwagi na zwiększanie się współczynnika sprężystości ze wzrostem ciśnienia. Jednak na granicy z jądrem zewnętrznym prędkość fal P gwałtownie maleje z głębokością z uwagi na stopienie jądra. Jądro Ziemi, jako że jest płynne, nie przenosi fal poprzecznych.

    Skały – duże skupiska minerałów jednorodnych lub różnorodnych. Ze względu na sposób powstania wyróżnia się skały magmowe, osadowe i metamorficzne.Fala podłużna – fala, w której drgania odbywają się w kierunku zgodnym z kierunkiem jej rozchodzenia się. Przykładem fali podłużnej jest fala dźwiękowa.

    Charakterystyka[]

    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=((λ + 2μ)/d) gdzie λ i μ oznaczają stałe sprężystości Lamégo, a d gęstość, czyli masę właściwą. 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=(μ/d)..
  • 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. W ośrodku uwarstwionym prędkość fal Rayleigha zależy od ich długości (patrz dyspersja fali).
  • fale Love'a - powierzchniowa fala poprzeczna o polaryzacji poziomej, ruch cząstek to drgania poziome, prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fal. Fale te 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). Powstają przy silnych trzęsieniach ziemi, gdy fale powierzchniowe obiegną Ziemię i interferują ze sobą, dając falę stojącą. Interferencja fal Rayleigha daje tzw. drgania sferoidalne, zaś interferencja fal Love'a daje drgania toroidalne. Okres podstawowego drgania sferoidalnego 0S2 wynosi ok. 54 minut, drgania 0S3 ok. 36 minut. Okres podstawowego drgania toroidalnego 0T2 wynosi ok. 44 minut .
  • 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.
    Ziemia (łac. Terra) − trzecia, licząc od Słońca, a piąta co do wielkości planeta Układu Słonecznego. Pod względem średnicy, masy i gęstości jest to największa planeta skalista Układu Słonecznego.Cień sejsmiczny - obszar Ziemi znajdujący się w dużej odległości od epicentrum trzęsienia ziemi, w którym nie rejestruje się niektórych rodzajów fal sejsmicznych. Jest to efekt istnienia płynnego jądra zewnętrznego Ziemi, które pochłania (tłumi) fale poprzeczne (S) i ugina fale podłużne (P).



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Fala Rayleigha – płaska fala mechaniczna należąca do rodziny fal sejsmicznych oraz akustycznych fal powierzchniowych. Jest to zaburzenie propagujące się wzdłuż powierzchni sprężystej charakteryzujące się szybkim, zależnym od długości fali, zanikaniem amplitudy w głąb podłoża oraz eliptyczną polaryzacją. Ruch falowy obejmuje więc tylko cienką warstwę przypowierzchniową podłoża i na głębokości rzędu długości fali praktycznie całkowicie zanika (stąd miano - fala powierzchniowa). O ile wewnątrz ciała sprężystego mogą się propagować dwa rodzaje fal tj. poprzeczne i podłużne to na powierzchni ulegają one złożeniu i propagują się wspólnie jako fala Rayleigha. Złożenie drgań podłużnych i poprzecznych powoduje, że punkt drgający zatacza trajektorie opisane krzywymi Lissajous. Stąd też punkt na powierzchni, przez który przechodzi fala Rayleigha, zatacza trajektorie eliptyczne (w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara).
    Fala poprzeczna jest to fala, w której kierunek drgań cząstek ośrodka jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali.
    Płyn – każda substancja, która może płynąć, tj. charakteryzuje się wielką łatwością zmieniania wzajemnego położenia poszczególnych elementów nawet dla niewielkich sił, w przeciwieństwie do ciał stałych, które przy niewielkich siłach wykazują proporcjonalność odkształcenia do naprężeń. W wyniku czego płyn może swobodnie przemieszczać się (przepływać).
    Fala akustyczna – rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości (i ciśnienia) w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka. Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia.

    Reklama