«Прозрачная» планета

Лучшим вариантом получить хорошее образование и освоить иностранный язык являются институты испании.

Ознакомившись с представленными на сайте www.espanarusa.com материалами, Вы сможете не только узнать более подробно об испанской системе высшего образования, но и без особых проблем поступить в лучший институт.


050312 0731 1 «Прозрачная» планета

Средняя скорость продольных упругих волн в земной коре — около 6,5 км/сек, под корой — 8 км/сек. Можно было бы ожидать, что от очага землетрясения к сейсмической станции, расположенной на расстоянии 10 000 км (вдоль земной поверхности) или около 9000 км (по хорде), продольная волна придет за На самом же деле установлено, что это расстояние продольная волна преодолевает всего за 13 мин. Следует неизбежный вывод: скорость упругих волн в Земле растет с глубиной.

 

Растет ли скорость постепенно или скачками? Иными словами, существует ли в мантии слоистость? Оказывается, что до глубины 2900 км новых преломленных (головных) воли не образуется, и вплоть до этой глубины изменение свойств мантии происходит плавно.

 

За счет постепенного возрастания скорости волн их путь внутри Земли искривляется, и по мере удаления сейсмической станции от очага землетрясения волны «ныряют» все глубже и глубже.

 

На заре развития инструментальной сейсмологии перед учеными стояла трудная задача: закон изменения времени пробега продольной и поперечной волны в зависимости от эпицентрального расстояния был неизвестен, и это затрудняло определение эпицентра, глубины очага и точного времени землетрясения. С другой стороны, не зная «момента в очаге» (то есть момента срыва пластов в недрах Земли) и точных координат очага землетрясения, ученые не могли вычислить точное время пробега волн и получить отсюда сведения о скорости волн на разных глубинах.

 

Многолетние исследования шли последовательными этапами. Постепенно развивалась мировая сеть сейсмических станций. Неточные таблицы времен пробега волн заменялись более точными. Совершенствовались методы определения эпицентра землетрясений и глубины их очагов.

 

В 1913 году, например, сейсмическая станция Пулково была единственной станцией в мире, определявшей положение эпицентров удаленных землетрясений только по своим данным. С 1918 года Международная ассоциация сейсмологии издает знаменитую «Международную сейсмологическую сводку», в которой приводятся координаты эпицентров землетрясений, определенные по данным нескольких станций. Самые последние выпуски «Сводки» в некоторых случаях для одного землетрясения приводят данные более чем полутораста станций. Только широкое применение современной электронной техники для первичной обработки данных этих станций и последующих вычислений позволит полностью использовать все растущий бесценный фонд миллионов сейсмограмм.

 

050312 0731 2 «Прозрачная» планетаКак же определяют координаты очага землетрясения? Для определения местоположения эпицентра используют уже известное читателю свойство — различие в скорости продольных и поперечных волн. На основе многолетних наблюдений, в том числе первоклассных наблюдений сети советских сейсмических станций — самой протяженной и наиболее однородной по аппаратуре в мире, построены точные кривые времен пробега продольных и поперечных волн. Каждому эпицентраль-ному расстоянию (сейсмологи предпочитают измерять его не в километрах, а в градусах дуги большого круга, например, для сейсмолога расстояние от полюса до экватора равно 90°, расстояние от Москвы до полюса равно 90° — 55046′ = 34°14′) соответствует свое время пробега продольных и поперечных волн и своя разность этих времен.

 

На сейсмограмме каждой станции выделяется вступление продольной волны, которую принято обозначать буквой Р (латинское «prima»—первая), и поперечной волны S (латинское «seconda» — вторая). По разности S — Р из годографа определяется эпицентральное расстояние ∆. Теперь достаточно провести на большом специальном глобусе три дуги с центрами в трех станциях, чтобы пересечение этих дуг определило бы нам эпицентр (рис. 1). На практике обычно берут не три, а десять — двадцать дуг, чтобы исключить случайные ошибки наблюдений и небольшие местные колебания скоростей Р- и S-волн в верхних слоях Земли (об этих колебаниях скоростей говорилось в предыдущем разделе).

