P-волна: различия между версиями
[непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
Нет описания правки |
|||
Строка 11: | Строка 11: | ||
Скорость P-волн в однородной [[Изотропия|изотропной]] среде выражается: |
Скорость P-волн в однородной [[Изотропия|изотропной]] среде выражается: |
||
: <math>v_p= \sqrt{ \frac {K+\frac{4}{3}\mu} {\rho}}= \sqrt{ \frac{\lambda+2\mu}{\rho}} </math> |
: <math>v_p= \sqrt{ \frac {K+\frac{4}{3}\mu} {\rho}}= \sqrt{ \frac{\lambda+2\mu}{\rho}} </math> |
||
где ''K'' это объёмный модуль (модуль несжимаемости), ''<math>\mu</math>'' это модуль сдвига (модуль жёсткости, иногда обозначается как ''G'' и также называется [[Параметры Ламе|параметром Ламе]]), ''<math>\rho</math>'' это [[Плотность|плотность]] среды, через которую проходит волна, и ''<math>\lambda</math>'' это первый [[Параметры Ламе|параметр Ламе]]. |
где ''K'' это [[Объёмный модуль упругости|объёмный модуль]] (модуль несжимаемости), ''<math>\mu</math>'' это модуль сдвига (модуль жёсткости, иногда обозначается как ''G'' и также называется [[Параметры Ламе|параметром Ламе]]), ''<math>\rho</math>'' это [[Плотность|плотность]] среды, через которую проходит волна, и ''<math>\lambda</math>'' это первый [[Параметры Ламе|параметр Ламе]]. |
||
Из них видно, что скорость зависит от изменения ''K'' и ''μ''. |
Из них видно, что скорость зависит от изменения ''K'' и ''μ''. |
||
Версия от 07:14, 13 июля 2014
Р-волны представляют собой тип упругих волн, которые могут проходить через газы (как звуковые волны), твёрдые тела и жидкости. Название Р-волны часто по ошибке путают с первичными волнами, так как они имеют самую высокую скорость , следовательно, они регистрируются первыми в записи сейсмограммы, так же её называют волной сжатия, так как она представляет собой череду сжатий и разрежений (см. рис 1.).
Основные свойства
Это продольная волна, вектор её распространения параллелен вектору поляризации. На рисунке 2 можно наблюдать поляризацию Р-волны и вектор её распространения.
Уравнение на смещение для плоской гармонической Р-волны:
Скорость P-волн в однородной изотропной среде выражается:
где K это объёмный модуль (модуль несжимаемости), это модуль сдвига (модуль жёсткости, 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 изменения K и μ.
Упругий модуль[неизвестный термин] P-волны, , определяется как и тем самым
Типичные значения для скоростей Р-волн во время землетрясений находятся в диапазоне от 5 до 8 км/с (точное значение скорости варьируется в зависимости от региона недр Земли, от 6 км/с в земной коре до 13 км/с через ядро). Скорость продольной волны всегда выше скорости поперечной волны, что видно на сейсмограммах (см.рис 3.)
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 4, 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: отражённая и проходящая волна P и отражённая и прошедшая волна SV.
Преломление Р-волны на границе среда-вакуум
В случае, когда упругая среда граничит с вакуумом, вместо двух условий остаётся 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.
См. также
Литература
- Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Теория упругости. — Москва: Наука, т. 7, 1965
- Яновская Т. Б. Основы сейсмологии.-ВВМ, 2006
- Аки К.,Ричардс П. Количественная сейсмология: теория и методы.-М.:Мир,1983
- Сейсморазведка. Справочник геофизика./Под ред. И. И. Гурвича, В. П. Номоконова.- Москва: Недра,1981