地震波的传播

地震仪能记录到振动信号,通过画出这些信号的图像,我们不但能记录到不同地震波到达的时间,还可以测量出振幅,这些信息是人类了解地震发生物理过程的关键。

那么,P波和S波在地球介质中传播的过程是样的呢?

首先,我们看看S波,它也常被成为剪切波,如果将波传播的方向与介质振动的画出来,如下图所示:

Seismic Wave Motion-S waves

当地震波携带的能量经过连续介质,每个质点都会发生上下振动,这个振动恰好垂直与波的运动方向,这也是为什么叫做剪切波的原因啦。

需要注意的是,S波不能在液体或气体中传播,因为这两种介质不能发生发生剪切变形。从传播速度上看,S波相比P波更慢,大约是其二分之一,所以在地震仪的记录上,S波到达时间往往更晚。

利用这点,科学家们就可以通过P波和S波的到时差,估算出地震发生的位置。这就是地震定位的基本原理。

下面,我们看看P波的传播过程,如下图所示,P波又称为压缩波,可以在固体、液体和气体中传播,而且速度还很快。如果你大吼一声,远处的人听到,其实就是声波的能量被耳朵接收,声波也是一种压缩波,这个速度大约为300m/s。

Seismic Wave Motion-P waves

上面的P和S波统称为体波,还有一大类叫面波,包括瑞利面波,Love面波等,面波速度相比体波更慢,一般沿地表传播(所以这才叫面波嘛)。

另外,当P波和S波在地球介质内传播的过程中,遇到界面还会发生发射和投射,可能使P波变为S波,反之亦然,这种新产生的波叫做转换波,根据人们的认识,可以绘制一个理论地球模型,就可以推算出一个地震发生后,在不同的位置会接收到什么样的地震波信号(理论地震图),从而指导地震观测实践。

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