Mine sisu juurde

Seismilised lained

Allikas: Vikipeedia
Keha- ja pinnalained

Seismiline laineon igas suunas eemale leviv deformatsioonienergia kandja, mis tekibenergiakiirel vabanemisel.[1]

Seismilised lained levivadMaasfääridesja piki maapinda. Lained võivad tekkida looduslikult ja tehislikult. Loodusliku tekkega lained pärinevadmaavärinateepitsentristja levivad sellest suurekiirusegaeemale. Tehislikud lained on põhjustatudplahvatusetagajärjel vabanevast seismilisest energiast.[2]

Seismoloogiaongeoloogiaharu, mis uurib maavärinaid ja Maa sees levivaid seismilisi laineid. Laineid registreeribseismograaf,mis mõõdab maapinna võnkumisi ja salvestab neid. Tulemusena moodustub graafik ehkseismogramm,mis väljendabvõnkumisamplituudisõltuvust ajast.[3]Seismogrammi abil saab määrata maavärinamagnituudi.Seismilised lained registreeritakse ülemaailmse seismojaamade võrgustiku kaudu. SeegaJaapanisvõiIndoneesiasesinevaid maavärinaid saab registreerida ka Eestis.

Seismoloogia abil tuvastati Maa sfäärid. Maa pealmise osa moodustabmaakoor,mille all paiknebastenosfäärjavahevöö.Vahevööle järgnevad välis- jasisetuum.

Seismomeetriaon teine geoloogia haru, mis uurib maakoore ülemisi sfääre kuni mõnekümne kilomeetri sügavuses. Selleks tekitatakse tehislikke laineid, mille plahvatusallika asukoht on täpselt teada. Laineid registreeritakse maapinnalgeofoniabil ja salvestatakse seismogrammi näol. Edaspidi uuritaksemurdunud lainejapeegeldunud lainetesaabumisaegu.[4] Seismilisi laineid ja nende levikut ning füüsilisi omadusi uurivadgeofüüsikudjaseismoloogid.

P- ja S-lainete levik

Lainete tüübid

[muuda|muuda lähteteksti]

Seismilisi laineid on kahte tüüpi, nnkeha- japinnalained.Kehalained, mis ulatuvad Maa sisesfääridesse, jaotatakse kaheksP (piki-),jaS-(risti-)laineteks. Pinnalained, mis saavad levida mööda maapinda, on jaotatudRaylegh'jaLove'i lainelaineteks. Lainete levikukiirust Maa sisemuses ja piki selle pinda määravad kivimite keemilis-füüsikalised omadused: koostis,tihedusningelastsusmoodulid(normaaelastsus-,nihke-,mahtelastsusmoodulidjaPoissoni tegur). Samuti mõjutavad lainete kiirusttemperatuurjarõhk.

Maad läbivate seismiliste lainete kiiruse sõltuvus sügavusest.[5]Välistuumas S-laine kiirus on 0 km/s. Uuesti saab S-laine tekkida sisetuumas.

[6]

Kehalained

[muuda|muuda lähteteksti]

P-lained

[muuda|muuda lähteteksti]
Pikemalt artiklisP-laine

P-laine (ingliseprimary) ehk seismiline pikilaine on seismiline laine, mille levikul toimub kehaosakestesiirdedlaine levikusuunaliselt.Pikilainedleviviadtahketes,vedelatesjagaasilisteskeskkondades. Näiteks onhelilainedõhuspikilained. Maa sisemuses levivad P-lained võivad tekkida maavärinate tagajärjel. Kui laine läbib keha, siis selle osakesed surutakse kokku ja hõrendatakse vaheldumisi.[7]

P-laine levikukiirus varieerub oluliselt sõltuvalt keskkonna omadustest. Maakoores on levikukiirus alates 6 km/s ja see suureneb sügavusega. Maksimaalse kiiruse 14 km/s saavutavad pikilained Maavahevööjavälistuumapiiril (D’’ tasesügavusel ~3000 km).[3].

P-laine kiirushomogeensesanisotroopseskeskkonnas on leitav võrrandist:

kus K onmahtelastsusmoodul,µ onnihkeelastsusmoodul,ρ on keskkonnatihedusja λ on teineLamé moodul.

Pikilained levivad kõigist S-lainetest kiiremini. Seega saabuvad need seismojaama esimesena.

S-lained

[muuda|muuda lähteteksti]
Pikemalt artiklisS-laine

S-laine (inglisesecondary) ehk ristilaine on seismiline laine, mille levikul toimub kehaosakeste nihe risti laine levikusuunale.[8]Seda tüüpi lainet juhivad vaid tahked keskkonnad. Tahked ained on reeglinajäigad(nihkemoodul µ = ∞). Vedelikel ja gaasidel puudub jäikus (nihkemoodul µ =0), mistõttu need ei juhi ristilaineid. Erinevalt pikilainetest ei levi ristilained Maa välistuumas, kuna see on vedelas olekus. Seismiline energia levib välistuumas P-lainete näol.[9]Tekib niinimetatud varjutsoon S-lainete jaoks. Sise- ja välistuuma piiril pikilained murduvad ning ristilained saavad tekkida uuesti. Edaspidi levivad sisetuumas mõlemat tüüpi lainet. Sisetuumast väljudest muutuvad S-lained uuesti P-laineteks.[3]S-lainete kiirust saab välja arvutada järgneva võrrandi abil:

