Значение СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ в Большой советской энциклопедии, БСЭ

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

волны, колебания, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений, взрывов и других источников. Вблизи очагов сильных землетрясений С. в. обладают разрушительной силой при доминирующем периоде в десятые доли сек. На значительных расстояниях от эпицентров С. в. являются упругими волнами.

Продольные С. в. ( Р ) переносят изменения объёма в среде - сжатия и растяжения. Колебания в них совершаются в направлении распространения ( рис. 1 , а). Поперечные С. в. ( S ) не образуют в среде объёмных изменений и представляют собой колебания частиц, происходящие перпендикулярно направлениям распространения волны ( рис. 1 , б) . В каждый момент и в каждой точке среды сейсмические колебания удовлетворяют (для Р и S волн) волновым уравнениям . В однородной изотропной упругой среде скорости распространения продольных (а) и поперечных (в) волн определяются формулами:

и

Здесь , k - модуль всестороннего сжатия; l и m - константы Ляме, причём m называется модулем сдвига. Скорость продольных волн больше поперечных.

Особенность распространения С. в. (упругих волн в твёрдой среде) состоит в том, что при косом падении на поверхность раздела сред с различными параметрами (скоростями и плотностями) волны одного типа, например продольной, возникают, кроме отражённой и преломленной продольных волн ( рис. 2 ), волны отраженные и преломленные поперечные. Вблизи поверхностей раздела в Земле возникают поверхностные С. в. При распространении неоднородной волны SH вдоль горизонтального слоя возникает волна Лява . В случае падения на граничную плоскость волны Р в слое могут возникать отражённые волны Р и SV . При этом, если а 2 > в 2 > а 1 > в 1, где a 1 и в 1 - скорости в слое, a a 2 и в 2 - в неприлежащей среде, то как отражённая Р, так и отражённая SV при малом e1 обладают свойством полного внутреннего отражения. В результате в слое формируются волны Рэлея. Они, как и волны Лява, обладают дисперсией скоростей. Волны Рэлея возникают в полупространстве без слоистости. Тогда они не диспергируют и их скорость с ' 0,9 в.

Волны Р и S распространяются из источника по объёму Земли. Они называются объёмными. Их амплитуда для однородной и изотропной среды убывает обратно пропорционально расстоянию. Поверхностные волны, распространяясь вдоль поверхности, обладают амплитудой, убывающей обратно пропорционально корню квадратному из расстояния. По этой причине в колебаниях от удалённых землетрясений по амплитуде доминируют поверхностные волны.

Благодаря изменениям свойств Земли с глубиной изменяются и скорости распространения объёмных С. в. Это приводит к их рефракции в недрах Земли.

Наблюдения на поверхности Земли над распространением С. в. позволяют исследовать строение Земли. Зависимость скорости распространения волн Р и S от глубины ( рис. 3 ) позволила выявить ряд оболочек 'твёрдой' Земли. Подробности строения Земли см. в ст. Земля .

Лит.: Саваренский Е. Ф., Кирнос Д. П., Элементы сейсмологии и сейсмометрии, 2 изд., М., 1955; Буллен К. Е., Введение в теоретическую сейсмологию, пер. с англ., М., 1966; Саваренский Е. Ф., Сейсмические волны, М., 1972; Бреховских Л. М., Волны в слоистых средах, 2 изд. М., 1973.

Е. Ф. Саваренский.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.