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地震纵波和横波


来源:中国校园文化建设网 文章作者:佚名 点击数:

 

 

我们最熟悉的波动是观察到水波。当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱,以石头入水处为中心有波纹向外扩展。这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。然而水并没有朝着水波传播的方向流;如果水面浮着一个软木塞,它将上下跳动,但并不会从原来位置移走。这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去,从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。这样,水波携带石击打破的水面的能量向池边运移并在岸边激起浪花。地震运动与此相当类似。我们感受到的摇动就是由地震波的能量产生的弹性岩石的震动。

假设一弹性体,如岩石,受到打击,会产生两类弹性波从源向外传播。第一类波的物理特性恰如声波。声波,乃至超声波,都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩,同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。在地震时,这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传,交替地挤压和拉张它们穿过的岩石,其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动,换句话说,这些颗粒的运动是垂直于波前的。向前和向后的位移量称为振幅。在地震学中,这种类型的波叫P波,即纵波,它是首先到达的波。

弹性岩石与空气有所不同,空气可受压缩但不能剪切,而弹性物质通过使物体剪切和扭动,可以允许第二类波传播。地震产生这种第二个到达的波叫S波。在S波通过时,岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。因为S波涉及剪切而不是挤压,使岩石颗粒的运动横过运移方向。这些岩石运动可在一垂直向或水平面里,它们与光波的横向运动相似。P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合,使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动,S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在。

S波具有偏振现象,只有那些在某个特定平面里横向振动(上下、水平等)的那些光波能穿过偏光透镜。穿过的光波称之为平面偏振光。太阳光穿过大气是没有偏振的,即没有光波振动的优选的横方向。然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼睛,可使非偏振光成为平面偏振光。

当S波穿过地球时,它们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射,并使其振动方向发生偏振。当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时,称为SH波。当岩石颗粒在含波传播方向的水质平面里运动时,这种S波称为SV波。

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