Võrrandist järeldub, et levikukiirus sõltub keskkonna jäikusest ja selle tihedusest. Maakoores ristilained levivad kiirusega 3–4 km/s ja see kasvab koos sügavusega. Maksimaalse kiiruse 7 km/s saavutab laine sügavusel 3000 km,vahevööjavälistuumapiirpinnal. Tahket sisetuuma läbib S-laine kiirusega 2,5–3,0 km/s.[3]Ristilained levivad üldiselt aeglasemalt kui pikilained. Seega jõuab S-laine seismojaama teisena, pärast P-lainet.

Pinnalained

[muuda|muuda lähteteksti]
Rayleigh' laine
Love'i laine

Pinnalaineid on kahte tüüpi: Rayleigh’ ja Love'i. Need eksisteerivad vaid elastse keskkonna vabapinnal, st maapinnal ja mere põhjal. Pinnalainete amplituud on suurim keha pinnal ning vähenebeksponentsiaalseltsügavusega. Seda tüüpi lained levivad epitsentrist eemale kiirusega ~2–4 km/s mööda pinda. Pinnalainete levikukiirus sõltub lainesagedusest.Mida suurem on produtseeritud laine sagedus, seda väiksem onlainepikkusja seda aeglasemalt laine levib.[10]

Pinnalained on silmaga nähtavad (maapinna liikumine) ja neid tunnevad inimesed maavärina ajal. Aineosakeste liikumine on suurim just pinnalainete puhul, sellepärast põhjustavad need suurimat kahju.

Seismojaama jõuavad pinnalained viimasena, pärast P- ja S-laineid. Neil lainetel pole seismoloogias erilist tähtsust.

Rayleigh' lained

[muuda|muuda lähteteksti]

Rayleigh’ laineon seismiline pinnalaine, mis levib ainult mööda vabapinda. See on kõige aeglasemalt leviv seismiline laine. Rayleigh’ laine tekib P- ja S- lainete vastastikmõjul maapinnaga.[6]Seda tüüpi lained liiguvad kiirusega ~3 km/s. Need lained võivad teha mitu ringi Maa ümber, enne kui hajuvad. Kehas, mida läbib Rayleigh’ laine, liiguvad osakesed lainelevikusuunaga paralleelselt.[11]Samal ajal alluvad aineosakesed ellipsoidaalsele liikumisele. Üldises mõttes sarnanevad Rayleigh’ lained vee lainetusega.[12]

Love'i laine

[muuda|muuda lähteteksti]

Love'i laine on seismiline pinnalaine, mis levib ainult mööda maapinda. Selle laine puhul liiguvad aineosakesed paralleelselt maapinnaga ja risti laine levikusuunaga.[13]Maapinnal on Love'i laine amplituud maksimaalne, kuid sügavuse suunas kahaneb eksponentsiaalselt. Love' lained levivad aeglasemalt kui P- ja S-, aga kiiremini kui Rayleigh’ lained.[12]Love'i laine kiirus on ~3 km/s, kuid sõltub produtseeritud laine sagedusest.

Nagu Rayleigh’, teeb Love'i laine mitu ringi Maa ümber enne täielikku hajumist. Maavärina puhul tekitavad Love'i lained suuri kahjustusi eriti epitsentri läheduses. Just seda tüüpi laineid tunnevad inimesed maavärina ajal.

Vaata ka

[muuda|muuda lähteteksti]

Viited

[muuda|muuda lähteteksti]
  1. ↑Earthquake GlossarySeismic wave
  2. ↑:Seismic Waves Generated by Aircraft Impacts and Building Collapses at World Trade Center, New York City
  3. ↑3,03,13,23,3Robert J. Lillie (1999).Whole Earth Geophysics: An Introductory Textbook for Geologists and Geophysicists,lk 54–55, 213, 210–211
  4. ↑John Milsom (2003).Field Geophysics
  5. ↑GR Helffrich & BJ Wood (2002)."The Earth's Mantle"(PDF).Nature.Macmillan Magazines.412(2 August): 501; Figure 1.DOI:10.1038/35087500.:
  6. ↑6,06,1C. M. R. Fowler (2004).The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysicslk 100–103
  7. ↑Earthquake GlossaryP-wave
  8. ↑Earthquake GlossaryS-wave
  9. ↑University of Illinois at Chicago (17 July 1997).Seismographs and the Earth'interior, lecture 16[alaline kõdulink]
  10. ↑W. M. Telford, L. P. Geldart, R. E. Sheriff (1990).Applied Geophysics
  11. ↑Earthquake GlossaryRaylegh' wave
  12. ↑12,012,1Seismic Waves and Earth's Interior[alaline kõdulink]
  13. ↑Earthquake Glossarywave

Välislingid

[muuda|muuda lähteteksti]
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Seismilised_lained&oldid=6323199"