Co je seismologie?
Seismologie je studium zemětřesení, jejich devastace, příčin a předpovědí. Dále vede k podrobnému studiu z hlediska struktury země a zobrazování. Protože je nemožné dívat se přímo do země. Nepřímá metoda se tedy používá k poznání planety Země a toho, co se děje hluboko uvnitř. V seismologii nesou seismické vlny množství informací, když dosáhnou zemského povrchu. Mechanické seismické vlny velmi závisí na médiu, kterým se pohybují. Tak lze extrahovat fyzikální vlastnosti média. In situ fyzikální vlastnosti jsou nesmírně důležité jako teplota a tlak vážně ovlivňuje tato nepřímá měření.
Kdo jsou seismologové?
Seismolog
Ti, kdo zkoumají seismologické studie související se zemětřesením, jsou „Seismolog“. Může to být spojeno s předpovědí zemětřesení, porozuměním zemské struktury pomocí seismogramu, nalezením zdroje zemětřesení (Epicentrum a Hypocentrum), vývojem modelů umělé Země z fyziky seismických vln, které budou co nejvíce napodobovat skutečnou Zemi. Zahrnuje také studium minulých zemětřesení s cílem porozumět mechanismu zemětřesení a systému včasného varování, pokud hrozí další zemětřesení.
Seismometr
Nástroj se používá k pozemním pohybům, jako jsou zemětřesení, sopečné erupce a výbuchy.
Proč dochází k zemětřesení?
Litosférická část Země je podložena astenosférou. Ashtenosféra se v geologickém časovém měřítku plazí, tj. Pohybuje se velmi pomalu, přestože je pevná (vnitřek Země je považován za elastickou pevnou látku, jak je patrné ze seismických vln). Litosférická deska, která na ní sedí, prochází na oplátku pohybem. Jelikož jsou hranice desky vzájemně zajištěny, pohybující se deska je neustále nutí k pohybu. Fáze je dosažena, když deska prochází pohybem a překonává tření proti sobě, čímž uvolňuje uložené napětí. Tento jev se nazývá zemětřesení. Energie se proto uvolňuje ve formě seismických vln a zaznamenává se na seismometrech.
Co jsou seismické vlny?
Jako zdroj energie působí zemětřesení nebo jakékoli vibrace, které se vyskytují na Zemi. Energie prochází celou zemí ve formě vln. Tyto mechanické vlny se nazývají seismické vlny. Chovají se odlišně v různých částech Země, a proto se považují za charakteristickou vlastnost média, kterým prochází. Kdykoli dojde k zemětřesení, vyzařuje vlny s periodou od jedné desetiny sekundy do několika minut. V tomto období (nebo frekvenci) se horniny chovají jako elastické pevné látky. Vzhledem k tomu, že elastické pevné látky umožňují různé vlny, je pozemní pohyb po události docela složitý.
Další způsob znázornění pohybu země je z hlediska normálních režimů. Po velkém zemětřesení zazvoní Země jako „zvon“. Perioda vyzvánění je identifikovatelná, když je velká, tj. Delší než 40 sekund nebo tak. Nejnižší frekvence má období kolem jedné hodiny.
Jak se vyvinula teorie seismologie?
Kdykoli dojde k zemětřesení, vysílá vlny o více frekvencích. Zájmový frekvenční rozsah umožňuje horninám chovat se elasticky. Propagace zvukové vlny v elastických médiích je osvědčená věda a přesahuje rámec současné diskuse. Seismologie tento koncept zdědila. Pro matematický formalismus jsou média považována za homogenní a izotropní, proto někdy v seismologii razí termín „jednoduchá média“.
Vlna, která vyzařuje ze zdroje, tvoří sférickou vlnovou frontu za předpokladu, že zdrojem rušení je bodový zdroj (Huygenův princip). Jak se však vlna pohybuje do značné vzdálenosti, ukázalo se, že se chová jako rovinná vlna. Pro další teoretické výpočty se tak používá aproximace rovinných vln. Pro zjednodušení je zvážení dráhy paprsku pohodlné a bylo provedeno dobré množství teoretických výpočtů pomocí teorie paprsku.
Stačí teoretická seismologie k pochopení Země?