 

В самое последнее время эта «архаическая» операция — проведение засечек на глобусе — заменяется вычислением положения эпицентра на электронно-счетных машинах по исходным данным о времени прихода волн, таблицам времени пробега и формулам сферической тригонометрии. Любопытно, что машина, выполняющая несколько тысяч счетных операций в секунду, обгоняет человека в этой непростой работе совсем не так уж сильно: машина тратит на определение одного эпицентра около минуты, а опытному лаборанту на это нужно примерно полчаса.

 

050312 0731 3 «Прозрачная» планета

Рис. 1. Определение эпицентра землетрясения по данным трех сейсмических станций. Р — продольная волна, S — поперечная волна, ∆ — расстояние до эпицентра. Время возникновения землетрясения— 17 час. 09 мин. 12 сек.

 

С глубиной очага дело обстоит несколько сложнее: Она влияет на скорость волн сравнительно слабо. Например, землетрясения с глубиной очага около 10 и около 100 км практически неотличимы одно от другого при регистрации их на расстоянии 300—500 км. В свое время из-за этого было много споров, и некоторые сейсмологи «помещали» большое число неглубоких землетрясений Средней Азии на глубину 100 км и даже определяли на этой глубине некую несуществующую горизонтальную «фокальную плоскость».

 

050312 0731 4 «Прозрачная» планета

Рис. 2. Схема образования отраженных вблизи эпицентра волн рР и sS. Разности прихода на станцию волн рР и Р, sS и S характеризуют глубину очага

 

Но и глубину очага удается определять. Выручают волны, идущие от очага почти прямо вверх, те самые волны, которые причиняют наибольший ущерб на поверхности Земли. Дойдя до границы земля — воздух и поколебав эту поверхность, волны отражаются от нее и под тем же углом уходят в глубь Земли, чтобы где-то вдалеке опять подойти к поверхности (рис. 2). Точнее говоря (читателю придется вспомнить помещенные выше сведения о свойствах волн), под тем же углом отразится продольная волна, вызванная продольной же волной, и поперечная волна, вызванная поперечной волной. Эти волны в сейсмологии обозначаются рР и sS. Но при отражениях возникнут и другие волны, например, поперечная волна породит и отраженную продольную волну sP. Волна P уйдет вглубь, разумеется, под несколько иным углом. Все эти отраженные вблизи эпицентра волны достигнут сейсмической станции позже, чем идущие по наиболее быстрому пути волны Р и S. Поэтому вступление этих волн искусный взгляд интерпретатора должен найти на фоне сильных колебаний основной волны. Здесь уже не поможет, как в сейсморазведке или ГСЗ, корреляция вступлений: станция-то одна, сравнить запись не с чем. Но большой опыт помогает, и по разностям моментов прихода волн рР Р, sP — Р, sS — S удается определить глубину очага. Забегая вперед, скажем, что землетрясения происходят как в земной коре (на глубине от 0 до 40—50 км), так и в верхней мантии, вплоть до глубины 750 км. Глубже за последние 50 лет во всей Земле не отмечено ни одного землетрясения.

 

050312 0731 5 «Прозрачная» планета

А как же момент возникновения землетрясения? Это уже совсем просто. Достаточно от момента прихода продольной волны отнять время пробега этой волны для уже определенного эпицентрального расстояния.

 

Теперь, зная «момент в очаге» землетрясения, координаты эпицентра и глубину очага, можно использовать его записи и на их основе заглянуть в недра Земли. Ведь никакой другой вестник, кроме медленного потока тепла, не доходит до нас с глубин в сотни километров. Сейсмические же волны легко ныряют на эту глубину и возвращаются на поверхность, неся на себе следы своего пути, сведения о земных недрах.

 

Анализ сейсмограмм — кропотливая и трудоемкая работа. Но она вознаграждает нас важнейшими результатами. И протекает эта работа так. Сначала на основе зависимости времени пробега от расстояния определяется глубина наибольшего погружения пути сейсмической волны. Затем вычисляется скорость сейсмических волн на этой глубине. Полученная зависимость скорости упругих волн в Земле от глубины служит основой для вычисления изменения с глубиной плотности и упругих свойств вещества Земли.

