موجة زلزالية
| جزء من سلسلة عن |
| الجيوفيزياء |
|---|
 |
| جزء من سلسلة مقالات عن الزلازل |
|---|
| الأنواع |
|
هزة سابقة • هزة تابعة • الدفع الأعمى مزدوج • بين الصفائح • داخل الصفيحة الدفع الهائل • مثارة عن بعد • بطيء تحت الماء • قص فائق تسونامي • Earthquake swarm |
| الأسباب |
| حركة الفوالق • نشاط بركاني • Induced seismicity |
| الخصائص |
|
مركز الزلزال • بؤرة الزلزال • منطقة الظل موجة سيزمية • الموجة پي • الموجة إس |
| القياس |
|
مقاييس زلزالية • السيزموگراف مقياس مدة الزلزال |
| التنبؤ |
|
اللجنة المنسقة لتوقع الزلازل حساس بالزلازل |
| أخرى |
|
فصم موجة القص • معادلة أدمز-وليامسون مناطق فلين-إنگدال • هندسة الزلزال Seismite • علم الزلازل |
الموجات الزلزالية أو الموجات السيزمية Seismic waves، هي موجات طاقة تنقل خلال الأرض، وينتج عنها زلزال، انفجار، أو بركان مولداً طاقة صوتية منخفضة التردد. يوجد مصادر طبيعية وبشرية أخرى يمكن تولد موجات منخفضة السعة عادة ما يطلق عليها الاهتزازات المحيطية. تُدرس الموجات الزلزالية بواسطة علماء الزلازل. يمكن تسجيل مجالات الموجات الزلزالية عن طريق السيزمومتر، هيدروفون (في المياه)، أو مقياس التسارع.
The propagation velocity of a seismic wave depends on density and elasticity of the medium as well as the type of wave. Velocity tends to increase with depth through Earth's crust and mantle, but drops sharply going from the mantle to Earth's outer core.[2]
Earthquakes create distinct types of waves with different velocities. When recorded by a seismic observatory, their different travel times help scientists locate the quake's hypocenter. In geophysics, the refraction or reflection of seismic waves is used for research into Earth's internal structure. Scientists sometimes generate and measure vibrations to investigate shallow, subsurface structure.
التعريف
ساعدت الدراسات الجيوفيزيائية العلماء على معرفة طبيعة باطن الأرض، وذلك في ضوء المشاهدات والاستنتاجات المستمدة من تأثير الزلازل والموجات الزلازالية. وتعتبر التسجيلات الزلزالية هي الطريقة الرئيسية والأكثر شيوعا للكشف عن التركيب الداخلي للأرض، حيث يتم إجراء تفجيرات (زلازل صناعية) تسبب حدوث اهتزازات للصخور. وتنتقل هذه الاهتزازات، خلال الصخور المختلفة على شكل موجات تعرف بالموجات الزلزالية. وتختلف هذه الموجات في سرعتها وأطوالها وأشكالها حسب الوسط الذي تخترقه، ويؤدي تباين سرعتها إلى أن بعضها يسبق بعضها الآخر.
أنواع الموجات الزلزالية
تسجل الموجات الزلزالية على جهاز السيزموجراف بترتيب وصولها نفسه، وهي تظهر على الجهاز على هيئة خط متعرج.
موجات الجسم
الموجات الأولية
الموجة الأولية ويرمز لها بالرمز (P) وهي أسرع الموجات وأولها وصولا إلى جهاز السيزموجراف وهي موجات تضاغطية ( دفع وجذب) سريعة الانتشار ةتنتقل خلال المواد الصلبة والسائلة ةتؤدي إلى ذبذبة الوسط الذي تخترقه في اتجاه سيرها نفسه وتتراوح سرعتها بين 5.5 و13.8 كيلومترا في الثانية وتزداد سرعتها كلما زاد العمق في باطن الأرض.
الموجات الثانوية
الموجة الثانوية ويرمز لها بالرمز (S) وهي موجات اهتزازية سريعة، ولكنها أقل سرعة من الموجات الأولية لذلك فهي تصل إلى جهاز السيزموجراف بعدها مباشرة، والموجات الثانوية موجات مستعرضة وتنتقل فقط خلال المواد الصلبة، ويكون اهتزاز جزيئات الوسط عموديا على اتجاه انتشار الموجة وتتراوح سرعتها بين 3.2 و 7.4 كيلومترات في الثانية وتزداد سرعتها كلما تعمقت في باطن الأرض، ولكنها تنكسر عند اختراقها لنواة أو لب الأرض بسبب اختلاف تركيبها.
الموجات السطحية
Seismic surface waves travel along the Earth's surface. They can be classified as a form of mechanical surface wave. Surface waves diminish in amplitude as they get farther from the surface and propagate more slowly than seismic body waves (P and S). Surface waves from very large earthquakes can have globally observable amplitude of several centimeters.[3]
موجات ريلي
Rayleigh waves, also called ground roll, are surface waves that propagate with motions that are similar to those of waves on the surface of water (note, however, that the associated seismic particle motion at shallow depths is typically retrograde, and that the restoring force in Rayleigh and in other seismic waves is elastic, not gravitational as for water waves). The existence of these waves was predicted by John William Strutt, Lord Rayleigh, in 1885.[4] They are slower than body waves, e.g., at roughly 90% of the velocity of S waves for typical homogeneous elastic media. In a layered medium (e.g., the crust and upper mantle) the velocity of the Rayleigh waves depends on their frequency and wavelength. See also Lamb waves.