Ne. Teoretická seismologie nám jednoduše pomáhá zjednodušit šíření vln tím, že se změní ve fyziku s dobře řízenými pravidly. Pozorování je však zásadní. Protože jednoduchá aproximace napodobuje zemský vnitřek. Pozorovací datové soubory se získávají z přístrojů a poté se porovnávají s teoretickými datovými soubory pro podobné geologické podmínky. Hodnocení se provádí na základě teoretických údajů a fyziky pozadí, pokud se do značné míry neshoduje s pozorováním. Tento akt minimalizace chyby se nazývá optimalizace. Toto téma vyžaduje další podrobné vysvětlení. Získání parametru teoretického modelu ze sledovaných dat se nazývá seismologická inverze.
Jak získat soubory pozorovacích dat?
V seismologii položíme seismometr na zem. Jedná se o vysoce citlivý nástroj, který měří časovou závislost posunutí země. Není to však tak přímé, jak se zdá. Základní princip spočívá v „setrvačnosti“. Hmota je připevněna k pružině svisle a je uložena v klecovité konstrukci, která je držena na zemi. Kvůli vibracím začíná diferenciální pohyb mezi visící hmotou a klecí.
To zase cítí pohyb, který lze dále kvantitativně interpretovat. Použitý nástroj se nazývá seismometr. V dnešní době digitální seismometry existují. Zaznamenaná data se nazývají seismogram. Typický seismogram zaznamenává vibrace ve třech směrech. Směrovými směry vibrací jsou východ-západ, sever-jih a svislá složka.
Obrázek kreditu: anonymní, Seismogram, označeno jako veřejná doména
Druhy seismických vln
Seismické vlny jsou široce rozděleny do
- Tělesné vlny
- Povrchová vlna.
Tělová vlna
Vlna těla vzniká v důsledku síly těla, jedná se o objemové silové pole dané 
, kde f je síla na jednotku objemu působící na nekonečně malý objem.
Tělesné vlny se dále dělí na:
Primární vlny / P vlny: Tyto vlny se pohybují elastickými posuny v médiu. Pohybují se stlačeními a výjimečnými vlastnostmi částic elastického média ve směru šíření vln. Díky tomu má podélnou povahu. Tímto způsobem částice média procházejí jednoduchým harmonickým pohybem a seizmická vlna se přenáší jako komplexní sada vlnových pohybů. To pomáhá pochopit seismologické chování vlny, jak ji lze dát do matematických formulací.
Primární vlny jsou dosud nejrychlejší vlnou a nejdříve dosáhnou zemského povrchu. Na seismogramu je prvním příchodem vlna P. Protože částicové médium vibruje ve stejném směru jako šíření vln, P vlny jsou většinou identifikovány na vertikální složce seismogramu. Rychlost vlny P je dána vztahem 
. 
a 
jsou elastický parametr (nazývaný Lameho parametr), který řídí rychlost. 
je hustota.
Sekundární vlny / vlna S: Ze samotného zdroje energie se vytvoří další druh rušení, které posune částici ve směru kolmém na vlnový pohyb. Díky tomu mají příčnou povahu. Příčný pohyb částic vede k smykovému zkreslení média. Tyto vlny jsou izovolumické, to znamená, že objem dané jednotky zůstává při šíření vln nezměněn. Rychlost smykové vlny je dána vztahem 
. Jediným elastickým parametrem, který řídí rychlost smykové vlny, je smykový modul.
Horní obraz představuje vlnu S, kde je pohyb částic kolmý na šíření vln, zatímco spodní obraz je P-vlna, kde je pohyb částic tam a zpět ve směru šíření vln. Jedním z hlavních rozdílů mezi vlnou P a S je vlna P, která se může pohybovat ve všech médiích, jako je pevná látka, kapalina a plyn, zatímco smyková vlna nemůže cestovat v tekutině. Ve vnějším jádru Země je tedy vidět, že S-vlna není nikde. Existuje pouze P vlna.
Povrchové vlny:
Povrchové vlny jsou projevem tělesných vln. Jsou jako vlnky na vodním útvaru vytvořené při házení kameny. Za jejich počátek se považuje povrchová síla, kterou představuje kde f je síla působící na jednotku plochy.