 

Как показали наблюдения, сквозь вещество мантии, от границы Мохоровичича до глубины 2900 км, прекрасно проходят и продольные, и поперечные волны. Конечно, «прекрасно» — это несколько неточное слово. Вся энергия упругих колебаний, вначале сосредоточенная в очаге, то есть в объеме самое большее в несколько сотен кубических километров, за несколько минут распределяется по объему всего земного шара, равному примерно 1012

кубических километров. К тому же вдоль своего пути сейсмические волны испытывают основательное затухание, несмотря на довольно большой период волн — у продольных от 1 до 10 сек., у поперечных — от 3 до 30 сек. для достаточно сильных землетрясений. Поэтому на другой конец земного шара те самые волны, которые сотрясали постройки и рвали фундаменты в эпицентре, добегают с амплитудой, очень редко достигающей долей миллиметра и обычно измеряемой немногими микронами.

 

Однако в мантии и продольные, и поперечные волны распространяются одинаковым образом. Это означает, что вещество мантии — твердое и никаких океанов расплавленной магмы ни под земной корой, ни глубже нет.

 

050312 0731 6 «Прозрачная» планета

Самым большим действующим вулканом в мире считается Мауна-Лоа, расположенный на Гавайских островах

 

Как же тогда возникают вулканы? Их глубинные очаги, расположенные на расстоянии около 100 км от поверхности Земли, существуют лишь в отдельных местах, где слегка пониженное давление уменьшает температуру плавления горных пород и вызывает их местное расплавление. Обнаружить это помогли опять-таки упругие волны. Вулканолог Г. С. Горшков несколько лет назад обнаружил, что на записях тех землетрясений, волны которых прошли под Ключевской сопкой на глубине около 80 км, есть продольные волны, но нет поперечных. Это значит, что на пути волн под вулканом встретилась область, занятая жидкостью. Этой жидкостью, не пропустившей поперечные волны, могла быть только магма. Но уже в двух десятках километров в сторону поперечные волны проходили без задержки. Так была доказана ограниченность вулканических очагов.

 

 

050312 0731 7 «Прозрачная» планета

Глубина около 100 км оказалась не случайной. Дело в том, что именно на такую глубину погружаются в самой глубокой точке своего пути сейсмические волны, выходящие к поверхности на расстоянии около 15° (или около 1700 км) от эпицентра. Но как раз на этом расстоянии интенсивность сейсмических волн резко уменьшалась, а потом на расстоянии около 20° (около 2200 км) амплитуды сейсмических волн снова увеличивались. Разгадка пришла, когда было установлено, что на этой глубине скорость сейсмических волн довольно резко уменьшается и лишь примерно с глубины 200—250 км вновь начинает значительно возрастать. В образовавшийся здесь волновод (слой пониженной скорости между зонами более высоких скоростей) уходит энергия волн, которым полагалось бы выйти на поверхность на расстоянии от 15 до 20°. Затухание сейсмических волн в этом слое оказалось ненормально большим. Так создалось представление об астеносфере — слое, почти повсюду залегающем на глубине 80—200 км, в котором твердое вещество как бы размягчено и близко к расплавленному состоянию. Этот слой пропускает продольные и поперечные волны, но они вязнут в нем быстрее, чем в окружающих слоях. А в некоторых зонах, где создаются условия для расплавления вещества астеносферы, возникают и жидкие вулканические очаги.

 

050312 0731 8 «Прозрачная» планета

Вулканы присутствуют практически на всех планетах Солнечной системы. Например, выше Вы можете видеть извержение вулкана, происходящее на спутнике Юпитера – Ио.

 

Так разумное использование землетрясений, этого стихийного бедствия, наносящего огромный ущерб многим странам, сделало как бы прозрачной нашу планету, позволило заглянуть в ее глубочайшие недра.


 


Найти на unnatural: «Прозрачная» планета
Автор: admin | 3 Май 2012 | 356 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100