موجات لڤ
في المرونة الخطية، موجة لڤ (بالإنجليزية: Love waves)، هي موجة قصية مستقطبة وهي أسرع من موجة ريليه، تم تسميتها بهذا الاسم نسبةً إلى أگوستوس إدوارد لڤ، a British mathematician who created a mathematical model of the waves in 1911.[5] They usually travel slightly faster than Rayleigh waves, about 90% of the S wave velocity.
موجات ستونلي
A Stoneley wave is a type of boundary wave (or interface wave) that propagates along a solid-fluid boundary or, under specific conditions, also along a solid-solid boundary. Amplitudes of Stoneley waves have their maximum values at the boundary between the two contacting media and decay exponentially away from the contact. These waves can also be generated along the walls of a fluid-filled borehole, being an important source of coherent noise in vertical seismic profiles (VSP) and making up the low frequency component of the source in sonic logging.[6] The equation for Stoneley waves was first given by Dr. Robert Stoneley (1894–1976), emeritus professor of seismology, Cambridge.[7][8]
Normal modes
Free oscillations of the Earth are standing waves, the result of interference between two surface waves traveling in opposite directions. Interference of Rayleigh waves results in spheroidal oscillation S while interference of Love waves gives toroidal oscillation T. The modes of oscillations are specified by three numbers, e.g., nSlm, where l is the angular order number (or spherical harmonic degree, see Spherical harmonics for more details). The number m is the azimuthal order number. It may take on 2l+1 values from −l to +l. The number n is the radial order number. It means the wave with n zero crossings in radius. For spherically symmetric Earth the period for given n and l does not depend on m.
Some examples of spheroidal oscillations are the "breathing" mode 0S0, which involves an expansion and contraction of the whole Earth, and has a period of about 20 minutes; and the "rugby" mode 0S2, which involves expansions along two alternating directions, and has a period of about 54 minutes. The mode 0S1 does not exist because it would require a change in the center of gravity, which would require an external force.[9]
Of the fundamental toroidal modes, 0T1 represents changes in Earth's rotation rate; although this occurs, it is much too slow to be useful in seismology. The mode 0T2 describes a twisting of the northern and southern hemispheres relative to each other; it has a period of about 44 minutes.[9]
The first observations of free oscillations of the Earth were done during the great 1960 earthquake in Chile. Presently the periods of thousands of modes have been observed. These data are used for constraining large scale structures of the Earth's interior.
الموجات الأولية والثانوية في غلاف وبؤرة الأرض
الموجات الطولية
مقالة مفصلة: موجة طولية
وهي موجات بطيئة تبلغ سرعتها حوالي أربعة كيلومترات في الثانية، وتنتج من انعكاسات الموجات الزلزالية بعد اصطدامها بصخور القشرة الأرضية وهي تخترق الطبقات السطحية من الأرض، تأخذ في انتشارها خطال متموجا بين أسفل الطبقات وأعلاها وهذه الموجات هي المسؤولة عن معظم ما تسببه الزلازل من تدمير.
التدوين
| c | انعاكسات الموجة عن البؤرة الخارجية |
| d | موجة انعكست عن انقطاع في عمق d |
| g | موجة تنتقل فقط في القشرة |
| i | موجة تنعكس عن البؤرة الداخلية |
| I | موجة أولية في البؤرة الداخلية |
| h | موجة انعكست عن انقطاع في البؤورة الداخلية |
| J | موجة S في البؤرة الداخلية |
| K | موجة أولية في البؤرة الخارجية |
| L | a Love wave sometimes called LT-Wave (Both caps, while an Lt is different) |
| n | a wave that travels along the boundary between the crust and mantle |
| P | a P wave in the mantle |
| p | a P wave ascending to the surface from the focus |
| R | a Rayleigh wave |
| S | an S wave in the mantle |
| s | an S wave ascending to the surface from the focus |
| w | the wave reflects off the bottom of the ocean |
| No letter is used when the wave reflects off of the surface |
فائدة الموجات الأولية والثانوية في معرفة موقع حدث
انظر أيضاً
المصادر
- ^ G. R. Helffrich & B. J. Wood (2002). "The Earth's mantle" (PDF). Nature. Macmillan Magazines. 412 (2 August): 501–7. doi:10.1038/35087500. PMID 11484043. S2CID 4304379. Archived (PDF) from the original on 24 August 2016.
- ^ Shearer 2009, Introduction
- ^ Sammis, C.G.; Henyey, T.L. (1987). Geophysics Field Measurements. Academic Press. p. 12. ISBN 978-0-08-086012-1.
- ^ Rayleigh, Lord (1885). "On waves propagated along the plane surface of an elastic solid". Proceedings of the London Mathematical Society. 17: 4–11.
- ^ Love, A.E.H. (1911). Some problems of geodynamics; …. London, England: Cambridge University Press. pp. 144–178.
- ^ "Schlumberger Oilfield Glossary. Stoneley wave". Archived from the original on 2012-02-07. Retrieved 2012-03-07.
- ^ Stoneley, R. (October 1, 1924). "Elastic waves at the surface of separation of two solids". Proceedings of the Royal Society of London A. 106 (738): 416–428. Bibcode:1924RSPSA.106..416S. doi:10.1098/rspa.1924.0079.
- ^ Robert Stoneley, 1929 – 2008.. Obituary of his son with reference to discovery of Stoneley waves.
- ^ أ ب خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛ لا نص تم توفيره للمراجع المسماةShearer2009ch8