Сеизмични вълни

В това видео искам да поговоря малко за сеизмичните вълни. Не само, защото сами по себе си са интересни, а и защото са добър ориентир относно това какъв е съставът на Земята. Видя видеото за земните слоеве; сеизмичните вълни са основен фактор за установяването на това какви са различните пластове на Земята. За да е ясно – сеизмичните вълни, макар да се свързват със земетресенията, всъщност са всички вълни, които минават през земята. Може да се дължат на земетресение, на голяма експлозия или на каквото и да е събитие, което предизвиква движение на енергия в земната скала, т.е. през самата Земя. Има два основни типа сеизмични вълни. Ще акцентираме повече върху единия от тях. Едните са „повърхностни вълни“. Другите са „обемни вълни“. Повърхностните вълни са тези, които се движат по повърхността на нещо. В този случай става въпрос за повърхността на земята. Това е изображение на повърхностни вълни. Те приличат повече на вълните, които свързваме с движения по повърхността на водата. Има два типа повърхностни вълни – на Рейли и на Лъв. Няма да навлизаме в подробности, но се вижда, че вълните на Рейли се движат нагоре и надолу. Тук повърхността се движи нагоре. Тук – надолу. Тук пак е нагоре. Тук пак е надолу. Представи си го като „търкаляне“ под земята. При вълните на Лъв земята се движи едва ли не наляво и надясно. Тук не отива нагоре и надолу, но, ако си с лице към посоката на движение, се вижда, че отива наляво. Тук отива надясно. Тук – пак наляво. Отново надясно. И в двата случая, движението на повърхностната вълна е перпендикулярно на посоката на разпространение. Понякога се наричат напречни вълни. Както казах, аналогични на водните вълни. По-интересни са обемните вълни, защото са, на първо място, най-бързи. Заради тях знаем каква е структурата на Земята. Те са два вида. Има P-вълни, от "Primary" (първични). Има и S-вълни, от "Secondary" (вторични). Изобразени са тук. Това е енергията, която минава през тялото. Тоест не се движи само по повърхността. Това е диаграма, която взех от Уикипедия, които, мисля, са я взели от Геологическата топографска служба на САЩ; някакъв чук удря скала. Както виждаш, когато чукът удари този край на скалата – нека приближа малко – да кажем, че при мен има такава скала и я ударя, например с чук. Скалата, която чукът удари, веднага ще се сбие. Ще се компресира. След това енергията обаче – молекулите – ще се блъснат в съседите си. Те пък ще се сблъскат с тези до тях, които ще се сблъскат със своите съседи. Така сбитата скала ще се „движи“ по вълната. Това се компресира, а тези молекули ще се сблъскат със съседите си. Веднага след това, скалата ще е по-гъста тук. Първите блъснати части ще бутнат тези отгоре и ще се върнат, където са били. Така компресията ще се измести, а ако превъртим напред, ще видим, че ще е отишла по-нататък. Реално се движи една компресионна вълна. Удряш с чука и се получава „движеща се гъстота“, следваща вълната. В този случай това е посоката на вълната и се вижда, че молекулите се движат напред и назад по една права. Следват посоката на вълната. Това са P-вълните. Те могат да се движат през въздуха. Звуковите вълни реално са компресионни. Минават и през течности. Очевидно се движат и през твърди вещества. Във въздуха са най-бавни. Движат се със скоростта на звука, 330 метра в секунда, което не е бавно по нашите ежедневни стандарти. В течности скоростта им е 1500 метра в секунда. В гранита, от който е съставена основната част от земната кора, скоростта им е около 5000 метра в секунда. Нека го запиша. 5000 метра или 5 километра в секунда, ако се движат в гранит. Колкото до S-вълните – ако удариш с чук тази скала отстрани – нека начертая още една диаграма, тази е малка. Ако удариш тук, цялата скалата ще се премести за малко тук. Ще се деформира и част от нея ще се върне. После скалата отгоре ще отиде надолу, докато тази, която първоначално е била ударена ще се върне нагоре. Една милисекунда по-късно следващият слой скала отгоре ще е деформиран отдясно. След това деформацията ще продължи нагоре. Забележи, че тук вълната отново се движи нагоре. Сега обаче движението на материала не е по линията, която следваше при P-вълните, при компресионните вълни. Вече е перпендикулярно. Следва перпендикулярна линия; може да се нарече напречна вълна. Движението на частиците е перпендикулярно на това на вълните. Това представляват S-вълните. Те са малко по-бавни от P-вълните. При земетресение първо се наблюдават P-вълни. Следват S-вълни, на 60% от скоростта на първите. Най-важно за осмисляне, от гледна точка на разбирането на състава на Земята, е, че S-вълните се движат само през твърди тела. Може и да възразиш, че напречните вълни на водата са като тези, но помни, че това са повърхностни вълни. Тук говорим за обемни. Става дума за неща, минаващи през самата вода. За илюстрация – ако имах някаква вода тук – да приемем, че това е басейн. Ще нарисувам сечение на водата. Можеше и по-добре да излезе. Ето го напречното сечение на водата; нека помислим и се надявам, че по интуиция ще схванеш. Ако компресирам част от водата, ако я ударя с нещо голямо – така де, ще я сгъстя много рязко. Една P-вълна може да се придвижи, като молекулите блъснат съседите си, те – своите и т.н. Така надлъжната P-вълна ще се разпространи по посока на блъскането. Има смисъл и същото да става с тези вълни и при въздуха и течностите. Помни, става дума за под водата. Не говорим за повърхността. В случая преминаването е през обема на водата. Да кажем, че с този чук удряме този малък обем вода тук. Това ще насочи компресионната вълна натам. Нищо съществено. Няма да насочи напречна вълна натам, защото водата няма еластичното свойство, при което нещо, което се блъсне в нея, да се върне веднага обратно. Дръпва се като твърдите тела. Затова S-вълните пътуват само през твърди тела. Ще използваме знанието си за P-вълните, които пътуват през въздух, течност и твърди тела, и това за S-вълните, за да разберем какъв е съставът на Земята.