Typy povrchových vln:
Povrchové vlny se dále dělí na:
Rayleighova vlna:
Vzniká ze superpozice vlny P se svislou složkou vlny S, tj. Vlny SV. Protože P a SV jsou polarizovány ve vzájemném kolmém směru. Jejich superpozice vede k eliptické polarizaci Rayleighovy vlny.
Rayleighova vlna v jednotném poloprostoru: V jednotném poloprostoru jsou Rayleighovy vlny nedisperzní povahy. Ve skutečnosti však samotné médium není uniformní, což má za následek disperzní povahu Rayleighovy vlny.
Co je to disperze?
Disperze se týká frekvenční závislosti rychlosti. To znamená, že vlny s různými frekvencemi cestují s různými rychlostmi. Protože seismické vlny vycházející ze zdroje obsahují všechny frekvenční složky v rozsahu od 0.001 Hz do 100 Hz.
Jedná se o široký frekvenční rozsah, který nese nepřeberné množství informací o struktuře z povrchu do středu Země. Protože frekvence je nepřímo úměrná časovému období. Část vlny s nízkou frekvencí bude mít vysokou periodu a tím i větší hloubku průniku a naopak. Také vlna s vyšším časovým obdobím bude citlivá vůči struktuře stejné velikosti. Pokud tedy máme zájem o zobrazení větší struktury v Zemi, měli bychom zvolit tvar vlny s vyšší periodou. Pro tenkovrstvé zobrazovací vlny by měly být zvoleny vlny s nižší periodou (vyšší frekvencí).
Vlna lásky:
Jde o superpozici horizontální složky smykových vln, tj. SH. Vzniká za podmínek, kdy se smyková vlna zasekne ve vrstvě, jejíž rychlost je větší než volná plocha (horní plocha) a menší než u polo nekonečného polovičního prostoru. V takovém případě superponované vlny SH, které se odrazily v superkritickém úhlu, konstruktivně interferují a vytvářejí milostné vlny. Vlny lásky se šíří vodorovně. Jsou nejničivější.
Co je útlum seismických vln?
Při přenosu uvnitř Země se seizmická vlna tlumí různými způsoby.
Geometrické rozmetání:
Jak se vlna šíří pryč od zdroje, energie se šíří po větší povrchové ploše, takže množství energie na jednotku plochy se stále snižuje. Je univerzální se všemi druhy vln.
Oslabuje tělesná vlna a povrchová vlna stejně?
Ne, v geometricky se šířících vlnách těla tlumí jako, zatímco povrchové vlny tlumí jako.
2. Anelastický útlum:
Ve skutečnosti není Země pro šíření seismických vln dokonale elastická. Anelastická složka vede do jisté míry k absorpci seismických vln, což se nazývá anelastický útlum.
Disperzní povaha seismických vln:
Tělesné vlny jsou nedisperzní povahy. Zatímco povrchové vlny jsou za určitých podmínek disperzní. Rayleighova vlna při průchodu homogenním médiem není disperzní. Zatímco vlny lásky jsou ze své podstaty rozptýlené. Rozptyl povrchových vln hraje klíčovou roli v porozumění zemské struktuře. Vlny s vyšší periodou (nižší frekvencí) cestují rychleji a cestují hlouběji v zemi a naopak. To platí pro normální rozptyl. V některých případech se však stane opak. V této vlně s kratší periodou cestuje rychleji a dosáhne senzoru před vlnami s dlouhou periodou.
Také čtení:
- Testování vířivými proudy
- Kondenzace par
- Freudova teorie
- Adsorpční izoterma
- Axiomy
- Ultrafialová katastrofa
- Element 115
- Pravidlo podílu
- Je cytosin pyrimidin
- Buchnerův trychtýř
Základní tým TechieScience pro malé a střední podniky je skupina zkušených odborníků z různých vědeckých a technických oborů včetně fyziky, chemie, technologie, elektroniky a elektrotechniky, automobilového průmyslu a strojního inženýrství. Náš tým spolupracuje na vytváření vysoce kvalitních, dobře prozkoumaných článků o široké škále vědeckých a technologických témat pro web TechieScience.com.
Všechny naše senior SME mají více než 7 let zkušeností v příslušných oborech. Jsou to buď profesionálové z pracovního průmyslu, nebo jsou spojeni s různými univerzitami. Odkazovat Naši autoři Stránka, kde se dozvíte o našich základních malých a středních podnicích.
