Характеристики сейсмических волн

Представим взрыв сферического заряда радиусом R с центром O в безграничной среде. Источником образования упругих волн будет служить зона разрушения. На рисунке показано поле смещения (сжатия и расширения).

Поле смещений от сферического источника продольной волны:

а - сферический источник; б – распределение: волн сжатия (1), волн растяжения (2), векторов смещения (3); в – фронт и тыл волны.

От источника распространяется возмущение, имеющее сферическую симметрию, которая называется сферической волной.

Все пространство, окружающее источник, для фиксируемого времени и разделяется на три области:

· внутренняя сфера радиусом = , где возмущения уже прекратились;

· сферический слой внутренним радиусом и толщиной , в котором существуют возмущения;

· наружная область радиусом , где возмущений еще не произошло.

Таким образом, в промежуток времени возмущения происходят в пределах сферического слоя

.

Поверхность, ограничивающую снаружи этот слой, называют фронтом волны.

Поверхность, ограничивающую этот слой изнутри, называют тылом волны.

Оба этих фронта распространяются с одинаковой скоростью.

Сферическая поперечная волна характеризуется, как и продольная, преобладающей длиной волны, большим периодом колебаний волновым числом.

Главные отличия от продольной волны заключаются в характере деформации упругой среды и другой скорости распространения.

Поперечная волна существует в слое .

Смещения в ней перпендикулярны направлению распространения и различаются по величине в соседних точках вдоль луча (рис. а).

Характер сдвиговых деформаций в поперечной волне подобен представленному на (рис. б).

Рис. Сферическая поперечная волна

На достаточно больших расстояниях от источника сферическая волна в пределах ограниченного участка может рассматриваться как плоская.

Под плоской волной понимают возмущение, перпендикулярные направлению распространения волны.

Понятие плоской волны является абстракцией, но широко используется в теории распространения упругих колебаний.

а

Схема смещения частиц среды при распространении плоской продольной и плоской поперечной волны в направлении оси х:

а – продольная волна в момент , ; ; (T - период);б – смещение частиц плоскости в направлении оси х; в – поперечная волна; 1,2,3,4 – линии нулевого смещения частиц в данный момент времени; 5- направления смещения частиц; 6- направление распространения волны.

Скорость распространения продольных волн больше скорости поперечных волн. Эти волны возникают одновременно, но с течением времени происходит пространственное разделение. Радиусы фронта в некоторый момент времени t определяют соотношениями.

В момент времени происходит пространственное разделение волн. При дальнейшем возрастании времени, когда , в области существования продольной и поперечной волн все более удаляются друг от друга.