P-волна: различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Makkurano (обсуждение | вклад) |
Makkurano (обсуждение | вклад) |
||
Строка 3: | Строка 3: | ||
== Преломление Р-волны на границе двух упругих сред == |
== Преломление Р-волны на границе двух упругих сред == |
||
Для анализа волнового поля в реальных средах необходимо учитывать наличие границ между средами с разными упругими постоянными и свободную поверхность. |
Для анализа волнового поля в реальных средах необходимо учитывать наличие границ между средами с разными упругими постоянными и свободную поверхность. Пусть Р-волна падает из среды 1 в среду 2, что видно на рисунке 1, векторами на рисунке обозначено направление смещения, соответствующих волн. |
||
[[File:Падение волны Р на границу двух полупространств.jpg|thumb|Рисунок:1.Падение волны Р на границу двух полупространств]] |
|||
На границе S двух однородных сред из условия отсутствия деформации получаем два непрерывных граничных условия |
|||
<math> |
<math> |
Версия от 13:54, 5 февраля 2012
Р-волны представляют собой тип упругих волн, которые могут проходить через газы (как звуковой волны), твердые тела и жидкости, в том числе и через жидкое ядро Земли. Р-волны производят землетрясения и регистрируются сейсмографами. Название Р-волны часто по ошибке путают с первичными волнами, так как они имеют самую высокую скорость u, следовательно, они регистрируются первыми в записи сейсмограммы, так же её называют волной сжатия, [ 1 ], так как она представляет собой череду сжатий и разряжений. Это продольная волна, вектор её распространения параллелен вектору поляризации.
Преломление Р-волны на границе двух упругих сред
Для анализа волнового поля в реальных средах необходимо учитывать наличие границ между средами с разными упругими постоянными и свободную поверхность. Пусть Р-волна падает из среды 1 в среду 2, что видно на рисунке 1, векторами на рисунке обозначено направление смещения, соответствующих волн.
На границе S двух однородных сред из условия отсутствия деформации получаем два непрерывных граничных условия
где n вектор нормали к границе S. Первое выражение соответствует непрерывности вектора смещения, а второе отвечает за равенство давлений с обеих сторон и на границе.
Если Р-волна преломляется на границе, то возникает четыре волны: отраженная и проходящая волна P и отраженная и прошедшая волна SV.
Преломление Р-волны на границе среда-вакуум
В случае, когда упругая среда граничит с вакуумом, вместо двух условий остается только одно граничное условие, выражающее тот факт, что давление на границу со стороны вакуума должно равняться нулю:
Тогда в случае Р-волны, где А — это амплитуда падающей волны, — скорость поперечной волны в среде, — скорость продольной волны в среде, i — угол отражения моды P от моды P, j — угол отражения моды S от моды P, получаем
— это коэффициент отражения моды S от моды P, — это коэффициент отражения моды P от моды P.
Скорость
Скорость волн P в однородной изотропной среде выражается:
где K это объёмный модуль (модуль несжимаемости), это модуль сдвига (модуль жесткости, иногда обозначается как G и также называется параметром Ламе), это плотность среды, через которую проходит волна, и это первый параметр Ламе. Из них видно, что скорость зависит от измененияK и μ.
Упругий модуль волны P, , определяется как и тем самым
Типичные значения для скоростей Р-волн во время землетрясений находятся в диапазоне от 5 до 8 км / с[1] точное значение скорости варьируется в зависимости от региона недр Земли, от 6 км / с в земной коре до 13 км / с через ядро.[2] Скорость продольной волны всегда выше скорости поперечной волны.
См. также
Литература
- ↑ Speed of Sound through the Earth . Hypertextbook.com. Дата обращения: 14 декабря 2011.
- ↑ Seismographs - Keeping Track of Earthquakes . Earthquake.usgs.gov (27 октября 2009). Дата обращения: 14 декабря 2011.
- Photo Glossary of Earthquakes . U.S. Geological Survey". Дата обращения: 8 марта 2009.