Brown & Mussett The Inaccessible Earth 02 Chapter (1119255), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Это 'шк называемые спюпионарлые, вли сяюячне, копны. Тот жс самый результат мы получили бы, решая урквнення для колебаний в канале без учета .распространения волн; оба подхода равноценны. Такое же успленне колебаний с образованием стоячих волн провсходнт в двумерном теле, таком, как лист металла, прв ударах по нему (например, звук гонга), если толще волны, чтобы прноброюги первоначальное направление, не долины отраэвться несколько раз от разных краев. Подобным же образом мохсао получить ' стоачие волны в трехмерном теле — вот почему человек, поющий в ванной, обнарухшвает, что некоторые ноты звучат громче другах. Во всех сяучаях, когда мы ударяем по какому-либо прклмету, мы замечаем, что колебания с определеннымя длинами волн сохраиюотся долго, а колебыпш с промпкуточньпив периодамн быстро замирают. Конечно, могут происходить одновременно и много разнопериодных колеба- Рнс.
2.11. Движения разных участков поверхности при некоторых свободных колебаниях Земли. Светлые и темные участки в любой момент времени смещаются в противоположных направлениях и разделяются уэловымн (нодальными) паннами, вдоль которых не происходит нпй при условии, что для каткдого нз нвх вмполняется условие усиления амплитуды волн.
Например, будут усиливаться и образовывать стоячие волны те колебания, длина волны которых равна удвоенной ширине канала, просто ширине хапала, половине ширины, трети, четверга ширины и т.д. Обычно можно заметить много стоячих волн, но, как правило, преобладают самые длюппае. В случае Земли образование стоячих волн свюано в основном с поверхностнымн, а не с объемными волнами. Наибольший дла нас интерес представлятот очень дливныс поверхностные волны (длина которых сравнима с радиусом Земли), так как их амплитуда медленнее всего уменьшается' с глубиной к поэтому зависит от модулей упругости и от плотности на больших глубинах, захватывающих в некоторых случаях даже внутреннее ядро.
Эти волны значвтельно деннисе, чеы те, которые рассматривались в предыдущем разделе и на которые воздействовали свойства слоев, отстоящих от поверхвостн лишь на несколько десятков юшомстров. Отличие поверхностных волн от свободных колебапяй состоит. не только в разной длвне волн, но и в том, что во втором случае мм имеем дело со стоячвми волнамя. В общем здесь проще рассухшать о разньгх вийах колсба- никаких двнженвй (нодальные линии расположены ка пересечениях нодальиых плоскостей, проходящих внутри Земли, с ее поверхностью). Движения, соответствующие левой схеме, показаны на рис 2,12 (тнп обк).
( ( ! I або Рвсинрпнне н аивтне (б) Сывщенне центра тнвеатн (в) з-зт 5 о Гт Протнвопапощные папуаферы звкруцнввютсн в рвзнью сторон ы (в) Рис. 2.12. Смешения н упругие движения при некоторых типах колебаний. Движения могут быть чисто тангенциальными относительно поверхности Земли, вызывающими ес скручивание (крутильные типы колебаний Т), или же пренмуществещю или полностью радиальными (сфсроидальные типы З).!(нфровые индексы от- ний, а не о длинах воли.
Измеряем же мы в этом случае периоды волн, часто называемые собсимеинмми периодами или периодами собственных колебаний. Эти колебания называют свободными, так как они имеют характернмй период для каящого отдельного тела и могут сохранятьсв в нем долго, если тело свободно от 2. ВКЛАД СЕЙОМОЛО( ИИ 33 От вытннутога ксппюснутаыу состоннню (г) носятся к числу и типу нодальных поверхностей в соогво5ствии с обозначениями, принятыми в сферическом гармоническом анализе; дальнейшето их объяснения в этой кните не приводится. Заметьге. что ось симметрии связана с положенном очага землетрясения. возбуждающего колебании. а нс с осью вращения Земли. действия внешних сял, которые возбудили бы другие, вынуисденные колебания. Появление расположенных в определенном порядке стоячих воли приводит к тому, что поверхность Земли делится на отдельные участки, причем соседние участки в каждый момент времени 'вижутся в противоположных направ- 34 2.
