地震波的傳播

地震儀能記錄到振動信號,通過畫出這些信號的圖像,我們不但能記錄到不同地震波到達的時間,還可以測量出振幅,這些信息是人類了解地震發(fā)生物理過程的關(guān)鍵。

那么,P波和S波在地球介質(zhì)中傳播的過程是樣的呢?

首先,我們看看S波,它也常被成為剪切波,如果將波傳播的方向與介質(zhì)振動的畫出來,如下圖所示:

Seismic Wave Motion-S waves

當?shù)卣鸩〝y帶的能量經(jīng)過連續(xù)介質(zhì),每個質(zhì)點都會發(fā)生上下振動,這個振動恰好垂直與波的運動方向,這也是為什么叫做剪切波的原因啦。

需要注意的是,S波不能在液體或氣體中傳播,因為這兩種介質(zhì)不能發(fā)生發(fā)生剪切變形。從傳播速度上看,S波相比P波更慢,大約是其二分之一,所以在地震儀的記錄上,S波到達時間往往更晚。

利用這點,科學(xué)家們就可以通過P波和S波的到時差,估算出地震發(fā)生的位置。這就是地震定位的基本原理。

下面,我們看看P波的傳播過程,如下圖所示,P波又稱為壓縮波,可以在固體、液體和氣體中傳播,而且速度還很快。如果你大吼一聲,遠處的人聽到,其實就是聲波的能量被耳朵接收,聲波也是一種壓縮波,這個速度大約為300m/s。

Seismic Wave Motion-P waves

上面的P和S波統(tǒng)稱為體波,還有一大類叫面波,包括瑞利面波,Love面波等,面波速度相比體波更慢,一般沿地表傳播(所以這才叫面波嘛)。

另外,當P波和S波在地球介質(zhì)內(nèi)傳播的過程中,遇到界面還會發(fā)生發(fā)射和投射,可能使P波變?yōu)镾波,反之亦然,這種新產(chǎn)生的波叫做轉(zhuǎn)換波,根據(jù)人們的認識,可以繪制一個理論地球模型,就可以推算出一個地震發(fā)生后,在不同的位置會接收到什么樣的地震波信號(理論地震圖),從而指導(dǎo)地震觀測實踐。

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