ВКЛАД СЕЙСМОЛОГИИ бынных областей. Именно потому, чта колеба- нии разных тылов проывкают на разную глуби- ву, аыи н служат ввквым инструментом ддв изучеаии эомвых недр. СФереезельвме емвм 7ьв Перова, мвв ~А 20,46 о52 53,83 ачз 35,56 аул 25,76 а51о 9,67 аузо 5„792 оЯю 3,538 7Ьревдельвме мввм 7)м Период, мив о72 оТ2 ОТ4 оТ1о оТзо оуло 43,94 28,37 21,72 10,31 5,993 3,333 Итак, периоды колебаний Земли определяются изменением плотности и модулей упругости в глубинных областях плянеты.
Это те же самые параметры, которые определяют скорости объемных волн, но наблюдение свободных колебаний Земли-совершенно независимый способ исследования этих параметров и поэтому служит дополнением к изучению объемных волн. Кригное содервшвые. 1. При изучении сейсмических объемных волн регистрируется вреьпь затрачиваемое этнми волнами на путь через внутренние области Земли к пунктам на поверхностя, находящимся на разных расстояниях от нсточника волн; волыы при этом могут испытать одно или несколько отражений и преломлениИ на граныпдх внутри Земля.
Полученные сведении показывают, что Земля в очень высокой степени сферически симметрична (с поправкой на экваторяалъыое вздутие). 2. Могут быть построены кривые времен пробега объемных' (продольных и поперечных) волн; обращая годографы, опредешпот значеняя сейсмических скоростей )' и 1', для разных глубын, т.е. скоростные разрезы. Разделы и незакономерыые отклонения, обнаруживаемые на скоростных разрезах, указывают на существование кары, мантии и ядра, а также на другие особенности внутренних областей Земля (рис.
2.7). 3. Наблюдение поверхностных волн-важный способ изучения близповерхностных различий, осредпенньгк на различные площади, таких, как различия между океанами, щитами и горными системамы. 4. Свободные колебашщ всей Земли, пли стоячие поверхностные волны с длиной волны, сравнымой с радиусом Земли, зависят от тех же физических характеристик (модулей денввх. Вдоль границ этих участков (в узлах) никаких дввпенвй ыет (рвс.
241). Колебании частиц могут пралсходнть превмуществеиыо в радяальыам ваправлеыше, т.е. вверх в вниз влы же вз стороны а атарову„в ыазыввютеа онв соо таста твены о сферовдальвымн илв тороыдальнымн. На рис. 2.12 показаыы некоторые талы ыаыболее медленных колебаввй, когда на всей поверхвосш Зеылы образуется всего ляшь несколько узловнх евадальимх) лыыяй. Этв, колебвнва саотвегсепун)т очень дшвшым поверхностным волнам. (Калебаива тапа еу, не образуются, так как пры этом вся Земля даляша была бы двигаться взад-вперед, а зто невозможна, как ыевозмопно подвить самого себя, потявув за шнурки сабственяых батныок!) В табл.
2.1 приводятся зыачеииа периодов ыаыбалее меллевыыд колебаний. Как правило, чем проще ткп колебаывя, тем длвыыее его период (колебании типа оЯе-вскдюченые; причины этого здесь ве рассматрвваютса) и, значит, больше соатветствующав длина волны; следовательно, период таких кодебаннй в большей степеыи зависит от фвзвческвх свойств глу- Табаева 2.1.
Периоды свободных колебаний Земли Првведеив толью иебовъшве выборка иеблюдееммх во- вебв ива. Ошибки-маке 01К. (Из аюдеи Авдереоив и Харта (8).) Зивееывв шъавмов ете и т.д. объвеиевм в подвесив в рис. 2.11 в 2.12. 2 ВКЛАД СЕЙСМОЛОГИИ 3$ всестороннего сжатия и сдвига, плотности), что и скорости объемных волн, но сами свободные колебания с объемными волнамн соверщенно не связаны. Поэтому ови представляют собой дополнительный источник сведений о вариацяях физических характеристик внутРЯ Земли, 5.
Хотя ни по периодам свободных колебаний, ни по скоростям объемных волн нельзя непосредственно выяснить распределение плотности внутри Земли, знание этих величин абсолютно необходимо, чтобы получить представление о возмолнъгх пределах значений плотности на той или иной глубине. 0 распределении плотности речь пойдет в следующей паве.
Общие бабищи, реномендуемие еея диегнеагиего чщення Севсмолоющ замотан математическую обработку ленных ~7$„20Я. Глобальная сейсмология (кроме свободных колебаний Зегопб ~109). .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
